试着用狭义相对论描述了一下宇宙膨胀现象

有人说大爆炸理论的时空膨胀要用广义相对论来理解，个人试着用所知有限的一点狭义相对论来理解一下宇宙的膨胀现象，请大家多指教喔。
从狭义相对论的观点看来视界外的天体相对于我们只是无限接近却仍未到达光速（同样也可以认为是我们以近光速离那里远去，其实由于光速有限，我们在日常生活中任何物体的“现在”都处于我们“现在”的视界之外，我们看到的影像都是它们的过去）。由于我们与那里的相对运动无限接近光速，所以我们看到它们所发出的光会产生无限红移。
比如假设我们想看到视界处天体一秒钟的过程，由于多普勒红移有可能需要等上一天时间，而要看它两秒钟内的过程就要等上三天，若要看它三秒钟的过程就要等上７天以此类推……（只是举例，未作计算，不要当真喔 ）等于那里的天体在时间上会把我们所看到的它们的象远远抛在后面。假如宇宙不停止膨胀我们所看到的属于那个天体的影象与那个天体本身状态在时间上的距离会越来越大。目前我们看到视界上的天体是它们100多亿年前的影像，其实现在他们已经又向外膨胀了100多亿年了，假如宇宙不停止膨胀，它们此刻的位置我们需要等待比100亿年久远得多的时间才可能看到。其实大爆炸说所有天体正在离我们远去，在狭义相对论中也可以理解为我们正在远离所有的天体的方向在时空中运动着（与黑洞的奇点方向相同，因为在进入黑洞的天体看来自己就是向更高维度方向坠落中远离宇宙中的所有天体，很有趣吧，打算在今后另开贴子讨论我的想法）。并且在视界之外任何天体那里的人看来我们也是一样的，我们在时间上把它们所看到的我们的像远远的落在后面。
从上面的例子可以看出广义相对论中的超光速现象与狭义相对论中的无法超光速观点并不矛盾，区别在于参考系的选取。比如我们假设两天体以相对的近光速做背离运动，以其中任一个参考系假定为静止参考系，在相对静止参考系看来如果以运动参考系的时间速率与静止参考系中看到它经过的距离来计算出的速度会远远大于静止参照系中所看到的光速。所以相对于地球近光速运动的人在自己的数年时间里运动的距离相对于地球上观测者看来可能有数万光年远，其实是由于参考系选取不同所出现的问题。所以时间膨胀与收缩并不是很深奥的问题，只是相对速度造成的效应。
可是有人可能不禁要问为什么会出现双生子佯谬呢？这个问题在狭义相对论中似乎永远找不到答案。狭义相对论认为不同参考系的人都有自身的时间流速，谁先变老与谁后变老都不要紧，重要的是宇宙给每个人的时间都是相同的。假如一对双胞胎一生都活到等于70年的时间，但是由于自身所处参考系不同，造成一个在地球上从2000年活到2070年，一个在中子星上从2000年活到2100年，但他们会“感觉”自己所经过的时间都是相同的70年。所以宇宙虽然并不在乎谁会去逝得晚一点，但她却公平的给所有人等同的时间。但是宇宙根据什么令某些人去世得晚一点又令某些人去世得早一点呢？在狭义相对论中似乎找不到答案，因为相对运动造成的时间膨胀在理论中似乎找不到来源。（之后还想写一篇对广义相对论与黑洞的个人理解，可能试着提出这个问题的答案）
上面是个人理解的狭义相对论对宇宙膨胀的解释，在此说明我并不想做什么理论与哲学家，最多只算个普通的天文爱好者罢了，甚至连相对论的数学公式都看不懂，平时只是喜欢看些科普书籍，我认为凭直觉来理解宇宙会更有趣些，如果有不同观点与指教尽可以提出来供大家学习。

[ 本帖最后由 紫月霓裳 于 2007-12-10 09:58 编辑 ]

　　clearskies版主没有必要这样敏感吧，如今的大爆炸理论本身就是根据观测结论以广义相对论推导出来的，我只是试着用狭义相对论来描述宇宙膨胀的现象请大家评判一下，里面没有一点新理论，没必要删贴吧。

