太阳光在天文数轴上传播带来新知

解析天文学网络公开课第十六讲

周坚/2015年1月27日

我们依据解析天文学理论创建了天文数轴。天文数轴无非就是规定了原点、正方向、单位长度和光（电磁辐射）传播特征刻度的直线，而光（电磁辐射）传播特征不外乎就包含了两个光传播极限参数，其一是光传播的极限速度，也就是光速，其二是光传播的极限距离，也就是解析天文学中给出的周坚常数。

天文数轴究竟有什么用呢？我们不妨就将我们赖以生存的太阳这颗普通恒星，视作一个点放在天文数轴上，让太阳光在宇宙空间中传播转换为在天文数轴上传播。

我们该如何将太阳这颗普通恒星放到天文数轴上呢？首先，收集太阳的相关数据，包括它的影像数据和观测数据。通过观测，我们知道太阳是一颗视星等为-27.72等，绝对星等为4.852等，年龄大约为50亿年的普通恒星，相对我们的距离是1天文单位（AU）。其次，将太阳视作一个点放在天文数轴上，并让这个点与天文数轴上的周坚红移等于0和光传播时间等于0的坐标点对齐。

我们该如何将太阳光的传播放到天文数轴上呢？首先，我们通过观测确定太阳光是同时向相对太阳的四面八方宇宙空间进行传播的，这是事实。其次，将太阳光同时向相对太阳的四面八方宇宙空间进行传播，视作在天文数轴上相对周坚红移等于0和光传播时间等于0的坐标点向正反两个方向传播。再次，观察太阳光在天文数轴上向正反两个方向传播了10亿年、20亿年、……、等等的传播情况。

我们该如何将太阳与地球的相对关系，也是作为观测者的我们观测太阳的关系放到天文数轴上呢？首先，我们通过观测确定太阳相对地球，也是太阳相对作为观测者的我们之间的距离是1天文单位（AU），这是事实。其次，将天文数轴放大，使天文数轴的距离刻度显示1天文单位的单位距离刻度。再次，在放大的天文数轴上观测太阳光向正反两个方向传播1天文单位、2天文单位、……、等等的传播情况。

图16.1就是我们将太阳放在天文数轴上以一维图形的形式显示太阳光传播全过程情况。在图中，我们举一反三地绘制出太阳光传播25亿年和50亿年，以及1天文单位（AU）的具体传播情况，从而带来如下新知。

新知1：太阳光的传播距离与传播时间一一对应，并吻合光速，即光在真空中传播具有极限传播速度的传播特征规律。比如，在天文数轴上看到太阳光向正反两个方向同时传播25亿年，对应向正反两个方向同时传播的距离就是25亿光年亿年。又比如，在天文数轴上看到太阳光向正反两个方向同时传播50亿年，对应向正反两个方向同时传播的距离就是50亿光年。再比如，在天文数轴上看到太阳光向正反两个方向同时传播1天文单位的距离，对应向正反两个方向同时传播的时间就是499秒，约8.3分钟。

新知2：太阳光的传播距离与传播距离模数一一对应，这与实际情况完全吻合。比如，在天文数轴上看到太阳光向正反两个方向同时传播25亿光年的距离，对应向正反两个方向传播的距离模数就是40.404等（设定太阳的绝对亮度始终是恒定的）。又比如，在天文数轴上看到太阳光向正反两个方向同时传播50亿光年的距离，对应向正反两个方向传播的距离描述就是42.890等（设定太阳的绝对亮度始终是恒定的）。再比如，在天文数轴上看到太阳光向正反两个方向同时传播1天文单位的距离，对应向正反两个方向同时传播的距离模数就是-31.572等，由于我们观察到太阳的视星等是-27.72等，所以太阳的绝对星等是4.852等，这与实际情况完全吻合。

新知3：太阳光的传播距离与传输波长随传播距离的增大有规律地向红端发生自然位移的周坚效应所产生的周坚红移一一对应，是周坚定律的直接反映，但目前我们的主流理论认为这个红移是宇宙学红移，即宇宙大爆炸所致的空间膨胀对光传输波长拉伸的结果，是哈勃定律的直接反映。

新知4：宇宙学红移和周坚红移是大爆炸宇宙学和解析天文学的争议所在。为什么远距离的光传播出现宇宙学红移，而近距离的光传播就不会出现宇宙学红移呢？太阳光传播距离与传输波长随传播距离的增大有规律地向红端发生自然位移的周坚效应，所产生的周坚红移一一对应的周坚定律告诉我们，太阳光近距离传播仍然存在红移，在解析天文学中就称之为周坚红移，它非常小，比如太阳光传播1天文单位的距离所对应的周坚红移是1.148187乘以10负15次方，换句话说就是在小数点后面出现十四个“0”之后才会出现一个为“1”的有效数字的变化量，以至于依据我们目前的测量水平根本就不可能观察到如此小的红移。这就是为什么远距离的光传播出现所谓的宇宙学红移，而近距离的光传播就不会出现所谓的宇宙学红移的根源所在。