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解析天文学:庆祝周坚定律发现5周年

7已有 2962 次阅读  2013-07-04 06:33   标签周坚  解析天文学  天文学 

解析天文学:庆祝周坚定律发现5周年

周坚/2013年6月29日

【核心提示】2008年6月29日这一天,一个发现将改变我们的宇宙观:人类终于基于超新星哈勃图的进一步深入研究发现了一个有关光(电磁辐射)在传播过程中的自然传播规律,为了方便应用,它的发现者已经用自己的名字给予命名为周坚定律。在此之前,科学家们基于遥远超新星哈勃图的研究发现宇宙正在加速膨胀,而在此时此刻,家住中国南疆的广西柳州市柳北区柳长路611号的市民——周坚,他同样基于遥远超新星哈勃图的研究却发现这个有关光(电磁辐射)在传播过程中的自然传播规律——周坚定律,真是奇迹啊,中国人创造的奇迹。五年来,由于发现者的执著追求,如今,周坚定律已经将天文学和代数这两个毫不相干的学科紧紧地结合在一起。今天是周坚定律发现5周年纪念日,为了庆祝生日,它的发现者正式提出天文学与代数相结合的解析天文学来向大家做个汇报,以系列图片形式来向大家展示解析天文学的应用成果,无论如何,这是前无古人后无来者的历史性发现,这是我们土生土长普通中国人在自然科学领域中的一项重大贡献。

解析天文学:(1)基本概念

解析天文学(Analytic Astronomy),又称为坐标天文学(Coordinate Astronomy),是使用代数方法进行研究的天文学。通常使用直角坐标系来研究天体的分布、运动、位置、状态、结构、组成、性质及起源和演化,用方程或方程组来表达天体的诸多特征。

解析天文学可简单地解释为:采用数值的方法来定义天体的静态特征、动态特征和演化特征,并从中提取观测数据的信息,而这种观测数据信息的输出是以方程或方程组的形式出现。

解析天文学是天文学与代数相结合的一门崭新的基础学科,它继承了天文学的衣钵,以观测为实验方法,通过观测来收集天体的各种信息,最终将这些信息转换为方程或方程组,从而反映出天体在宇宙空间中的存在状态,而将天文学和代数结合在一起的基础理论就是周坚定律,在此时此刻提出解析天文学是对周坚定律发现5周年生日的最好庆祝。

解析天文学:(2)基本方法

解析天文学的基本方法,首先是将天文观测现象视作“点”来研究,而这个“点”就定义为天文观测现象点,其次是通过直角坐标系,建立天文观测现象点与实数之间的一一对应关系,以及天文观测现象与方程之间的一一对应关系,而这种一一对应关系的建立基础就是周坚定律,最后是运用代数方法去研究天文学问题,或用天文学问题去研究代数问题。

解析天文学把代数知识和方法系统地用于研究天文,数-天象结合的思想和方法是我们沟通代数与天文的桥梁,是从观测天文学过度到解析天文学的桥梁。

由此可见,这种运用代数方法去研究天文学问题的基本方法是一种名副其实的解析法,是涉及天文学的基本解析方法,我们有充分理由将这种解析法称之为天文解析法。今天是周坚定律发现五周年的纪念日,为了庆祝生日,我们不妨就将这种天文解析法用发现者的名字来命名为周坚解析法。周坚解析法就是解析天文学的基本方法。

解析天文学:(3)科学意义

解析天文学的科学意义主要表现在它所提供的数-天象结合思想上。在这一思想的指引下,一个天文对象被数(坐标)所完全刻画,天文观测现象可以表示为代数的形式,一切天体的特征可以通过代数方法来表达;反过来看,它使代数语言得到了天文解释,从而使代数语言有了直观的天文意义,我们能从中得到启发而获得新的结论。总之,解析天文学的思想使得代数与天文水乳交融、相辅相成、相得益彰,这将促进两者跳跃式地发展,为人类进步注入正能量。当然,我们在这里也应该特别指出,这种思想所反映出的观点,具有方法论的意义,这不仅对数学的研究,而且对处理天文问题以及宇宙问题都是具有非常重要的科学意义。

