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如果我们站在铁路边 , 列车驶近我们的时候 , 声音会变得尖锐;从我们身边驶过远离时 , 声音会变得低沉 。
这就是所谓的多普勒效应:当观察者和波源之间有相对运动的时候 , 观察者接收到波的频率、波长 , 和波源发出的频率、波长不一样 。
当波源和观测者之间相互靠拢的时候 , 波的频率提高 , 彼此远离的时候 , 波长拉长 , 频率减缓 。
不仅声波会发生这种现象 , 光也会发生这种现象 。
光源朝人运动的时候 , 波长会变短 , 向蓝光方向移动;光源远离观察者的时候 , 波长会变长 , 向红光方向移动 。
这被称为光的红移和蓝移 。
1929年 , 美国天文学家哈勃观察遥远星系的时候 , 发现星系发出来的光都在红移 , 说明它们在远离地球 。 而且离地球越远 , 光的红移越厉害 , 因为飞离地球的速度也越快 。
这是人类第1次观察到宇宙在膨胀 。
根据现代天文学的测量 , 宇宙膨胀的速度只和彼此之间的距离有关 。
这个膨胀速度为每100万秒差距每秒膨胀70公里(这只是一个大概的数字 , 不同的测量之间得到的结果不同) , 这就是所谓的哈勃常数 。
这就是科学家面对的 , 但是又不敢深度讨论的问题:宇宙的高速膨胀在过去、现在和将来到底意味着什么?
100万秒差距是一个距离单位 , 相当于326万光年 。
【银河系|宇宙最可怕事实,宇宙会被无边黑暗吞没,科学家不敢深度讨论】在如此大的距离上 , 每秒钟膨胀70公里 , 感觉是一个非常微小的量 。
但是 , 不要忘记这个膨胀是一种指数膨胀 , 也就是说膨胀出来的这70公里还会继续膨胀 , 相当于借贷计算复利的方式 。
大家都知道高利贷就是利滚利 , 只要时间长 , 这个数值会扩大到不得了 。
宇宙就是在以这种方式扩张 。
70公里就是7万米 , 除以326万光年等于0.021米 。 也就是说每一光年的尺度 , 宇宙空间每秒钟膨胀2.1公分 。
地球诞生于大约40亿年前 , 那么在这40亿年的时间里 , 一光年的尺度会膨胀多少呢?
这个距离是:2.1公分×40亿年×365×24小时×3600秒=2.65×10^15米=0.28光年 。
由此可见 , 只要时间足够的长 , 宇宙的膨胀会带来极其可观的后果 , 而且这个0.28光年膨胀 , 还不是按照指数增长计算的 。
所以这是最保守的尺度 。
我们现在要问4个问题 , 如果考虑到宇宙空间的膨胀:
40亿年前地球到太阳的距离是多少?太阳到银河系中心的距离是多少?银河系的直径又是多少?40亿年前 , 地球和太阳的大小又是多少?
这4个问题没有正式答案 , 所以这里只能试着给出答案 。
如果按照每40亿年28%的膨胀率 , 四十亿年前 , 地球到太阳的距离大概只有1亿公里 。
太阳到银河系中心的距离目前是2.5万光年 , 在40亿年前应该只有1.8亿光年 。
40亿年前 , 银河系的直径应该只有现在的72% 。
银河系的直径目前还有争议 , 原来认为是10万光年 , 现在认为10万光年肯定不止 , 要到20万光年左右 。 如果按照传统观点 , 银河系直径是10万光年的话 , 那么40亿年前银河系的大小只有7.2万光年 。
现在讨论最关键的问题 , 40亿年前 , 地球和太阳是否被压缩到现在72%直径 。
宇宙空间的膨胀是连续的 , 所以对引力效应影响最显著 , 因为引力本身就是空间弯曲形成的效应 。
但是组成万物的是原子 , 原子核外面有电子围绕运行 , 与原子核之间的距离是由能级决定的 。
量子力学的能级是不连续的 , 所以电子和原子核之间的距离是固定的 , 不会随着空间的膨胀而膨胀 。
所以 , 在40亿年前 , 地球和太阳的大小是不变的 。
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