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閃電飛云新蟲(chóng) (初入文壇)
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關(guān)于一種宇宙構(gòu)型的假設(shè)和計(jì)算 已有1人參與
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基于標(biāo)準(zhǔn)球面空間上質(zhì)點(diǎn)一些簡(jiǎn)要運(yùn)動(dòng)參數(shù)的計(jì)算 題記：行星和恒星是球形，星系和宇宙也可能是球形的。 一、總的假設(shè) 假定整個(gè)宇宙為一閉合二維球面結(jié)構(gòu)（以下簡(jiǎn)稱宇宙球），觀測(cè)者位于球曲面之上； 光速為無(wú)限大，不考慮狹義相對(duì)論效應(yīng)（簡(jiǎn)化計(jì)算）； 二、觀測(cè)情況假設(shè)1 光線恰好沿彎曲球面測(cè)地線方向傳播（廣義相對(duì)論效應(yīng)）； 空間設(shè)定 在設(shè)定宇宙球模型中，以球中心o為原點(diǎn)設(shè)立直角坐標(biāo)系，觀測(cè)者位于球面上頂點(diǎn)o'。 主要思路：由于假定光線沿彎曲球面測(cè)地線方向傳播，及光速為無(wú)限大，因此觀測(cè)者及時(shí)能夠觀測(cè)得到球面上所有質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)狀況，但是其不能了解所觀測(cè)對(duì)象的三維球面空間情況，在其看來(lái)，其觀測(cè)到的所有對(duì)象均為質(zhì)點(diǎn)映射在o'與球面相切二維平面Z上的虛像。選定質(zhì)點(diǎn)m為討論對(duì)象，由于光線沿彎曲球面測(cè)地線方向傳播，觀測(cè)者觀測(cè)到的影像為質(zhì)點(diǎn)在Z平面上虛像m'。 幾個(gè)觀測(cè)參數(shù)的關(guān)系計(jì)算 觀測(cè)測(cè)算面積與實(shí)際面積關(guān)系 觀測(cè)距離即為弧長(zhǎng)：L=弧o'm=o'm'=Rθ 弧o'm繞Y軸旋轉(zhuǎn)一周所圍成的曲面積為： S=4πR2（1-Cosθ)=4πR2Sin2(θ/2) 觀測(cè)者測(cè)量到的面積為： S'=πR2θ2 實(shí)際面積與觀測(cè)測(cè)算面積之比為： As=S/S'=4πR2Sin2(θ/2)/πR2θ2=4Sin2(θ/2)/θ2 當(dāng)θ→0時(shí)，As=1，實(shí)際面積與觀測(cè)面積相等； 當(dāng)θ=π時(shí)，As=4/π2≈0.41，實(shí)際面積小于觀測(cè)面積,約為觀測(cè)測(cè)算面積的41%。 可見(jiàn)，此種情況下，觀測(cè)者測(cè)得的面積總是大于實(shí)際球面面積的。 觀測(cè)質(zhì)量與實(shí)際質(zhì)量的關(guān)系 假設(shè)宇宙球的物質(zhì)質(zhì)量分布是均勻的，具有相同的面密度σ，則所有質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量M與觀測(cè)理論測(cè)算質(zhì)量M'的比例關(guān)系為： Am=M/M'=Sσ/S'σ=4Sin2(θ/2)/θ2 當(dāng)θ→0時(shí)，Am=1，觀測(cè)理論測(cè)算質(zhì)量與實(shí)際質(zhì)量相等； 當(dāng)θ=π時(shí)，Am=4/π2≈0.41，實(shí)際質(zhì)量小于觀測(cè)理論測(cè)算質(zhì)量，約為其41%。 是否可以這樣理解，觀測(cè)者能觀測(cè)到的總質(zhì)量即為宇宙實(shí)際質(zhì)量M，但是按照投影平面估算的質(zhì)量M'總是大于（或等于）實(shí)際質(zhì)量的，對(duì)應(yīng)宇宙觀測(cè)中的暗物質(zhì)？ 由于不是很了解實(shí)際是如何對(duì)宇宙空間物質(zhì)總量進(jìn)行測(cè)算的，假定實(shí)際面密度與觀測(cè)者測(cè)量面密度可能不妥當(dāng)。但對(duì)于均勻宇宙來(lái)講，不論遠(yuǎn)近，觀測(cè)者觀測(cè)到的物質(zhì)的量與所在空間之比可以認(rèn)為是相同的。 （3）具有相同線速度的質(zhì)點(diǎn)在不同位置的觀測(cè)速度計(jì)算。 