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66661月前
宇宙诞生的前38万年,宇宙仍是一个热等离子体汤,光子不断被电子散射,无法自由传播,导致宇宙灰蒙蒙的一片。直到38万年后,宇宙冷却到约3000开尔文,电子与原子核结合形成中性原子,这一刻成为重组时代,光子终于能自由穿越空间,宇宙开始变得透明,这就是我们今天能观测到的宇宙微波背景辐射,也就是大爆炸的余晖。 重组时代后,宇宙开始进入黑暗时代,因为此时宇宙还没有恒星诞生。黑暗时代持续了大约1亿年,由中性氢原子主导着一切,不过这时的宇宙到处都充满了气体星云。 大约在1亿年后,星云因引力的作用开始聚集坍缩,在高温和高压下,氢元素触发了核聚变反应,第一代恒星点燃。第一代恒星都是巨型恒星,质量可达太阳的数百倍,它们的紫外光开始电离周围气体,由此照亮了宇宙,这一时期称为宇宙黎明,而宇宙也真正进入了演化阶段。之后星系开始形成,第一代恒星爆炸所产生的重元素又构建了岩石星球等天体,这就是大爆炸理论推测的宇宙起源过程。 大爆炸理论其实并非凭空臆想,而是基于坚实的证据。 • 在20世纪20年代,埃德温哈勃观测发现,遥远星系的光谱都向红端偏移,这是由于光波被拉长所导致的,表明它们在远离我们,从而证实宇宙在膨胀。通过测出的宇宙膨胀速率进行反向推导,我们得知宇宙诞生于138亿年前,所有星系都位于一个起点之中。 • 此外还有宇宙中的元素丰度,通过大爆炸模型可以计算氦4、氦3、氘和锂7等轻元素相对普通氢元素在宇宙中所占含量的比例,而这个参数与宇宙中氢和氦丰度比例观测一致。 • 最关键的一个就是宇宙微波背景辐射的均匀性,因为宇宙微波背景辐射的温度几乎均匀分布于整个天空,温度约为2.7开尔文,证实了大爆炸的均匀性。 不过大爆炸理论虽然成功解释了宇宙历史,但大爆炸之前的问题仍未解决,因为大爆炸之前可能没有“之前”,由于时间、空间和物理定律本身在大爆炸那一刻才开始存在,而之前发生了什么就像问北极以北是什么? 不过也有科学家猜测,大爆炸之前可能是循环或多重宇宙的一部分,奇点是另一个宇宙的结束,也是我们宇宙的开始。因为根据宇宙大挤压理论认为,当引力战胜一切,宇宙将会停止膨胀,并且物质收缩,宇宙恢复到刚诞生时炽热的状态,然后新的奇点再一次诞生宇宙,周而复始。 如果说这种理论正确,那么这将推动我们重新思考宇宙的本质和命运。
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#光速及波长 光在真空中的传播速度是宇宙中的极限速度,精确值为299792458米/秒,日常计算中通常取近似值3×10⁸米/秒。 光在不同介质中速度不同,会因介质折射率增大而减慢,例如在水中速度约为真空中的3/4,在玻璃中约为2/3。 光的波长是指光在一个振动周期内传播的距离,是描述光的空间周期性的核心物理量,单位通常为纳米(nm)。 不同波长的光对应人眼感知的不同颜色,可见光的波长范围为380nm-760nm,具体分布如下: - 红光:620nm-760nm - 橙光:590nm-620nm - 黄光:570nm-590nm - 绿光:495nm-570nm - 蓝光:450nm-495nm - 靛光:435nm-450nm - 紫光:380nm-435nm 波长小于380nm的是紫外线,大于760nm的是红外线,二者均不可见。 1. 波长与波速、频率关系:λ = c / f - λ:波长(单位:m) - c:光在真空中的速度(固定值,c = 3×10⁸ m/s) - f:光的频率(单位:Hz,赫兹) 例:红光频率约4.3×10¹⁴ Hz,代入得波长λ≈698nm,符合红光波长范围。 2. 光在介质中的波长修正:λ' = λ₀ / n - λ':光在介质中的波长 - λ₀:光在真空中的波长 - n:介质折射率(如空气n≈1.0003,水n≈1.33,玻璃n≈1.5) 关键结论:光从真空进入介质,频率不变,波长缩短。 光年(light-year, ly)是一个长度单位,而非时间单位,指光在真空中沿直线传播一年所经过的距离,是天文学中衡量天体间距离的核心单位。 其核心计算与应用如下: 1. 换算公式:1光年 = 真空光速(c)× 1年时间。代入具体数值可得,1光年≈9.46×10¹⁵米(或约9.46万亿公里)。 2. 典型应用:用于描述太阳系外天体的距离,例如离地球最近的恒星“比邻星”,距离约为4.22光年;银河系的直径约为10万-18万光年。
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星星4天前
周坚发现哈勃常数——周坚带你游览宇宙风景 周坚带你游览宇宙风景 宇宙“膨胀速率”哈勃常数,竟可能反映的是宇宙信息传播的极限时间尺度? 周坚在论文中提出,在理想均匀宇宙中,由宇宙介质密度决定的光传播极限距离,定义了一个宇宙特征时间尺度。这个时间尺度与当前测得的宇宙年龄高度一致。进而他论证,哈勃常数的本质是这个特征时间的倒数所定义的特征速率,数值与最新天文观测值吻合。这一发现为理解宇宙学红移、宇宙年龄一致性等疑难提供了全新视角。为了展示新视角的实用性,周坚还进行了思想实验,估算当观测一个位于特征距离上的天体时,其红移大约是多少。传统方法需要复杂的宇宙学模型积分,而解析物理学方法则通过简化形式直接得出结果。有趣的是,真实天文观测中,红移在特定值附近是一个重要分界,这暗示着可能对应着观测者因果视界中的一个特征宇宙学时期。 这一发现是否颠覆了你对宇宙的认知?快来评论区分享你的看法吧! 哈勃常数的本义——光传播极限时间导出的宇宙特征速率 作品名称: 周坚论文集 作品编号: ZHOU20251218 作  者: 周坚 发布时间: 2025年12月18日 摘要: 本文在解析物理学框架下,对标准宇宙学的核心观测参数——哈勃常数H₀——提出了全新的根本性诠释。我们指出,在忽略局部引力扰动的理想均匀宇宙中,由宇宙介质密度ρ₀所决定的光传播极限距离R_max,定义了一个绝对的宇宙特征时间尺度 τ = R_max / c。计算表明,τ ≈ 138.2亿年,与当前测得的宇宙年龄高度一致。进而,我们论证哈勃常数H₀的本质是该特征时间的倒数所定义的一个特征速率:H₀ ≈ 1/τ。数值计算给出 H₀ ≈ 70.9 km/s/Mpc,与最新天文观测值吻合。这一发现意味着,被视为宇宙空间“膨胀速率”的H₀,可能深层反映的是信息在宇宙介质中传播的极限时间尺度,为理解宇宙学红移、宇宙年龄一致性及“哈勃张力”等疑难提供了全新的、非膨胀的解析视角。
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