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關(guān)于一種宇宙構(gòu)型的假設(shè)和計算 已有1人參與
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基于標(biāo)準(zhǔn)球面空間上質(zhì)點一些簡要運動參數(shù)的計算 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) 假定整個宇宙為一閉合二維球面結(jié)構(gòu)（以下簡稱宇宙球），觀測者位于球曲面之上； 光速為無限大，不考慮狹義相對論效應(yīng)（簡化計算）； 二、觀測情況假設(shè)1 光線恰好沿彎曲球面測地線方向傳播（廣義相對論效應(yīng)）； 空間設(shè)定 在設(shè)定宇宙球模型中，以球中心o為原點設(shè)立直角坐標(biāo)系，觀測者位于球面上頂點o'。 主要思路：由于假定光線沿彎曲球面測地線方向傳播，及光速為無限大，因此觀測者及時能夠觀測得到球面上所有質(zhì)點的運動狀況，但是其不能了解所觀測對象的三維球面空間情況，在其看來，其觀測到的所有對象均為質(zhì)點映射在o'與球面相切二維平面Z上的虛像。選定質(zhì)點m為討論對象，由于光線沿彎曲球面測地線方向傳播，觀測者觀測到的影像為質(zhì)點在Z平面上虛像m'。 幾個觀測參數(shù)的關(guān)系計算 觀測測算面積與實際面積關(guān)系 觀測距離即為弧長：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) 觀測者測量到的面積為： S'=πR2θ2 實際面積與觀測測算面積之比為： As=S/S'=4πR2Sin2(θ/2)/πR2θ2=4Sin2(θ/2)/θ2 當(dāng)θ→0時，As=1，實際面積與觀測面積相等； 當(dāng)θ=π時，As=4/π2≈0.41，實際面積小于觀測面積,約為觀測測算面積的41%。 可見，此種情況下，觀測者測得的面積總是大于實際球面面積的。 觀測質(zhì)量與實際質(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)點的質(zhì)量M與觀測理論測算質(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，Am=1，觀測理論測算質(zhì)量與實際質(zhì)量相等； 當(dāng)θ=π時，Am=4/π2≈0.41，實際質(zhì)量小于觀測理論測算質(zhì)量，約為其41%。 是否可以這樣理解，觀測者能觀測到的總質(zhì)量即為宇宙實際質(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）實際質(zhì)量的，對應(yīng)宇宙觀測中的暗物質(zhì)？ 由于不是很了解實際是如何對宇宙空間物質(zhì)總量進行測算的，假定實際面密度與觀測者測量面密度可能不妥當(dāng)。但對于均勻宇宙來講，不論遠(yuǎn)近，觀測者觀測到的物質(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)點在不同位置的觀測速度計算。 假設(shè)質(zhì)點m在宇宙球上線速度為v,沿觀測方向的正交方向在球面上運動，此時觀測角速度與實際角速度相同，即：ω'=ω 實際線速度為v=ωRSinθ 觀測線速度為v=ω'Rθ 兩者之比為：Av=ωRSinθ/ω'Rθ=Sinθ/θ 當(dāng)θ→0時，Av=1，實際速度與觀測速度相等； 當(dāng)θ=π/2時，Av=2/π，觀測速度為實際速度的1.58倍； 當(dāng)θ→π時，Av=0，觀測速度趨于無窮大。 以上表明，當(dāng)質(zhì)點距觀測者越遠(yuǎn)時，測得的速度越大。當(dāng)θ→π時，不管m的速度有多小，觀測者測得的速度都會趨于無窮大，達(dá)到光速甚至超過光速，與宇宙爆脹吻合？ 以太陽系繞銀心典型速度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)點距觀測者131.8億光年時，觀測測算得到的速度為： 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)點距觀測者138億光年時，觀測測算得到的速度為：v'≈0.44c。 題外：質(zhì)點m在宇宙球沿觀測方向的不是完全正交方向運動，在光線不能完全沿測地線方向傳播情況下（星系質(zhì)量不夠），考慮光速有限的話，觀測者看到的質(zhì)點運動會呈現(xiàn)螺旋軌跡?（旋渦） （4）動量觀測計算值與實際值的關(guān)系 質(zhì)點m動能：Ek=mv2/2 觀測者測量計算動能：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，AEk=1，動量觀測計算值與實際值相等； 當(dāng)θ=π/2時，AEk=（2/π）2，動量觀測計算值是實際值的2.47倍； 當(dāng)θ→π時，AEk=0，動量觀測計算值趨于無窮大。 可見，觀測者測算出的動量總是大于（等于）實際值的，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者將宇宙球面結(jié)構(gòu)當(dāng)成了二維平面進行測量和計算，似乎大爆炸等也可以從這個角度進行解釋。如果以上推斷和計算正確的話，我們宇宙或為類球面（或橢球面）結(jié)構(gòu)。 后記： 1、不同能級的電磁波受引力場作用彎曲程度是否一樣，電磁波在通過引力場時是否會存在類似光波通過棱鏡那樣的散射現(xiàn)象？ 2、廣義相對論效應(yīng)導(dǎo)致光波傳播路徑扭曲，空間的大尺度導(dǎo)致不能同時觀測到星系的兩端，因此，星系呈現(xiàn)的都是光影虛像，而不是其本來的結(jié)構(gòu)。 3、銀河系的引力場不足以使光線完全沿測地線傳播（如可以的話，那就是另一個宇宙了），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的球面的一端，不是在星系幾何中心，而是在邊緣。 4、觀測者看到的星系的形態(tài)可以用玻璃球（橢球）對光線的成像進行模擬。 5、在球形宇宙假設(shè)條下，致少應(yīng)該能找到1個區(qū)域觀測到的天體相對較少，那是通向外宇宙的窗口。 發(fā)自小木蟲Android客戶端 |
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