假設(shè)質(zhì)點(diǎn)m在宇宙球上線速度為v,沿觀測(cè)方向的正交方向在球面上運(yùn)動(dòng)，此時(shí)觀測(cè)角速度與實(shí)際角速度相同，即：ω'=ω 實(shí)際線速度為v=ωRSinθ 觀測(cè)線速度為v=ω'Rθ 兩者之比為：Av=ωRSinθ/ω'Rθ=Sinθ/θ 當(dāng)θ→0時(shí)，Av=1，實(shí)際速度與觀測(cè)速度相等； 當(dāng)θ=π/2時(shí)，Av=2/π，觀測(cè)速度為實(shí)際速度的1.58倍； 當(dāng)θ→π時(shí)，Av=0，觀測(cè)速度趨于無(wú)窮大。 以上表明，當(dāng)質(zhì)點(diǎn)距觀測(cè)者越遠(yuǎn)時(shí)，測(cè)得的速度越大。當(dāng)θ→π時(shí)，不管m的速度有多小，觀測(cè)者測(cè)得的速度都會(huì)趨于無(wú)窮大，達(dá)到光速甚至超過(guò)光速，與宇宙爆脹吻合？ 以太陽(yáng)系繞銀心典型速度220km/s為例，設(shè)宇宙球半徑為42億光年（參考網(wǎng)上查詢最遠(yuǎn)的類星體距離地球約130億光年，折算半徑為41.38億光年，取整數(shù)），表面彎曲曲率約為2.52×10-27，當(dāng)質(zhì)點(diǎn)距觀測(cè)者131.8億光年時(shí)，觀測(cè)測(cè)算得到的速度為： v'=1/Av*v=(θ/Sinθ)*v=(131.8/42)/Sin(131.8/42)*v≈0.66c 設(shè)宇宙球半徑為44億光年（參照2014年普朗克修正宇宙年齡138.2億年設(shè)定），當(dāng)質(zhì)點(diǎn)距觀測(cè)者138億光年時(shí)，觀測(cè)測(cè)算得到的速度為：v'≈0.44c。 題外：質(zhì)點(diǎn)m在宇宙球沿觀測(cè)方向的不是完全正交方向運(yùn)動(dòng)，在光線不能完全沿測(cè)地線方向傳播情況下（星系質(zhì)量不夠），考慮光速有限的話，觀測(cè)者看到的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)會(huì)呈現(xiàn)螺旋軌跡?（旋渦） （4）動(dòng)量觀測(cè)計(jì)算值與實(shí)際值的關(guān)系 質(zhì)點(diǎn)m動(dòng)能：Ek=mv2/2 觀測(cè)者測(cè)量計(jì)算動(dòng)能：E'k=mv'2/2 兩者之比為：AEk=Ek/E'k=(mv2/2)/mv'2/2=v2/v2=(Sinθ/θ)2 當(dāng)θ→0時(shí)，AEk=1，動(dòng)量觀測(cè)計(jì)算值與實(shí)際值相等； 當(dāng)θ=π/2時(shí)，AEk=（2/π）2，動(dòng)量觀測(cè)計(jì)算值是實(shí)際值的2.47倍； 當(dāng)θ→π時(shí)，AEk=0，動(dòng)量觀測(cè)計(jì)算值趨于無(wú)窮大。 可見(jiàn)，觀測(cè)者測(cè)算出的動(dòng)量總是大于（等于）實(shí)際值的，這部分是不是暗能量的組成部分？ 綜上所述，暗物質(zhì)、暗能量、宇宙爆脹產(chǎn)生的原因緣自于觀測(cè)者將宇宙球面結(jié)構(gòu)當(dāng)成了二維平面進(jìn)行測(cè)量和計(jì)算，似乎大爆炸等也可以從這個(gè)角度進(jìn)行解釋。如果以上推斷和計(jì)算正確的話，我們宇宙或?yàn)轭惽蛎妫ɑ驒E球面）結(jié)構(gòu)。 后記： 1、不同能級(jí)的電磁波受引力場(chǎng)作用彎曲程度是否一樣，電磁波在通過(guò)引力場(chǎng)時(shí)是否會(huì)存在類似光波通過(guò)棱鏡那樣的散射現(xiàn)象？ 2、廣義相對(duì)論效應(yīng)導(dǎo)致光波傳播路徑扭曲，空間的大尺度導(dǎo)致不能同時(shí)觀測(cè)到星系的兩端，因此，星系呈現(xiàn)的都是光影虛像，而不是其本來(lái)的結(jié)構(gòu)。 3、銀河系的引力場(chǎng)不足以使光線完全沿測(cè)地線傳播（如可以的話，那就是另一個(gè)宇宙了），其中心黑洞除了是大質(zhì)量天體外，還有一種可能性，那就是其位置位于與我們相對(duì)的球面的一端，不是在星系幾何中心，而是在邊緣。 4、觀測(cè)者看到的星系的形態(tài)可以用玻璃球（橢球）對(duì)光線的成像進(jìn)行模擬。 5、在球形宇宙假設(shè)條下，致少應(yīng)該能找到1個(gè)區(qū)域觀測(cè)到的天體相對(duì)較少，那是通向外宇宙的窗口。 發(fā)自小木蟲(chóng)Android客戶端 |
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2樓2024-04-06 01:43:04
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