那就转移到这来吧

不是说不支持思考，而是这样的内容不是和天文知识版，首先你基于直觉的思考并不能说明任何问题，也不能引起很有意义的讨论。还有可能误导一些缺少鉴别能力的版友

大爆炸理论中的奇点问题现在还没有很好的解决，很多物理学家并不赞成奇点的存在，而且大爆炸理论本身还有一些难以解决的问题，不是可以"仅仅凭借直觉讨论"的

之所以说必须要用广义相对论讨论，是因为大爆炸导致宇宙膨胀的结论是建立在广义相对论基础上的，而不是平直空间的几何模型上，所以，不过你怎么想，不用到广义相对论来理解都是不可能的。

抱歉，可能第一次删贴是严厉了些，但不是我敏感，我不希望因为您的帖子最后看到的又是各种各样奇怪的讨论，最后还是要我删贴...我刚发了帖子谈关于前沿话题讨论的问题

如果是提问，怎样都可以，但如果是想发表自己的看法或者是观点，在知识版，要么让我看到你的根据，出处，数据来源，要么有比较明确的理论基础，或者是有比较完善的数学推导，而您的帖子在这点上是不具备的

原帖由 clearskies 于 2007-12-10 06:07 发表

                               
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那就转移到这来吧

不是说不支持思考，而是这样的内容不是和天文知识版，首先你基于直觉的思考并不能说明任何问题，也不能引起很有意义的讨论。还有可能误导一些缺少鉴别能力的版友

大爆炸理论中的奇点问题现在还没有很好 ...

　　这篇贴子并不是我的看法，是标准的大爆炸宇宙模型的观点，我认为版主考虑得太多了，其实黑洞与大爆炸奇点才是目前宇宙学中的主流，况且我在文中并没有谈到黑洞与奇点的问题呢。
　　我想版主自己应该具有对是否是主流理论的鉴别能力吧。目前的观测结论是宇宙时空在大尺度上“几乎”是平直的，对于文中所讲的宇宙膨胀天体退行造成的光谱红移也没有必要用到广义相对论，毕竟狭义相对论只有在强引力场中才会失效，在弱引力场中还是很好的近似理论。

类星体   的 红移

原帖由 紫月霓裳 于 2007-12-9 14:05 发表

                               
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试着用狭义相对论描述了一下宇宙膨胀现象                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        有人说大爆炸理论的时空膨胀要用广义相对论来理解，个人试着用所知有限的一点狭义相对论来理解一下宇宙的膨胀现象，请大家多指教喔。

文章太长，我一段一段分析。
总体来说：逻辑是清楚的、概念是混乱的、态度是积极的、讨论是有益的。
咳咳，喝口水继续。

从狭义相对论的观点看来视界外的天体相对于我们只是无限接近却仍未到达光速（同样也可以认为是我们以近光速离那里远去，其实由于光速有限，我们在日常生活中任何物体的“现在”都处于我们“现在”的视界之外，我们看到的影像都是它们的过去）。由于我们与那里的相对运动无限接近光速，所以我们看到它们所发出的光会产生无限红移。

首先，在狭义相对论里没有视界的概念。你想在这个框架下讨论问题，一旦使用了这个词，必须重新给出它的定义。
实际上，在广义相对论中有n个视界的定义，你理解的是第n+1个……
所以，也许我能明白你想说什么，但你显然没有描述清楚。
比如你说的“那里”是哪儿？“视界处”是哪儿？
你事先承认哈勃定律否？怎么理解的这个退行？

比如假设我们想看到视界处天体一秒钟的过程，由于多普勒红移有可能需要等上一天时间，而要看它两秒钟内的过程就要等上三天，若要看它三秒钟的过程就要等上７天以此类推……（只是举例，未作计算，不要当真喔 ）等于那里的天体在时间上会把我们所看到的它们的象远远抛在后面。

