作业帮宇宙质量是如何计算的?与光速C有关吧!
来源：学生作业帮助网 编辑：作业帮 时间：2024/05/06 03:55:17
宇宙质量是如何计算的?与光速C有关吧!
宇宙质量是如何计算的?
与光速C有关吧!
宇宙质量是如何计算的?与光速C有关吧!
上世纪上、中叶,天文测量得到了极大的发展.胡克反射望远镜首先揭示了远外星系的退行.随后,射电望远镜进一步确认了宇宙背景辐射的存在.这就为膨胀的宇宙提供了最为有力的证据.特别是哈勃定律的发现及宇宙背景辐射的均匀性,为均匀分布的宇宙模型提供了可靠的实验支持.所以,均匀分布的宇宙模型可能是最适合我们的宇宙的.那么均匀分布的宇宙模型和哈勃定律有什么关系呢?
我个人认为,如果把宇宙看成是既旋转[1]而又均匀膨胀的话（设宇宙各处密度相等）,那哈勃定律实质上是宇宙膨胀的几何特征的必然.说明如下：设有两个星系A和B相距为rAB（见右图）,它们对于宇宙中心（ 假设存在）的距离矢量为rA和rB,则rAB=rA-rB.如果宇宙是均匀膨胀的,则在时间t内星系A和B（相对宇宙中心来讲）只有径向的变化且规律一样,即可认为后一时刻的距离失量为rA'=krA,rB'=krB因此必有rAB'=krAB.这告诉我们在星系B去观察星系A,星系A必然是背离星系B的,显然我们还可以看到,两星系距离的变化量和其距离成正比
rAB=rAB’-rAB=（k-1）rAB
除以时间t并取极限,有
v=lim t→0rAB/t=limt→0(k-1)/t rAB
这告诉我们,两星系的相对速度和相对距离成正比,这便是哈勃定律.其中limt→0(k-1)/t便为哈勃常数.需要说明的是,宇宙的均匀膨胀不是对时间而言的,而是对空间而言的.做一个比喻,如果把宇宙看成是一张地图,当宇宙上各点的位置变化时,就相当于宇宙地图按同样比例地被放大（或缩小）,它们各点的位置虽变大（或变小）,但相对方位没变.这就意味着如果哈勃定律是这种宇宙模型的几何必然,那么哈勃常数仅仅是这一时刻的几何特征系数,即它表示的是这一时刻的宇宙膨胀率（或者为收缩率,假如宇宙能收缩）,因此哈勃常数对时间是可变的.
从这里我们看到,如果哈勃定律是正确的话,那么均匀分布的宇宙模型就有一定的可靠性.诚然,从小尺寸范围看宇宙,由于各星系的离散及它们的密度也可能不一样,所以宇宙并非是完全均匀的.但从大尺寸范围去考察,将宇宙看成是密度均匀分布的也是合理的,这和由分子组成的物体一样,从原子核角度来看,核与核之间是非常远离的,但从宏观角度来看物质则是紧密分布的.