怎樣證明哈勃第二定律

tin1098tin

怎樣證明哈勃第二定律

天文學哈勃定律的解釋是錯的

作者 : 賴寬       時間 :  二零零四年四月十八日

電郵 : [email protected]

天文學家哈勃先生通過分析研究得到哈勃定律 : V=H d 是星系、恆星的徑向運動速度(V)產生了多普勒效應的光譜紅移(Z)，距離 (d) 越大運動速度 (V)越大。這是一個錯誤的解釋。
作者 (賴寬) 的解釋是 : 光的距離紅移效應(光的頻率哀 變 ) 。從發光點開始，光的頻率隨距離(d)增大而)產生頻率(Z)哀 變(質變)。多普勒效應的光譜紅移與光的距離紅移觀察結果是等效(相同)的。光的距離紅移效應不是徑向運動速度(V)產生的效應。
光的距離紅移效應 : c Z = H d 作者稱為哈勃第一定律。 c 表示光速、Z 表示光頻率紅移值、H 表示哈勃常數、d 表示距離。 H = 70
要計算星系、恒星的徑向運動速度( V ) 用哈勃第二定律(作者稱) :
---                                                                                                               ---
  -                   c  Z  =  V  +  H  d           -             ------
--                                                                                                          --
解釋 : 光速 c 乘星系、恆星實際觀察光頻率紅移值Z 等於星系、恆星的徑向運動速度V 加哈勃常數 H 乘星系、恆星到地球距離 d 。 星系、恆星實際觀察光頻率紅移值為藍移時Z 為負值；星系、恆星實際觀察光頻率紅移值為紅移時Z 為正值。哈勃常數 H = 70 。用哈勃第二定律計算實例 :

一、        M31(NGC224):  Z= -0.001；d=230萬光年；V= - 300+(-49)= - 349 km/s

二、        M63(NGC5055): Z=0.00168；d=2400萬光年；V=504+(-515)= -11 km/s

三、        M66(NGC3627):Z=0.00243；d=2700萬光年；V=727+(-580)= 147 km/s

四、        M81(NGC3623):Z= - 0.00011:d=1400萬光年；V= - 34+(-301)= -335km/s

五、        M100(NGC4321):Z=0.00524:d=5600萬光年；V=1571+(-1202)=369km/s

六、        NGC4639：   Z=0.00337；d=7800萬光年；V=1010+(-1675)= - 665km/s

七、        M90(NGC4569)：      Z=-0.00078:  d=5600萬光年；V= -235+(-1200)= - 1435km/s

怎樣證明哈勃第二定律c . Z = V + H . d的證確。
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變星的變化週期與狹義相對論在速度方面的聯繫。
造父變星是宇宙天文的量天尺(測量恆星、宇宙的距離)，狹義相對論和哈勃定律對速度、時間的解釋是可以通過造父變星的觀測資料來證明的，就好像證明光速不變的原理一樣。問題是我們沒有將狹義相對論的速度解釋作為測量恆星、宇宙速度的方法，這是一個十分奇怪的事。在分析造父變星多普勒紅移和變化週期的資料時發現，變化週期與光亮度公式是相符合的。符合哈勃定律對速度的解釋結果。
但是最大問題是用狹義相對論的速度、時間的解釋的話就出現不同的結果，恆星、宇宙的移動速度(多普勒紅移)沒有使變星的變化週期出現很大的變化。
狹義相對論的速度解釋是速度越大變星變化週期時間越來越長，變星的變化週期與光亮度公式會出現狹義相對論的解釋結果。但是結果相反。沒有出現超過3000km/s速度而週期出現加大的變化。用有紅移和沒有紅移的變星的變化週期比較。
紅移只能說明距離而不能解釋為速度。
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一：將造父變星的變化週期與光亮度關係重新驗證。
找出沒有多普勒光譜紅移的造父變星。從太陽到銀河系中心線上(直經) 附近的造父變星、變星(沒有多普勒光譜紅移)提取變化週期與光亮度數據，與銀河系有多普勒光譜紅移其他造父變星、變星比較。
建立比較的資料庫。目的是將造父變星與變星分開，得到造父變星、變星變化週期與狹義相對論的關係；造父變星、變星光譜多普勒紅移的關係。
二：從銀河外星系M31、M32、M110、M90、M87 ……等等，用徑向直徑附近的造父變星、變星與非徑向直徑附近的造父變星、變星比較，再與銀河系建立比較的資料庫。
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哈伯望遠鏡在一個遙遠的螺旋星系NGC4603裏發現了目前已知最遠的造父變星，NGC4603距離地球１億零８百萬光年遠(33.128834mpc)
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距離十億光年外的超新星的亮度(星等)與時間的曲線圖也可以用狹義相對論說明，超新星紅移為兩部分，一部分只能說明距離而不能解釋為速度。
拿哈勃望遠鏡在1997年發現一顆最遠超新星(SN1997ff)來看，紅移值 + 1.7 差值。把紅移值 + 1.0差值當速度，用狹義相對論速度說明我們根本不能看見(SN1997ff)這顆最遠超新星亮度(星等)與時間的曲線圖。把紅移值 + 0.01以下差值當速度(3000km/s)，用狹義相對論速度說明合理。
狹義相對論速度說明移動速度最大不會超過 3000km/s。
紅移值 + 1.69差值只能說明最遠超新星(SN1997ff) 的距離而不能解釋為速度。

