1900:游走在欧洲的物理学霸 第737节

  只有强者才会尊重强者。

  海耳忍不住挺起了胸膛,露出了微笑。

  他知道接下来,将是哈勃的个人秀了。

  今天过后,对方就能跻身当世最顶级天文学家的行列。

  甚至超越他这个天文大佬,被世人所知。

  这时,海耳忽然发现,旁边的布鲁斯教授竟然毫无表情,一点也不激动。

  这就太奇怪了。

  于是,他好奇地问道:

  “布鲁斯教授,哈勃又证明了广义相对论的一个预言。”

  “你难道不高兴吗?”

  李奇维闻言,微微一笑,淡定地说道:

  “哦,结果是确定的,时间早晚而已。”

  额。

  海耳默默转过头,一肚子话都说不出来了。

  “Shift!我最讨厌人家装逼了。”

  此刻,面对众人的期待,哈勃狠狠地吸了一口气。

  下面,将是他的巅峰时刻!

  他开始分享自己的成果。

  “在布鲁斯教授的广义相对中,场方程是核心。”

  “这个方程描述了宇宙的运行过程。”

  “其中方程的每个解,都代表一个全新规则的宇宙。”

  “当然,这只是一种理论预测,并不是说真的有那么多宇宙。”

  “但是,至少在我们这个真实的宇宙中,如果按照场方程的计算结果,就能得出宇宙在膨胀这个结论。”

  “这就是广义相对论的第五预言。”

  “正是基于这个预言,布鲁斯教授提出了匪夷所思的宇宙大爆炸理论。”

  “大爆炸理论对不对,我目前不知道。”

  “但是宇宙膨胀的猜想,我今天可以给出切实的证据。”

  “大家请看演示屏幕。”

  “1842年,奥地利物理学家多普勒,首次提出了【多普勒效应】。”

  “该效应指出,运动物体(波源)所发出的声音,在静止观测者听来是变化的。”

  “波源的速度越高,所产生的效应就越大。”

  “这种效应就体现在声波频率的变化上。”

  “当波源移向观测者时,观测者接受到的声波频率变高。”

  “当波源远离观测者时,观测者接受到的声波频率变低。”

  “用公式表达就是:(λ-λ)/λ=v/c。”

  “其中λ表示波源在运动中所发出声音的波长,λ表示波源静止时的波长,v表示波源的运动速度,c表示声速。”

  “由于λ和c都是已知的,只要测出了λ的大小,就能计算波源的运动速度v。”

  (这就是多普勒效应测量物体运动速度的原理)

  “光是电磁波,也属于波的一种,所以同样遵循多普勒效应。”

  “当光源移向观测者时,观测者接受到的光的频率变高。”

  “光的频率变高,就意味着波长变短,反映在光谱上就是向着蓝色光谱区域移动,所以又称为【蓝移】。”

  “同理,当光源远离观测者时,观测者接受到的声波频率变低,又称为【红移】。”

  “宇宙中,所有的恒星都是发光的,它们本身就是天然的光源。”

  “利用这个原理,我们就可以测出宇宙中天体相对于地球是靠近还是远离,并且测出它的速度。”

  “在天文学上,我们把天体在观测者视线方向上的运动速度分量,称为天体的【视向速度】。”

  “当多普勒效应公式应用在天文学中时,公式形式不变,只不过含义变了。”

  “其中λ表示天体在运动中所发射光的波长,λ表示天体静止时发射光的波长,v表示天体的视向速度,c表示光速。”

  “c是已知的,λ也是已知的,因为组成恒星的元素和地球上的元素是一样的。”

  “我们在实验室中测出的某种元素的谱线位置所代表的波长,就是λ。”

  “这时,当我们通过所接受到的恒星光谱,测出λ和λ的差值△λ(多普勒位移)时,就能算出λ的值。”

  “最后,通过公式,就能计算出v了。”

  “这就是天文学中,利用多普勒效应,测量天体视向速度的原理。”

