宇宙膨胀的阴影下面（10）：两个认识误区

知道从事宇宙学研究需要具有厚重的数理基础和解决问题的能力，自身的条件确实难以企及，就毅然采取了退出的态度。于是这样心平气和地过了几年。谁知一时间心血来潮，竟然会鬼使神差地想起了自己当时得到的结果，觉得能够如此契合，却又无法将其归结为偶然的巧合，再加上找不出验证方法上有明显的谬误，并且回想到宇宙大爆炸说法的许多描述并没有任何道理，看不出陈述者自身有什么高深的理论基础，就由此以为：或许宇宙学研究并非想象中的那样高不可攀，自己原来的想法也不一定就是错的！于是就有点欲罢不能了。

我对原来的想法进行了梳理，根据物理知识知道，光在介质中的传播速度肯定比在真空中慢，而在宇宙中是否是真空呢？它肯定是高真空，但也不会是绝对的真空。因为所有的天体都会有物质进入周围的空间，即使是光辐射也都是其发出的物质成分，天文学界一直都公认：宇宙空间中存在星际物质。它实际上就是天体发出的光传播时通过的介质。在用普朗克公式得到光的频率变低后并不能直接用真空中光速来肯定波长的变长。因为光的传播速度肯定比在真空中稍慢，虽然两者极其接近。为了使解释更为合理，我想到了需要考虑光在介质中传播速度的变化。

按照通常的认识，人们都把光在同一介质中传播的速度视为不变的常量，但这是一个认识上的误区。与在真空中传播比较，光在介质中传播的唯一不同是介质的存在。光在介质中传播时需要克服介质的阻滞或者带动传播路线上介质的质点作相应的运动而做功，从而消耗了相应的传播能量，导致其传播速度比在真空中慢。而这样的物理机制决定了光在介质中持续传播时其传播速度会随着传播距离的增加而连续地变慢。这似乎有点不可思议，不禁要问：为什么人们一直会把光在同一介质中传播速度视为不变呢？实际上那不过是在宏观尺度上的一种近似！相对来说，在宏观尺度上光的传播距离一般都很短，因为传播距离的增加而引起传播速度的变慢量与原有的传播速度相比只不过是一个极其小的微量，通常都被淹没在测量误差之中而可以忽略不计。例如光的传播速度在真空中约为2.9979×10⁸ m/s，而在玻璃中光的传播速度慢了很多，但也约有2.0×10⁸m/s，大致可以认为是同一数量级的。在通过测量光传播一定的距离所需时间来得到其传播速度时，如果将在玻璃中的传播距离增加到数米（这在近现代玻璃制作工艺上已极其困难），其传播时间也不过是增加了10^-7秒左右而已，由此计算得到其速度与原有速度相比基本上是没有差别的，可见其速度变慢量是无法检测出来的，也就只能将该速度视为常量了。但对来自遥远的河外星系而言，其发出的光线的传播距离极长，是典型的天文数字，这样大尺度的传播距离使其光线传播速度的变慢量就不是无法测量的小量了。也就是说，在宇观尺度上看，星系的光线在星际物质中的传播速度是不能视为常量的，它会随传播距离的增加而持续明显变慢。

与光在介质中的传播速度会持续变慢相联系，人们还有另一个认识上的误区：认为能产生多普勒效应的必然是光源或其它辐射源有相对运动时才会发生，但按照运动的相对性原理可知，传播速度的持续变慢相当于使相应的波阵面后退了，其效果与波源与观察者之间有相对离开的运动无异，也会使光的波长持续变长。这可以直观地理解：如果把光或其它辐射的波长视为相邻两个波峰之间的距离，在第一个波峰到达后，第二个波峰因为传播速度的变慢而推迟到达，就使波长变长了。这也是多普勒效应引起的。如果传播速度会持续变快，当然也会产生波长变短，但我还不知道有这样的情况。至于光的波长也持续变长，就显然会产生了星系谱线红移现象，这在近一个世纪前就被人们发现了。

如果人们这两个认识上的误区被早日冲破，星系谱线红移现象就不会有宇宙膨胀什么事了。