一、驗(yàn)證宇宙并非在膨脹的實(shí)驗(yàn)

1929年哈勃宣布：“宇宙正在膨脹著。星系之間的空間隨時(shí)間線性增加，星系本身并沒有改變；而且星系越遠(yuǎn)，離去得越快” 〔1-P115〕。而后，由列梅特、伽莫夫等人為大爆炸，基本要點(diǎn)是：在100-200億年之前，宇宙生之于一次大爆炸，物質(zhì)、能量、時(shí)間和空間都由爆炸中創(chuàng)生，爆炸前那種原始的無限稠密被稱為“奇點(diǎn)”，由爆炸引起的膨脹，現(xiàn)在仍在繼續(xù)著。從30年代開始，膨脹的宇宙模型已經(jīng)為大多數(shù)宇宙學(xué)家所接受，現(xiàn)在被稱為宇宙學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型?，F(xiàn)代宇宙學(xué)被定義為：“以廣義相對論為理論基礎(chǔ)，以哈勃定律為觀測依據(jù)，并在宇宙學(xué)原理的假設(shè)下，整體宇宙的結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)和演化的一門學(xué)科”(2-P85)。

此前15年，斯利弗在美國天文學(xué)協(xié)會(huì)的一次會(huì)議上，公布的觀察結(jié)果是：“一些明亮星云(后來被證實(shí)是星系)，既有藍(lán)移的，也有紅移的”；更遠(yuǎn)的弱光星云，“全都展示紅移”(1-P111)。沒有做出任何解釋。哈勃有效地以“宇宙梯”法解決了確定星系距離的之后，通過對自己測定的24個(gè)河外星系距離的，發(fā)現(xiàn)紅移量大致同星系距離成正比，即(λ1-λ0)/(λ2-λ0)＝D1/D2。當(dāng)時(shí)普遍認(rèn)為，這個(gè)結(jié)果“唯一可能的物解釋便是河外星系都在以正比于它們距離的速度退離我們而去”〔3-P140〕，由此得出的H＝V/D，被稱為哈勃定律。其中H為哈勃常數(shù)，D為星系距離，V為星系退離速度。D和V“都不是可測量的量”(8-P403)。

哈勃定律作為膨脹宇宙論的基礎(chǔ)原典、現(xiàn)代宇宙學(xué)的觀測依據(jù)，存在如下紕漏：1、該定律中既沒有可觀測的物理量，何以能成為“觀測依據(jù)”?又缺乏作為必要條件的觀測數(shù)據(jù)，如何判定其正確?

2、設(shè)星系在△t內(nèi)退離距離△D=V△t=HD△t；依據(jù)哈勃關(guān)系式△λ/λ=△D/D，△λ應(yīng)隨時(shí)間線性增加，即該定律成立的必要條件是紅移譜線持續(xù)移動(dòng)而不是紅移。

3.取H=3×10-2m/s光年，代入△λ/λ=△D/D=H△t=3×10-2m/s光年·△t=10-10/年·△t可知，任一星系的△λ/λ都將以每年10-10持續(xù)增加。60年代觀測精度(△λ/λ～2.5×10-15)已達(dá)這個(gè)數(shù)據(jù)的4×104倍，要證明哈勃定律成立，就必須提供對同一星系△λ/λ隨時(shí)間線性增加的觀測證據(jù)。

近40年來，新理論與新技術(shù)的結(jié)合，相繼發(fā)現(xiàn)了一些不調(diào)和的紅移現(xiàn)象。海爾天文臺(tái)的阿普80年代末就宣稱：“我們已知有38個(gè)不調(diào)和紅移天體與24個(gè)星系相關(guān)聯(lián)。這個(gè)數(shù)字之大，不允許我們將它一筆勾銷”(1-P151)。依據(jù)這些佐證，至少在某些情況下，關(guān)于紅移跟膨脹關(guān)聯(lián)的傳統(tǒng)解釋是錯(cuò)的。

紅移跟運(yùn)動(dòng)的關(guān)聯(lián)確實(shí)并不具有唯一性。依據(jù)狹義相對論，運(yùn)動(dòng)物體發(fā)出的光被靜止者觀測時(shí)將發(fā)生頻移，和聲波頻移機(jī)理相同，用多普勒效應(yīng)解釋沒有錯(cuò)。依據(jù)廣義相對論，具有強(qiáng)引力場的靜止物體發(fā)出的光，在引力勢較高處觀測也要紅移。即光的頻移有兩種機(jī)制，聲波頻移卻僅有一種，用多普勒頻移解釋光現(xiàn)象就必然會(huì)丟失引力頻移機(jī)制。通常的解釋是：“引力不能定量解釋星系的普遍紅移，引力效應(yīng)至少不占主導(dǎo)地位”(4-P509)，可以忽略不計(jì)；霍金的說法是：“星系的引力場沒有足夠強(qiáng)到對它有明顯的效應(yīng)”(5-P47)。

