光的傳播速度與介質相關。常態物質的密度與光的傳播速度反相關。比如光在空氣傳播速度是3,在水裡的速度就是2.25,在玻璃裡的速度是2。水的密度是1,玻璃的密度接近3,空氣的密度大約是0.00129。
每立方米空氣大約有10的25次方個原子。往高空裡去,密度會更低,行星際空間每立方米大約有一千萬個原子。星系間最稀薄,每立方米只有幾個原子,大家自己算一下,這樣的密度與空氣相比,差了多少倍。密度的巨大差異,會對光的速度有很大影響。或者說,光在宇宙太空裡的速度會更快。光在宇宙空間裡傳播的距離非常長,通常用光年表示,光在這麼長距離的空間裡,速度加快的效應也會更明顯。
有興趣的朋友可以研究一下這個問題,列個數學式,把光速與物質密度的關係搞出來也很有意思。這樣我們就可以預測光在宇宙空間的速度究竟是多少。這是個非常重大的問題。知道了光在宇宙空間的極限速度。我們就可以知道,宇宙大爆炸究竟有沒有發生。
大爆炸理論是建立在兩個假設原理之上的假說,最主要的依據就是星系紅移。雖然這個理論是現代宇宙學的基礎,但是仍然有很多人不相信大爆炸曾經發生過,畢竟這個理論太反常,過於玄幻,也有很多不合理的矛盾,各自的爭論也頭緒繁多,這裡就不展開了,篇幅太長。產生星系紅移現象的原因有多種,許多研究者提出了一些看法,但是主流的觀點認為其是星系在快速遠離(或者說膨脹空間)產生的都卜勒效應。我不清楚為什麼大咖們選擇相信這個假說,並且在之後竭力尋找支持它的證據,近百年過來了,大爆炸理論也獲得了一些旁證,但是總體並沒有切實的鞏固,反而多了些信仰的成分。現在是時候考慮一下其他的可能性,重新審視一下那些發紅的星系。
也許星系根本沒有遠離我們,宇宙空間也沒有普遍的膨脹,大爆炸只限於超新星爆發。前面已經說了,光在宇宙太空中傳播的速度比我們認為的要快很多。離我們越遠的星系,光行走的距離也越長,波長也會更加變寬,所以紅移效應也就越明顯。也許這就是我們以為所有星系在遠離地球的原因。
假設星系都是處於相對穩定的位置,紅移是光速變化造成的視覺效果。那麼我們可以借鑑哈勃常數的研究成果,計算出紅移常數,即每秒差距是多少紅移常數,然後觀測星系的紅移值,代入紅移常數就可以估算遙遠星系的距離。
光在高速度長途旅行後到達我們所在的星系,物質密度增大使光的速度降了下來,不僅會出現光源的紅移現象,而且還會讓我們產生錯覺,即看見的光源比真實的位置更遠,所以,許多星系可能並不是你以為的那麼遙遠。
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