由于多普勒红移？？为什么？
难道你用的不是尺缩钟慢的效应来解释这个事情吗？我没看懂。
相对论效应是因，红移是果，这个要明确。
而且这个关系显然你没有计算，因为如果简单点想应该是线性的。
或者是我没有理解你理解的意思。
如果你指的是因为哈勃退行导致的距离不断变大，所以它的光线发出和到达经历的时间差就越来越大，这个是可以理解的。

假如宇宙不停止膨胀我们所看到的属于那个天体的影象与那个天体本身状态在时间上的距离会越来越大。目前我们看到视界上的天体是它们100多亿年前的影像，其实现在他们已经又向外膨胀了100多亿年了，假如宇宙不停止膨胀，它们此刻的位置我们需要等待比100亿年久远得多的时间才可能看到。

从这里直接看出用绝对时空观理解宇宙的巨大问题：“现在”是哪儿的“现在”？它们的“此刻”真的是我们的“此刻”吗？
想想看狭义相对论是怎么理解对于时间的测量的：必须是用“同地”校准“同时”。
所以这段话反映了你还没有真的接受相对论的思维方式。

其实大爆炸说所有天体正在离我们远去，在狭义相对论中也可以理解为我们正在远离所有的天体的方向在时空中运动着（与黑洞的奇点方向相同，因为在进入黑洞的天体看来自己就是向更高维度方向坠落中远离宇宙中的所有天体，很有趣吧，打算在今后另开贴子讨论我的想法）。并且在视界之外任何天体那里的人看来我们也是一样的，我们在时间上把它们所看到的我们的像远远的落在后面。

这段就完全没看懂了。
什么叫“远离所有天体”？难道指定一个速度可以同时采用无数个参考系？
黑洞的奇点是怎么冒出来的？这个类比完全没看出来。
什么叫“更高维度”？还向着“更高维度的方向”？
在使用了别人不认识的、自己理解的概念之前，一定要养成习惯，先定义清楚。
科学拒绝类比和模棱两可的概念。

从上面的例子可以看出广义相对论中的超光速现象与狭义相对论中的无法超光速观点并不矛盾，区别在于参考系的选取。

这句话设置了一个伪命题。因为广义相对论里从来就没有说过存在物理的超光速现象。也就无所谓跟谁矛盾不矛盾。
所以还是那个问题：你使用了一个非科学主流的概念，在解释清楚这个概念之前，对它的讨论是没有意义的。

比如我们假设两天体以相对的近光速做背离运动，以其中任一个参考系假定为静止参考系，在相对静止参考系看来如果以运动参考系的时间速率与静止参考系中看到它经过的距离来计算出的速度会远远大于静止参照系中所看到的光速。所以相对于地球近光速运动的人在自己的数年时间里运动的距离相对于地球上观测者看来可能有数万光年远，其实是由于参考系选取不同所出现的问题。所以时间膨胀与收缩并不是很深奥的问题，只是相对速度造成的效应。

你的这个说法跟我小时候的观点本质上一样：指着一幅画说，这是希特勒。然后把画撕碎，说，我是英雄，亲手杀掉了希特勒。
你先定义了一个奇怪的“速度”，因为这个速度是一个人看的路程除以另一个人看的时间。狭义相对论里可不是这么定义速度的。
你说这个“速度”可能会超过光速，但是没有关系，这没什么大不了的。
显然，你说的没错。可是这有什么意思呢？

可是有人可能不禁要问为什么会出现双生子佯谬呢？这个问题在狭义相对论中似乎永远找不到答案。狭义相对论认为不同参考系的人都有自身的时间流速，谁先变老与谁后变老都不要紧，重要的是宇宙给每个人的时间都是相同的。假如一对双胞胎一生都活到等于70年的时间，但是由于自身所处参考系不同，造成一个在地球上从2000年活到2070年，一个在中子星上从2000年活到2100年，但他们会“感觉”自己所经过的时间都是相同的70年。所以宇宙虽然并不在乎谁会去逝得晚一点，但她却公平的给所有人等同的时间。但是宇宙根据什么令某些人去世得晚一点又令某些人去世得早一点呢？在狭义相对论中似乎找不到答案，因为相对运动造成的时间膨胀在理论中似乎找不到来源。（之后还想写一篇对广义相对论与黑洞的个人理解，可能试着提出这个问题的答案）