mca

我不太明白，先請問

1.  你的 z 定義是甚什麼 ?  
我通常以波長 (wavelength) 為基礎，即是 z = (w – wo ) / wo  
(w 是觀測到的波長，wo 是原波長，正 z 表示紅移， 負 z 表示藍移。)

如果你的定義是以 頻率 (frequency f) 為基礎，請你列出 z 的公式，正 z 和 負z代表甚麼意義。

2.        我將哈勃定律 (V = H.d) 用圖表如下
   你是否不同意在中間那條通過零點的線而應該把它移上或移下呢?










AC

mca

Your equation  c. Z  =  V  +  H. d   gives an interpretation which I don’t understand.  If Z is zero, then V = - H. d and hence the following calculated results:

d = 0 , V = 0
d = 1 Mpc, V = -70 km/s   (Take H = 70 km/s per Mpc)
d = 10 Mpc, V = -700 km/s
d = 4285 Mpc, V = -300,000 km/s (negative c)

4285 Mpc is equivalent to 14 billion light years, the edge of visible universe. What is the meaning of that negative sign (-300,000 km/s) where z is also zero ?  Do you intend to incorporate the galary’s proper motion into Hubble’s law?

AC

mca

還有一點請你澄清，你用公式   c .Z  =  V  +  H .d  計算七個實例，
這公式是否只適用于小紅移量的 呢 (z < 0.1)  ?

mca

作者為什麼一直強調狹義相對論的速度 (relativistic velocity) 呢 ? 即使文內提到最遠的造父變星 NGC4603，它的距離只有1.08億光年，距離不算大，無須用 relativistic velocity 來處理。當觀測到 z > 0.1 (或 v > 0.1 c) 左右時，相對論效應才會變得明顯，如果要將相對論效應考慮在內，那麼我的理解是

依哈勃定律
V = c  [ (Z+1)^2 – 1 ] / [ (Z+1)^2 + 1 ]
H. d = c  [ (Z+1)^2 – 1 ] / [ (Z+1)^2 + 1 ]  ---- 公式 1
這公式只有 H，d，c，Z 四個參數，有了觀測的 Z 值，V 和 d 便可以算出來。

另一方面，
#1 文章內的公式 c Z = V + H d 就有齊 c，Z，V，H，d 五個參數 ---- 公式 2
這公式表示研究者須先知 Z 和 d 才可以算出 V，或是先知 Z 和 V 才可以算出 d。

在觀測造父變星時，Z 和 d 是已知值，作者是否要指出用公式 1 求得的 V 值和用公式 2 求得的 V 值不吻合，所以他才發明了他自稱的哈勃第二定律?