 解析天文学的出现,让天文学进入了数学,这就为天文学提供了一个迫切需要的工具。坐标法的应用把天文观测现象转变成方程,把天体特征转变成方程,把天体演化转变成方程,将异常复杂的天文研究对象转变成非常熟悉的数学研究对象,这种全部概念的转变,将彻底变革目前混乱的天文学现状,而直接促成这种变革的是土生土长的中国科学家周坚,他知道自己发现的周坚定律的重要性,创立解析宇宙学的必要性,提出解析天文学的实用性。

 解析天文学的提出让我们真正实现了天文学与代数的结合,使天象与数统一起来,这无疑为我们真正地正确认识宇宙铺平了道路。

解析天文学:(4)历史回顾

1929年美国天文学家哈勃首先发现了星体间距离不断增加变大的现象并提出宇宙膨胀理论,这一发现直接导致俄裔美国天体物理学家伽莫夫的“宇宙大爆炸理论”,他认为,我们的宇宙诞生于约137±2亿年的一次大爆炸,星系天体的退行原因正是这次宇宙大爆炸的冲力导致的。

从此之后,天体物理学界一直都认为宇宙是在以一个恒定的速度膨胀,直到美国加州大学伯克利分校天体物理学家萨尔·波尔马特、美国/澳大利亚物理学家布莱恩·施密特以及美国科学家亚当·里斯这三位科学家于1998向外公布:宇宙的膨胀速度不是恒定的更不是越来越慢而是不断加速即越来越快。

至此之后,天体物理学界一直都认为宇宙正在加速膨胀,直到2008年6月29日, 中国科学家周坚在深入研究1998年发现宇宙正在加速膨胀的超新星哈勃图的过程中,无意间发现与超新星分布最佳吻合的那条宇宙模型参数ΩM=0.28, ΩΛ = 0.72的理论曲线,竟然能够用一个非常简单的星等-红移关系式来完全取代,由此发现了光(电磁辐射)在传播过程中的传播距离与传输波长随传播距离的增大而有规律地向红端自然位移的相对位移量——周坚红移成正比,与周坚红移加1的和成反比的一个新的自然规律,并命名为周坚定律。

2009年3月8日,中国科学家周坚在《解析宇宙学》[周坚,解析宇宙学。中国,2009-A-020687]中提出了解析宇宙的基本方法。以解析观点写成的这部探索性著作为周坚定律发现5周年喜庆之际的今天提出解析天文学提供了坚实的基础。真是不可想象啊,在周坚定律过5周岁生日的今天,解析天文学诞生了,就让发现周坚定律的他大声地喊出来吧:解析天文学诞生了!解析天文学诞生了!!解析天文学诞生了!!!就让他在兴奋不已的此时此刻庄严地向世界宣布:周坚定律解释宇宙一致性特征是切实可行的!

解析天文学:(5)基本内容

在解析天文学中,首要的基本内容就是转换,即将天文观测现象转换为“点”,这个“点”我们就定义它为天文观测现象点,接下来的基本内容就是建立,即建立空间(或平面)直角坐标系,利用直角坐标系把天文对象的天文观测现象点和实数(x,y,z)建立起一一对应的关系,而这一一对应的关系就是基于周坚定律的直接应用而建立起来的,最后的基本内容就是输出,即输出一个方程或方程组,而这些方程或方程组就表达了天体对象在宇宙空间中的存在特征,即便是宇宙整体存在特征也是如此。

由此可见,直角坐标系将天文观测现象点所对应的天文学对象和数,天文学关系和函数之间建立起密切的联系之后,我们就能够从天文观测入手,通过直角坐标系的应用,获得天文观测对象的特征方程或方程组,从此实现了异常复杂的天文学研究与非常成熟的代数研究的相互转换,让我们研究天文就如同研究数量关系一样异常容易,即便是天体演化问题也是如此,甚至是宇宙整体特征问题也不例外。

解析天文学:(6)基本理论

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我们知道,我们的肉眼所看见的光就是可见光,是我们非常熟悉的众多光中的一种,那么它能传播多远呢?我们在夜空中能够看到遥远的星星,这就说明它能传播很远很远,当然了,如果可见光能够传播无限远的话,那么我们所居住的地球就没有昼夜之分了,这就是奥伯斯佯谬的由来。

为什么会这样呢?我们或许有无数条假设的理由来解释,比如天体退行,空间膨胀等等,但是,我们为什么就不能从光(电磁辐射)在传播过程中的传播特性来思考呢?