你的这个理解基本是合理的。
能够导出这个理解的来源有点复杂，我就不多解释了，你这样想就ok。
至于广义相对论对这个问题的解释，我不敢乱说。
因为广义相对论的方程简单，但要解出来非常难，要解出一个有物理和哲学含义的解，就更难了。我不知道是否有人试图解过与这个佯谬有关的方程。
但总之，几乎所有人都相信，如果能解出来，结果肯定是没问题的，佯谬只出现在狭义相对论框架下。

上面是个人理解的狭义相对论对宇宙膨胀的解释，在此说明我并不想做什么理论与哲学家，最多只算个普通的天文爱好者罢了，甚至连相对论的数学公式都看不懂，平时只是喜欢看些科普书籍，我认为凭直觉来理解宇宙会更有趣些，如果有不同观点与指教尽可以提出来供大家学习。

我估计你的直觉来源于那些懂公式的科普作家。
换句话说，如果你自己不懂公式，你不会真的理解那些科普作家为什么那么说，也不会分辨谁说的对谁说的不对。
我这样说是有根据的，因为的确有很多科普作家，他们自己实际上啥也不懂，乱说一气。你的运气很好，没有遇上那些书。
虽然我欣赏你的直觉，但我必须提醒你：一旦理解出现偏差，唯一能帮助人转回正轨的，不是讨论，而是数学。

“由于多普勒红移？？为什么？
难道你用的不是尺缩钟慢的效应来解释这个事情吗？我没看懂。
相对论效应是因，红移是果，这个要明确。
而且这个关系显然你没有计算，因为如果简单点想应该是线性的。
或者是我没有理解你理解的意思。
如果你指的是因为哈勃退行导致的距离不断变大，所以它的光线发出和到达经历的时间差就越来越大，这个是可以理解的。”
　　
　　首先谢谢熊猫前辈指点，虽然批注得很详细但还有些问题不太明白，麻烦你解释一下。 首先大爆炸理论认为时空是均匀的无中心膨胀，任何天体都在相互远离，并且我们并不在宇宙的中心，时慢尺缩也是观测效应，个人认为用光的多普勒红移来解释更容易理解吧。我们看到的只是观测效应，根据多普勒红移可以知道我们所见的影象并不是真实的，那里的天体并没有静止在那里，只是由于时空膨胀使光的频率降低了，我们需要用望远镜与相机长时间爆光拍摄才能得到那里天体相对较短时间段的影像，这样理解应该没问题吧。

　　“首先，在狭义相对论里没有视界的概念。你想在这个框架下讨论问题，一旦使用了这个词，必须重新给出它的定义。
实际上，在广义相对论中有n个视界的定义，你理解的是第n+1个……
所以，也许我能明白你想说什么，但你显然没有描述清楚。
比如你说的“那里”是哪儿？“视界处”是哪儿？
你事先承认哈勃定律否？怎么理解的这个退行？”

　　报歉，如果不用“视界”这个广义相对论的概念就不知用什么词好了，反正是在我们看来光线产生无限红移的区域，不是黑洞那个 。承认大爆炸理论的时空膨胀必然要承认哈勃定律，因为宇宙膨胀本来就是哈勃发现的，我认为这是必然的吧。

　　“从这里直接看出用绝对时空观理解宇宙的巨大问题：“现在”是哪儿的“现在”？它们的“此刻”真的是我们的“此刻”吗？
想想看狭义相对论是怎么理解对于时间的测量的：必须是用“同地”校准“同时”。所以这段话反映了你还没有真的接受相对论的思维方式。”

　　我知道相对论中的同时是用光速来定义与联系的，但是我们看到的宇宙视界处是１００多亿年前的景象，假如仍然以光速来定义的话我们只好说视界处的１００多亿年前的宇宙与我们这里是同时的。总觉得这样理解有些唯心，你认为呢？