AC

mca

如果回顧 1936 年最初 Hubble 發表的 V : d 圖表，星系的 (V, d) 座標點都不是絕對地在同一斜線上，(V,d) 點大幅分佈在斜線兩旁，斜線只是平均位置而已。我們就稱這斜線的傾斜率為 Hubble constant H。

有鑒于此，測量近距離時 (d 少于一億光年左右) ，我們不會用 redshift + Hubble’s law 去推算出距離 d  (因為不會準確)，我們多依靠造父變星或視差來找出較可信的 d。

所以哈勃定律裡的 V 只能解作該星系在距離 d 時因宇宙膨脹引致的退行速度 (receding velocity)。事實上，當 d 大時，退行速度會比該星系的自行速度大許多倍，自行可以勿略，天文學對 Hubble’s law 的解釋沒有錯 。

理論上， #1 文章裡的公式 c Z = V + H d 也是對的，不過不會準確，因為當 d 少時，H 會有頗大誤差，H 可能遠離70 之值，若用誤差大的 H 來估計 V (例如文章內的七條實例)，結果就失準了。

有人曾用lunar laser ranging 推算過在近距離時的 Local Hubble expansion，請參考
<http://arxiv.org/PS_cache/astro-ph/pdf/0203/0203151v1.pdf>
<http://www.bautforum.com/astrono ... bble-expansion.html>

AC

mca

有一幅圖，它說明短距離 (< 10Mpc左右) 時，用哈勃定律來推算距離就就欠準了。 <>

AC

tin1098tin

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天文觀測的紅移值一定就是等於速度值嗎?
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這個問題主要是對哈勃先生解釋的星系退行論而提出來的. 對於速度的解釋有(牛頓力學)多普勒效應和(量子力學)狹義相對論,
如果承認紅移值等於速度值,那狹義相對論就不能解釋紅移值.
因為星系紅移值是時空中的一個點的數值,狹義相對論需要時空中兩個點的數值加二把縱向尺(一把在靜止,一把在運動)比較得到結果.

如果不承認星系紅移值等於速度值, 狹義相對論就能解釋紅移值.
那就要找到有紅移值,又有時空中兩點的數值加二把縱向尺,又能說明距離的星體,它就是紅移值大於0.1 以上的a II型超新星.兩點的數值就是爆炸最大亮點和爆炸後某一段時間的亮點,尺就是光度變化週期.

將a II超新星在相對靜止的光度變化週期的資料與紅移值大於0.1 以上的a II型超新星變化週期資料比較得到沒有多大變化的結果,在紅移值大於0.5 以上的a II型超新星光度變化週期資料也是如此.光度變化週期沒有多大變化.

如果按狹義相對論解釋速度越大光度變化週期越長.由於0.1 以上的a II型超新星變化週期資料沒有多大變化,所以紅移值大於0.1 以上的a II型超新星的速度不會超過3,000km/s .( V < 3000km/s )
紅移值大於0.1 以上的a II型超新星用多普勒效應解釋速度為30,000km/s 以上,和狹義相對論解釋速度相差27,000km/s. 看一看27,000km/s數值等於多少光度變化週期資料的變化值呢?( Z > 0.09 )
如果說天文觀測的紅移值不等於速度值,那只能說這是輻射哀變的結果,只是狹義相對論的判斷結果. 紅移值大於0.1 以上的a II型超新星的哀變效應大於紅移值0.09 (  Z  >  0.09 )
(牛頓力學)多普勒效應和(量子力學)狹義相對論在紅移值大於0.1 以上的a II型超新星上出現兩個不同的數值解釋是星系退行論與狹義相對論爭論的焦點,  
許多支持哈勃先生解釋觀點是星系退行論加上光速不變就變成宇宙退行論(宇宙爆炸論)而不承以是從(牛頓力學)多普勒效應發展而來的.
由於當時愛因斯坦的認錯和去逝,由於當時紅移值大於0.1 以上的a II型超新星還不是測量距離的工具,沒有一個紅移值大於0.1 以上的a II型超新星資料庫,由於反對宇宙爆炸論的學者掉進哈勃先生星系退行論的陷井裏讓哈勃先生星系退行論(宇宙爆炸論)占了上風.

所以需要對天文觀測的紅移值等於速度值做重新的驗證.!!!!!!!

個人觀點是天文觀測的紅移值不等於速度值, 天文觀測的紅移值等於哈勃第二定律.  
         
