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真空不空(七)——为什么宇宙中的绝大多数星光都会发生红移呢?

时间:2019-10-11 来源:巧手精品推荐

光谱是原子的身份证,相当于人的指纹是固定不变的。因此,我们可以通过辨认星光,来确定该天体的物质成份。然而,人们发现,多数星光的光谱,都或多或少地相对于地球上的光谱,有一个偏向红色端的位移,即宇宙中的星系普遍存在红移现象。

天文学家哈勃将星系的这种普遍红移归因为星系的退行,距离我们越远的星系红移就越大,根据运动红移的机制,说明越远处星系的退行速度也越大。由此,类似气球的膨胀,得出宇宙膨胀的结论。然而,这只是关于星系普遍红移的数种解释之一,而且是一个有疑问的解释。

首先,就整体而言,宇宙目前并不处于熵减状态,不再大规模地产生新的能量包(物质),表明宇宙的膨胀速度已经远小于宇宙内部的传播速度(光速)。其次,由于光子的静质量非常小,由星系的运动速度所产生的运动红移会很小,不足以解释所观察到的红移。根据观测,宇宙中星系的平均速度约为光速的1%,由此产生的红移不足万分之一,而实际观测到的星系红移平均高达0.1。最后,作为非常态,相对于宇宙的生命周期,宇宙大爆炸的时间应该非常短暂。越是暴涨的宇宙,宇宙暴涨的时间就越短,两者是成反比关系的。在急剧改变状态之后,宇宙内外的能量对比发生了根本的改变。在现阶段,宇宙处于相对的平稳期,这与百亿年来天体结构的稳定以及基本粒子长时间的存在相符合。否则的话,也不可能有机会进化出我们人类。

对此,有学者认为,只有大尺度的天体才能感受到宇宙的膨胀,小尺度的天体如星系(银河系)和恒星系(太阳系),由于受到万有引力的束缚,得以保持稳定,不受宇宙膨胀的影响。然而,根据万有引力公式计算,地球与太阳、太阳与银河系、星系与星系、星系团与星系等之间的万有引力大小是差不多的。质量的增大足以抵消距离的增加。而且,这些天体之间的空隙非常大,比如距离太阳最近的一些恒星也都在数光年之外。退一步来说,就算太阳系受到宇宙空间膨胀的力相对于太阳与地球的引力比较小,也应该产生偏离万有引力的情况。特别是经过40多亿年的积累,其偏离现象应该变得非常明显,甚至早就该破坏两者的稳定结构了。太阳与银河系的关系也是如此,而且银河系稳定存在的时间更长,超过100亿年。

真空不空,真空中充满着离散的基态量子,而光子是激发量子。光子在基态量子海中游泳(穿行)时,必然会产生能量的耗散,将部分能量以热的方式归还给真空,这就是光的耗散红移。光的耗散红移与光的传播距离成正比,这就是著名的哈勃定律。根据广义相对论的等效原理,引力红移相当于在加速传播的过程中产生的耗散红移。因速度产生的耗散红移与因加速度产生的耗散红移,在本质上是相同的。无论是前者的匀速运动还是后者的加速运动,都会引起量子碰撞的不对称,从而将部分能量转移给真空,都属于能量变化红移。只是,它们引起不对称碰撞的程度及其效率有所不同,具有较大的差异。所以,光线传播相对于真空产生的能量耗散现象(红移),与广义相对论预言并得到实验验证的引力红移是“同生共死”的。由此,可以间接地证明,光在匀速传播过程中也会产生耗散红移。而且,在各种红移中,只有耗散红移可以在其传播的过程中集腋成裘,经过数十亿年的传播使红移量积累到实际观测的水平,即平均红移为0.1。于是,我们只能用耗散红移来解释哈勃定律,天体的普遍红移是关于真空不空的证明。此外,耗散红移还可以解释奥伯斯佯谬,即夜空为什么是黑的。因为,光在传播的过程中会损耗能量,还原为基态量子。一旦星光红移出可见光的范围,就成为电磁波,我们人眼是观察不到的。(待续)