哈勃宣布宇宙在膨脹時(shí)，全世界能夠理解廣義相對論的人寥若晨星，“據(jù)記載，本世紀(jì)20年代初有一位記者告訴愛丁頓，說他聽說世界上只有三個(gè)人能理解廣義相對論，愛丁頓停了下，然后回答：我正在想這第三個(gè)人是誰”(5-P83)；50年代之前，“廣義相對論大體上是數(shù)學(xué)的一個(gè)分支”，60年代之后才“從考察數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)到開始按照物理來思考”(6-P72)；尤為重要的是，這個(gè)時(shí)期利用穆斯堡爾效應(yīng)在高度差H=22.5m的條件下，“極其精密地測得57Fe的一條γ譜線的紫移，波長相對變化僅有△λ/λ≌gH/C2～2.5×10-15，與理論預(yù)告值在誤差范圍內(nèi)符合”(7-P94)。引力頻移被精確地測量出來后，就不得不承認(rèn)“引力是一種極其巨大的力量”(6-P66)。即此不難算出，在地球引力場中γ光子通過22.5m，需時(shí)△t1=h/C=22.5m/3×108ms-1=7.5×10-8s。

由哈勃關(guān)系△λ/λ=△D/D=H△t=10-10/年·△t；當(dāng)△λ/λ～2.5×10-15時(shí)，△t2=2.5×10-15×3.15×107s/10-10=7.88×102s。

依據(jù)平直而各向同性的宇宙學(xué)原理，當(dāng)△λ/λ～2.5×10-15時(shí)，引力效應(yīng)/哈勃效應(yīng)=7.88×102s/7.5×10-8s=1.5×1010。很顯然忽略引力效應(yīng)肯定是個(gè)重大失誤。

大爆炸——膨脹宇宙論被稱為標(biāo)準(zhǔn)宇宙模型，存在3個(gè)問題：其一、不考慮引力效應(yīng)就不符合現(xiàn)代宇宙學(xué)的定義；其二、40年前就測出的引力頻移比膨脹效應(yīng)大1010數(shù)量級，早已粉碎了“唯一的物理學(xué)解釋”神話；其三、“廣義相對論用時(shí)空結(jié)構(gòu)的幾何性質(zhì)來表示引力場”(8-P328)，哈勃當(dāng)時(shí)并不理解，用多普勒效應(yīng)解釋紅移屬于以偏概全；時(shí)至今日如果仍不考慮引力效應(yīng)，宇宙常數(shù)偏小、退離速度偏大的錯(cuò)謬，將永遠(yuǎn)不可能得到糾正。

為了確定引力跟紅移的定量關(guān)系，特作如下討論：

一、改變高度差重做穆斯堡爾實(shí)驗(yàn)，依據(jù)兩次測得的數(shù)據(jù)，可以確定：

1、紅移相對變化量跟距離還是距離平方相關(guān)；

2、導(dǎo)出相關(guān)公式，為比較引力貢獻(xiàn)和哈勃貢獻(xiàn)提供依據(jù)。

二、有人認(rèn)為，光在漫長的星際旅途中會(huì)受到無數(shù)恒星的，其左彎右折必然使紅移量產(chǎn)生較大改變，無法予以判定。其實(shí)并非如此，可依據(jù)右圖闡明如下：圖中A為發(fā)光恒星，M、N為兩個(gè)恒星，P為太陽；光線AB受它們影響的實(shí)際傳播線路為AB、BC、CD、DE、EF；F為地球，F(xiàn)A為依據(jù)經(jīng)驗(yàn)認(rèn)定的光傳播線路。實(shí)際上BC是光在M附近沿能級相同的測地線通過的軌跡，能夠影響紅移的僅為B′C′。即此可得如下推論：

推論1、光無論受多少恒星影響發(fā)生左彎右折，決定紅移或紫移的只有直線距離。

推論2、A使光紅移，F(xiàn)使光紫移，由于M地《M恒，地球的影響可以忽略不計(jì)。

推論3、由實(shí)驗(yàn)得出的公式，可以用于定量解釋星系的普遍紅移，同時(shí)將成為確證哈勃定律正確與否的判據(jù)。

參 考 書 目

1、(美)巴里·派克著 愛因斯坦的夢 湖南師范大學(xué)出版社 1989年 2、薛曉舟等著 現(xiàn)代物理學(xué)的問題 河南大學(xué)出版社 1996年 3、袁正光主編 領(lǐng)導(dǎo)干部科普知識(shí)全書 改革出版社 2000年 4、大百科全書編委會(huì) 大百科全書·物理卷 大百科全書出版社 5、(英)霍金著 許明賢等譯 時(shí)間簡史 湖南出版社 1995年 6、(英)霍金著 胡小明等譯 時(shí)間簡史續(xù)篇 湖南科技出版社 1995年 7、倪光炯等著 近代物理 上?？萍汲霭嫔?1979年 8、董光璧等著 世界物理學(xué)史 吉林出版社 1994年