通过实验,我们只是知道光(电磁辐射)的极限传播速度是每秒30万千米,这就是光速,是否还有其它特征呢?比如它传播的距离问题,它到底能够传播多远呢?不知道,或许我们认为它能够传播无限远(这是目前的主流认识),但这会带来奥伯斯佯谬问题,这样就让我们进入了用一个假设去解释另一个假设的假设怪圈中,比如用暴涨理论去解释大爆炸理论不能解释的宇宙平坦性问题,而如今又要用多重宇宙的“宇宙泡泡”理论来解释暴涨理论留下的在宇宙微波背景辐射图中存在的一个很大的“冷点”(普朗克观测结果)。

不行,我们无论如何还得尝试一下新理论,找出一个突破口。我们知道,我们观测宇宙的一切信息都是基于光(电磁辐射)在传播过程中传播到我们面前被我们观测到的结果,因此,我们观测到的宇宙一定与光(电磁辐射)在传播过程中的传播特征有关。

看!当我们将Ia超新星绘制在哈勃图上就构成了一幅超新星哈勃图,当我们按照堪称标准的大爆炸宇宙学理论来研究它的时候,我们就发现了宇宙正在加速膨胀,这是获得2011年诺贝尔物理学奖的萨尔·波尔马特、布莱恩·施密特以及亚当·里斯这三位科学家于1998年的研究结果。然而,当我们按照纯朴的拟合方法去研究这幅超新星哈勃图的时候,我们就发现光(电磁辐射)在传播过程中存在传输波长随传播距离的增大向红端有规律的自然位移现象,这是周坚这位中国科学家于2008年6月29日的研究结果,这种现象用发现者的名字来命名就称之为周坚效应,而其中的自然变化规律就用发现者的名字来命名为周坚定律。

周坚定律告诉我们,光(电磁辐射)在传播过程中存在传输波长随传播距离的增大向红端有规律的自然位移现象,这种现象称之为周坚效应,它类似于多普勒效应,但与多普勒效应没有任何关系。

周坚定律又告诉我们,光(电磁辐射)在传播过程中存在传输波长随传播距离的增大向红端有规律的自然位移的相对位移量称之为红移,为了区别于多普勒红移等其它红移,同时也为了便于今后的研究,我们就用发现者的名字来命名,由此就将这种红移定义为周坚红移,并用在“z”的后面加脚注“z”的的形式,即“zz”来表示。

周坚定律再告诉我们,光(电磁辐射)在传播过程中的传播距离与周坚红移成正比,与周坚红移加1的和成反比,而其中的比例常数就称之为周坚常数,并用在“Z”的后面加脚注“0”的形式,即“Z0”来表示,即Z0=13,771,980,862. 5685光年(ly)。

周坚定律进一步告诉我们,光(电磁辐射)在传播过程中存在极限传播距离,这个极限传播距离用“Rmax”来表示就是Rmax=13,771,980,862. 5685光年(ly),而光(电磁辐射)完成这个极限传播距离所经历的时刻间隔就称之为光的极限传播时间,我们用“T max”来表示就是Tmax=13,771,980,862. 5685年(ya)。如此一来,我们不用再解释了,地球人都会理解我们到目前为止的所有研究给出的宇宙年龄为什么最终确定在138.2亿年(普朗克卫星观测结果),这是因为光(电磁辐射)完成它的极限传播距离所经历的时刻间隔就是137.72亿年。

周坚定律再进一步告诉我们,……。周坚定律要告诉我们的东西实在是太多太多,今天是周坚定律发现5周年纪念日,为了庆祝生日,我们就用这幅称之为周坚定律与光(电磁辐射)传播全过程的解析天文学基本理论图片作品,来展示周坚定律所告诉我们的一切吧,从中我们不仅能够看到发现周坚定律的观测依据,而且还能够看到光(电磁辐射)在传播全过程中的每时每刻的传播特征,其中包括周坚红移、光传播距离模数、光传播时间等参数的变化进程。

解析天文学:(7)应用范例

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解析天文学真的很实用吗?口说无凭,我们还是以实际应用范例来证明吧。从那里开始呢?就从目前已经确定为最古老的恒星HD 140283开始吧。