                            哈勃第二定律:             c . Z  =  V + H . d  

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mca

我個人的觀點也和你一樣，紅移值 (Z) 是否等于速度 ? 我見過國內外都有學者 (書本、網頁等) 討論過這問題，極端者甚至批評宇宙退行論 (宇宙爆炸論) 正逐漸走進「死胡同」裡。

但問題是:
你總不能否認 Z 裡有某部份是代表速度 V 的 (多普勒效應)，廣義地說就是

c.Z = V + X  (對我來說，X 是未知量)

你將 X 寫成 H. d，無形中說觀測結果 c.Z 是由兩部份組成，V 代表星體的徑向本動速度 (radial peculiar velocity)，H.d 則代表在距離 d 時的宇宙退行速度，換言之，實際上你已同意哈勃定律 (宇宙退行論) 是對了，並且稱你寫的公式為「哈勃第二定律」。

我的觀點與你稍有不同，我不能肯定 X 就是等于 H.d。宇宙論說大宇宙是均勻和等量的 homogeneous and isometric，但在小宇宙內 (例如銀河至M31的空間，造父變星的距離) 就明顯地不均勻了。在小宇宙內，我認為 H 會大幅度偏離公值 70，用你的算式 c.Z = V + H.d 去推算造父變星的 V 可能欠準。但你問我 X 不是 H.d  又是甚麼，我現在又說不出來。

不過你的文章而引起討論也有好處 (版主將它定性為「非主流意見」了)，它啟發讀者對 Z 的重新思考，而思考正是創新的原動力。

AC

tin1098tin

對哈勃第二定律的解釋

要解釋哈勃第二定律,首先要修改哈勃先生星系退行論的解釋.
哈勃第一定律是光的哀變定律:  c . Z = H .d  
哈勃第一定律是光的哀變定律是根據a II型超新星變化週期数据得到的. 為什麼是光的哀變?這是用狹義相對論(量子力學)分析判斷結果, 光的哀變這樣解釋就有了物理天文的實際計算意義.
如果承認光的哀變這樣解釋是對的話,那就可以計算星系的距離 d , 但千萬不要把c乘Z之積看成是速度,最多也只能說是等效(等效不是等於).
也許這樣方程式寫法比較好:
                     Z = H .d /c
                       d = c . Z /H
速度與哀變就是(牛頓力學)多普勒效應與(量子力學)狹義相對論在紅移值Z解釋思維爭論焦點.所以才要用a II型超新星變化週期数据來判斷對與錯.個人觀點是速度(退行論) 解釋是錯的,但公式是對的,只是解釋不同.還要尊重一下哈勃先生的工作成果.
哈勃第二定律是多普勒效應(V)加光哀變值(H. d)的定律:
                 c . Z = V + H .d
          或     Z = ( V + H . d ) / c
          或     d = (c . Z – V )/H
          或:   Z(實際觀測值)= z1(多普勒效應值) +z2(光哀變值)

哈勃第一定律是理論定律,哈勃第二定律是實際天文觀察数据計算的應用公式.

我們觀察天文資料紅移值Z是多普勒效應(V)加光哀變值(H. d)的總和,不管是星系M31或是星系NGC(4639)都可以用資料計算說明星系實際的縱向速度,方向(是紅移+z1還是紫移-z1),還可粗略計算距離d .
例如M31的實際觀測結果是Z=-0.001(c . Z= -300km/s ),光哀變值 H.d/c= z2 =0.0001633(等效速度49km/s).已知M31的距離d=230萬光年 .求多普勒效應z1的速度值V:
        -0.001= z1 + 0.0001633
         z1 =- 0.001+ (-0.0001633) = -0.0011633
        c . z1 = -349 km/s = V
由於多普勒效應(z1),光哀變值(H. d= c. z2)都是反映出紅移(紫移)值觀測結果,科學的方法是補回因光哀變z2而改變實際觀測 数据 Z 的速度數值.(49km/s).
光哀變值(H. d= c. z2)是正值(紅移值), 絕對不是負值(紫移值).        多普勒效應(z1)有紅移值+z1,也有紫移值-z1.
看看星系NGC(4639)例子. 實際觀測結果是Z=0.00337(c . Z= 1010km/s ),光哀變值(H.d/c )= z2 =0.0055833(等效1675km/s).已知NGC(4639)的距離d=7800萬光年 .求多普勒效應z1的速度值V:
        z1 = 0.00337 + (-0.0055833) = -0.0022133
         V = 1010 + (-1675) = -665 km/s  (紫移)
實際觀測結果是紅移,但計算結果為紫移值說明星系NGC(4639)並不是在退行,希望大家多多研究就可以發現有科學價值的結果.
要客觀而不是直觀的解釋.

需要對天文觀測的紅移值等於速度值做重新的驗證.!!!!!!!

[ 本帖最後由 tin1098tin 於 2008-3-3 18:50 編輯 ]