  “根据这个原理,1868年,已故的英国天文学家哈金斯爵士,首次测得了天狼星的视向速度为46公里/秒。”

  “而且谱线红移,意味着天狼星是在远离地球。”

  “同样的,这个方法也可以用于星系的测量。”

  “从1912年到现在,美国天文学家斯里弗先生,一直致力于星系光谱的研究。”

  (其实之前应该称星云光谱,但是由于宇宙岛理论已经证明,所以直接改为星系了,无伤大雅)

  人群之中,47岁的斯里弗一脸懵逼。

  他是亚利桑那州罗威尔天文台的台长,属于美国天文学界的中佬。

  当然和海耳等人不能比。

  如今他被大名鼎鼎的哈勃提到,突然有种受宠若惊的感觉。

  “哈?不是证明宇宙膨胀吗?”

  “怎么提到我了?”

  “我可没有膨胀啊!”

  这时,哈勃继续说道:

  “斯里弗先生观察了41个星系的光谱,他发现其中36个星系的光谱都发生了红移。”

  “这意味着,那些星系全都是正在远离地球。”

  讲到这里,哈勃稍微停顿了一下。

  他要给众人一点消化的时间。

  因为不仅是斯里弗懵逼,很多人都开始满脸疑惑了。

  “哈勃不是要证明宇宙膨胀吗?”

  “怎么现在讲的全是用多普勒效应测量天体的视向速度啊?”

  “这两者有什么关系吗?”

  不过,也有不少人听的津津有味。

  “我是研究行星的,倒是没有听过这种理论。”

  “哈勃博士讲的确实很好,非常通俗易懂,一下就听明白了。”

  “今天真是涨姿势了。”

  “果然名师出高徒,哈勃的演讲水平已经有了布鲁斯教授的三分功力。”

  接着,有相关方向的大佬犀利分析道:

  “星系远离地球,和宇宙膨胀也没关系吧。”

  “M31星云不还在靠近我们银河系吗。”

  “宇宙中天体的远离和靠近都是正常的。”

  “银河系中的恒星光谱既有红移,也有蓝移。”

  此刻,在场绝大多数人都不知道,哈勃铺垫这么多是意欲何为。

  无论从哪方面看,他要说的内容,都和他想证明的结论无关。

  不过,这种高端的场合,对方显然不会是故弄玄虚。

  很快,哈勃微微一笑,继续说道:

  “听完了刚刚的背景知识,我知道在座的诸位肯定很纳闷。”

  “星系远离地球,和宇宙膨胀又有什么关系呢?”

  “没错,二者确实没有关系。”

  “但是,如果再加上一个现象,那情况就完全不同了。”

  啪!

  “大家请看。”

  “我重新测定了46个星系的视向速度。”

  “并且,我还利用造父变星的测距方法,更精确地测定了这46个星系与地球之间的距离。”

  “通过分析这些数据,我发现了一个惊人的事实:”

  “那就是,这46个星系不仅仅是光谱红移,远离地球。”

  “而且,距离地球越远的星系,它的视向速度就越大。”

  “二者之间还满足正比例的数学关系:V=HD。”

  “其中V表示星系的视向速度,D表示星系与地球的距离,H表示比例常数。”

  “根据我的计算,H的数字大概是70【(km/s)/mpc】,即70【千米每秒每百万秒差距】。”

  “其中mpc表示【百万秒差距】,是一个天文学距离单位,1mpc相当于326万光年。”

  “也就是说,对于地球上的人而言,宇宙中的天体与地球的距离每增加326万光年,天体的退行速度就会增加70公里/秒。”

  “所以,星系并不是像银河系内的恒星那样,杂乱无章地运动。”

  “它们统一地在远离地球,距离越远,远离的速度越快。”

  “除了宇宙正在均匀膨胀,没有任何理由可以解释这个现象。”

  (为什么是匀速膨胀,估计不少人想象不出来,别急)

  “以上,就是我对广义相对论第五预言:宇宙膨胀的证明。”

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