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光子、声子,在均匀介质运动频率随时间(波长随行程)变化规律的同、异

已有 608 次阅读 2020-12-23 11:27 |系统分类:论文交流

光子、声子,在均匀介质运动频率随时间(波长随行程)变化规律的同、异

星体,某,光频率(或波长)的,光子,在近似真空的太空运动,经时间,t(或距离d=c0t),到达观测处相应的红移量,z,的规律

4维时空[1线矢],当r(4)0[0基矢]>>r(4)(3)[(3)基矢],有:

r(4)0=ict,即:光子在均匀介质中随时间运动的距离。

根据静止质量m0=0的光子的能量与其频率成正比,动量与其速度成正比的特性,并具体分析:宇宙间各星体发射或反射的光子,在近似真空的太空,运动到达地球附近的观测点,都可在3位有效数字内近似地,被视为在均匀真空中运行。

由于光子在均匀近似真空中3维空间的运动速度,c0,不变,其光频率,随,运行的时间或距离改变,的规律应是始终一致的。

只要知道,星系发射光子的,某,光频率红移量,的基本数据,就能得到运动到观测系接收时对应的时间差,t

2012年9月25日美国宇航局发布哈勃太空望远镜拍摄10年名为eXtreme Deep Field,即XDF,的照片,

                                               image.png


宣称:所有这些图像都向我们展示了宇宙开始于137亿年前(按最大红移量z=22),即:

已知观测系接收到137(也有取3位有效数字近似值为138)亿年前,即,t=137亿年时,某星系的,某,光频率,已知的红移量数据,z=22,而从该星系发射时,即,t=0时,当然是z=0

即已知:t0=0时,z0=0t=137亿年时,z=22

t(t=10亿年为单位,以13.71,从01)z(z=22为单位,以221,从01),对照相应各点作图,(粗估数据只能有3位有效数字) 就得到观测系在相应任何时间差,t,星体该光频率相应的红移量,z,的数值。即:

z(=1221)       0 .002  .072  .105  .169  .803  1

t(=10亿年,13.71)0 .073  .730  .803  .876  .993  1

t~z图表明:它是双曲线的一支(理论分析也证明:zt应是双曲线的一支)

应有: (z0-z)( t0-t)=常数a,  选取如下3:

z(z=1为单位,221)    :0.00  .105  1.00

t(10亿年为单位,13.71):0.00  .803  1.00

按上式,定3个常数z0t0a,就解得:

z=-2.97x10^(-2)-3.05x10^(-2)/(t-1.03)

image.png


请注意:当t-1.03,z=+,-无穷大,即y轴,所在处。但因,与t=1,相差太小,图上未能与t=1,分开。

1:大图是波长L0的双曲线,小图是波长L0/2的双曲线,

x=传播子传到观测点需时t

y=传播子传到观测点的红移量z

由此得到各星系光频率红移量z随时间t如图1,红移与蓝移交替的双曲线,的变化规律,也是,时空位置1线矢 时轴坐标,ic0t光,中的经历的时间t(各种粒子时空位置矢量,时轴与空间轴的变化规律,是此图按右手螺旋转动45度角的图像)。

t趋于1.03时,z趋于无穷大(见图1中,大、小图第2象限)

t=1.032.06,就转到第4象限,而z就从趋于负无穷大到趋于0(见图1中,大、小图第4象限)

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新华网发展论坛20202132224

由于,红移量z=(红移后的波长L-原发的波长L0)/原发的波长L0。

当z=1,即有:t=1、L=2L0。

可见,若观测原发的波长为L0/2),则z从原波长红移到趋于极限的波长,经历的时间也=原有的1/2(见图1中,小图第2象限),观测原波长L0,就完全能在可观测到:经历的时间是长一倍的星体发来的光波。(见图1中,大、图第2象限)

当传播子是光子,对于确定的波长L0,按此公式,就只可观测到距观测点137亿光年的星系的红移量z,就都是迄今观测到的最大值=22。

但不能误解为,这就是宇宙的边缘,因为:

若用波长=原测波长/2, ,其红移极限距观测点的距离=原有距离/2,就可能观测到,距观测点的距离=2137亿光年的星体。

image.png


图a

实际上,对于确定的波长L0,时间每增加137亿年(即:图a, t,每+1),红移量,z,就都相等,当时间是整数的137亿年(即t=整数),红移量就都=22(见图a中, t=1、2、3、4)的曲线。

因此,按最大红移量z=22,并不能,如美国宇航局根据哈勃太空望远镜拍摄10年名为eXtreme Deep Field,即XDF,的照片,而得出,所谓“宇宙开始于137亿年前”的错误结论。

对于给定的波长,当观测点,红移量,z,愈大,则,该星体(即:z=0,处)距观测点,愈远;左右对称地,当观测点,蓝移量,z,愈大,则,该星体(即:z=0,处)距观测点,愈远。

而且,红移量,z,的变化是双曲线,第2象限的一支;蓝移量,z,的变化是,左右对称的另一双曲线,第1象限的一支。

其实,各星系也并非静止不动,而一般也是,互相或与相应的黑洞,2者绕质心作椭圆运动,3者绕质心作椭球运动,因而,相对地球的观测点,就有,第2象限,从趋于t轴,-0,到趋于z轴,+无穷大,双曲线的红移一支,和,第1象限,从趋于t轴,+0,到趋于z轴,+无穷大,双曲线的蓝移一支。

因为,人类只有3种感色细胞,分别是红色、绿色和蓝色,能看到380nm780nm波长的光。人眼只能看出,频率从高到低,或波长从短到长,的蓝、青、绿、黄、橙、红,看不出,蓝外或红外,的光频率或波长。

红移和蓝移,2支,都只能看到,“蓝到红”或“红到蓝”的一段,看不到“红外”或“蓝外”的部分。

红移,就是,从蓝到红的移动;蓝移,就是,从红到蓝的移动。

发声物体,某声频率的,声子,在近似均匀、平静的介质中运动,经时间,t(或距离d=v*tv*是该介质中的声速),到达,听测处相应的,从高频向低频移动量,和从低频向高频移动量,z,的变化规律,也有与此类似的特性,只需把真空或近似真空的太空中的光速c0,换为该介质中的声速v*,时间单位,由137亿年改为秒,即可。

因为,人耳,一般只能听出,频率从低到高,或波从长到短长,的朵、喏、弥、花、索、纳、希,听不出,希外,或,朵外,的声频率或波长。

人耳能听到声音的频率范围是20Hz——20000Hz,能听到声音的强度范围,与听力的强、弱有关,在0.db——120db,太大,甚至振破耳膜,就更听不到了。

请注意:以上,光子和声子,在均匀介质运动,其频率随时间(波长随行程)变化规律,都只是它们自己按各自的速度,作匀速运动,它们各自的出发点和探测点,都是保持相对位置不变,没有任何相对运动的。




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