通过天文观测,我们已经获得恒星HD 140283的影像[哈勃官网/2013.3.7]以及它的红移(观测红移)zg=-0.000564[SIMBAD天文数据库],视星等值m=7.205±0.020等[Casagrande et al.2010],通过赫罗图的分析,我们还获知它的绝对星等值M=3.377±0.027等[Howard et al.2013]。

现在,基于上述这些已知的天文观测数据,用解析天文学理论来对它进行数理分析,我们从中就能够获知有关它的更多信息。看!这幅编号为ZHOU-Jian-2013002的解析天文学应用范例系列星图显示,恒星HD 140283的周坚红移zz=0.00000001380504,距离r= 190.123395595 光年(ly),从它自身辐射出来的光(电磁辐射)传播到我们面前的传播时间t=190.123395595 年(ya),它本身的多普勒红移zd=-0.00056401380504(多普勒红移为负值,说明它是多普勒蓝移),对应的视向速度υd= -169.039403 km/s(视向速度为负值,说明它是朝向观测者运动而来的),它在天球坐标系中的空间位置坐标就是x=-105.025319光年(ly),y=-154.325045光年(ly),z=-36.060622光年(ly),至此,我们就获得星图显示的从它自身辐射出来的光(电磁辐射)在向四面八方传播的光传播方程组的表达式。

其实我们根本就不相信这是真的,包括笔者在内也是如此,除非你能够给出实验的验证结果。从周坚红移来看,由于太小而不可能在实验室中进行观测验证,但无论如何我们能够通过天文观测给出它的距离来验证。哈哈,幸亏现在有哈勃太空望远镜,通过它的精确天文观测,我们已经获得这颗最古老恒星HD 140283的最精确绝对视差是17.15±0.14毫角秒(MAS) [Howard et al.2013],而解析天文学给出的距离是190.123395595 光年(ly),对应的视差是17.155307毫角秒(MAS),理论值与天文观测结果完全吻合。

这幅编号为ZHOU-Jian-2013002的解析天文学应用范例让我们看出以下几点:

首先,将恒星HD 140283的天文观测现象,包括视星等、绝对星等、红移(观测红移)、影像等数据,转换成恒星HD 140283的天文观测现象点,这个“点”可以用周坚红移zz、光传播距离模数dm、光传播时间t来表示。

其次,建立空间直角坐标系,依据周坚定律和天球坐标知识将恒星HD 140283的天文观测现象点与空间直角坐标中的实数坐标(x,y,z)进行一一对应的处理,而处理的结果就是获得恒星HD 140283自身辐射出来的光(电磁辐射)在向宇宙空间四面八方传播过程中的光传播方程组,简称恒星HD 140283的光传播方程组。

最后,对这个光传播方程组进行研究,由此我们就获知恒星HD 140283在宇宙中存在的每时每刻的实时状态。

举例来说,我们已经发现恒星HD 140283是一颗已知的、拥有完整年龄纪录的最古老恒星,老寿星的年龄可能高达145亿年±8亿年[Howard et al.2013],当我们依据恒星HD 140283的光传播方程组的进一步研究就能够知道:

(1)它诞生初期所辐射出来的光(电磁辐射)已经完成它的极限传播距离的传播而不复存在;

(2)它在距离现今137.72亿年前所辐射出来的光(电磁辐射)也已经陆续完成它的极限传播距离的传播而不复存在;

(3)它在距离现今137.72亿年后所辐射出来的光(电磁辐射)正在陆续地向它的极限传播距离这个传播目标传播,在传播过程中,它的传播特征以周坚红移、光传播距离模数、光传播时间等特征参数来反映;

(4)它所辐射出来的光(电磁辐射)在整个传播过程中形成了一个以它为球心的辐射半径为Rmax=13,771,980,862. 5685光年(ly)的辐射状球形体,我们将这种球形体定义为光传播辐射球形体,由于这个球形体是笔者提出的,为此也可以直接用他的名字来命名这种球形体,就称之为周坚球形体。

总之,从恒星HD 140283所辐射出来的光(电磁辐射)全部在它所对应的周坚球形体中正在传播或已经完成传播,它存在的年龄大于138.2亿年而达到145亿年纯属正常现象,我们真的没有必要刻意去套大爆炸宇宙学理论所设定的宇宙年龄而违背观测事实,我们必须防止用堪称标准的大爆炸宇宙学理论来作茧自缚而不能自拔。

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