1.58 在天文观测中如何计算光速
1.58 在天文观测中如何计算光速侯工类星体是宇宙中一种能量极其巨大的天体 , 它们通过可见光、X射线以及无线电波等方式向外辐射出强大的能量 。因为类星体距离我们非常遥远 , 通常都在几亿甚至100多亿光年之外 , 所以它们虽然能量惊人 , 但是在我们所处的位置看上去 , 它们和一般的恒星差别并不大 , “类星体”这个名称也是因此而来 。例如 , 观测者观测到某类星体B到地球的距离130亿光年 , 它的辐射物C距离地球20亿光年 , 经过对辐射物与辐射源的分离速度进行反复测量后 , 科学家得出一个惊人的结论:它们的分离速度是光速的6.6倍 。在现有物理学的框架内 , 辐射物是绝对不可能达到这个速度的 , 那么这个类星体辐射物的超光速现象应该如何解释呢?其实 , 这是他们计算出现了错误 , 如图:
类星体示意图三角形ABC在宇宙球面上 。 O是宇宙原点 , B是类星体 , C是B的辐射物 , A是观测者 , D是发生辐射的位置 。错误计算方法:AC=20光年 ,AB=130光年 。BC=130光年BD=130光年 。因为DB垂直于BC所以DC=√(130^2+130^2)=√130√2≈148光年所以148/20=7.4(倍)也就是辐射物的速度是光速的7.4倍 , 显然错得离谱 , 因为任何物体运动的速度不会高于光速 。分析:一 时间取错了 。 20光年是光从辐射物C传播到观测者A的时间 , 而不是辐射物C离开类星体B的时间 。 辐射物C离开类星体B的时间等于类星体B离开D的时间130光年 。二 距离取错了 。 观测者看到类星体到辐射物的距离 , 其实是光路径的长度DC , 辐射物实际传播的距离是BC 。因为光一边在径向运动 , 一边沿着球面传播 , 所以走出一条曲线DC来 , 但实质上光只能在球面上传播 , 所以计算时不能用曲线的长度DC , 只能用曲线在球面上投影的长度BC 。 时间要用由D到B上运动的时间 。由于时间和距离都搞错了 , 所以计算结果达到了光速的7.4倍 。要改正的话 , 只要记住:(1)光是按照拓扑原理传播的 , 坚信光速不变就可以了 。 以后凡遇到光速问题 , 是不需要计算的 , 凡超光速的运动 , 都是错误的 。(2)球面膨胀在视域(球面半径138亿光年)内也是等于光速的 , 超出视域是无法观测的 。(3)量子纠缠是不存在的 。
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