　　“这段就完全没看懂了。什么叫“远离所有天体”？难道指定一个速度可以同时采用无数个参考系？黑洞的奇点是怎么冒出来的？这个类比完全没看出来。什么叫“更高维度”？还向着“更高维度的方向”？
在使用了别人不认识的、自己理解的概念之前，一定要养成习惯，先定义清楚。科学拒绝类比和模棱两可的概念。”

　　就是伽利略发现运动是相对的概念，所有天体远离我们也可以看作是我们远离所有天体而去。其实这样理解在观测上看来是与宇宙膨胀等效的，在广义相对论中引力来自天体的质心，是天体质量令时空产生曲率从而产生了质量，而引力本身是来自天体质心无穷小的空间那一点，对于黑洞来讲就是黑洞里面的奇点，当某一天体落向黑洞时处于这个天体参考系中的人就会看到所有天体离它远去，也是它远离所有天体而去。在三维空间中当其它物质相对静止时处于其间的天体如何同时远离周围所有天体呢（比如处于宇宙的星团中间的任意一颗恒星）？三维中的任何方向肯定都不行，只有向更高维度运动才有可能。思维实验一下，这点能不能看懂都不要紧。

　　“这句话设置了一个伪命题。因为广义相对论里从来就没有说过存在物理的超光速现象。也就无所谓跟谁矛盾不矛盾。
所以还是那个问题：你使用了一个非科学主流的概念，在解释清楚这个概念之前，对它的讨论是没有意义的”

　　这个明白了，原来广义相对论并不支持超光速？但是根据哈勃定律推导出的大爆炸宇宙模型中天体退行速度迟早会出现超光速的。是哈勃定律本身的问题吧，否则就应该是我在文中所讲的那种情况，请问是哪一种？

　　“你的这个说法跟我小时候的观点本质上一样：指着一幅画说，这是希特勒。然后把画撕碎，说，我是英雄，亲手杀掉了希特勒。
你先定义了一个奇怪的“速度”，因为这个速度是一个人看的路程除以另一个人看的时间。狭义相对论里可不是这么定义速度的。
你说这个“速度”可能会超过光速，但是没有关系，这没什么大不了的。
显然，你说的没错。可是这有什么意思呢？”

　　有最后一句话就够了，我只是想解释广义相对论中“超光速”可能的出处罢了。

　　“你的这个理解基本是合理的。
能够导出这个理解的来源有点复杂，我就不多解释了，你这样想就ok。
至于广义相对论对这个问题的解释，我不敢乱说。
因为广义相对论的方程简单，但要解出来非常难，要解出一个有物理和哲学含义的解，就更难了。我不知道是否有人试图解过与这个佯谬有关的方程。但总之，几乎所有人都相信，如果能解出来，结果肯定是没问题的，佯谬只出现在狭义相对论框架下。

　　虽然你说了很复杂，但我还是很想知道这个狭义相对论中最关键的物理义意的来源。

　　
　　
　　
　　

[ 本帖最后由 紫月霓裳 于 2007-12-10 21:04 编辑 ]

原帖由 bearcat 于 2007-12-10 14:50 发表

                               
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文章太长，我一段一段分析。
总体来说：逻辑是清楚的、概念是混乱的、态度是积极的、讨论是有益的。
咳咳，喝口水继续。

首先，在狭义相对论里没有视界的概念。你想在这个框架下讨论问题，一旦使用了这个词，必须重新 ...

顶！

原帖由 kxjh 于 2007-12-10 20:42 发表

                               
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顶！

麻烦kxjh也提些意见与看法好吗？

1、尺缩钟慢不能用多普勒效应解释，完全不是一回事。想象一个思维实验（既然你喜欢）：一个垂直于你视线方向的运动物体，它上面显然也要有相对论效应，可是却没有多普勒效应。
2、相对论中定义“同时”不是用光来定义的，你被科普中的相对论效应的解释误导了。相对论中必须用“同地”校准“同时”，也就是说，“这里”和“那里”没有“同时”的概念。再做一个思维实验：有两个闹钟，一个放在这儿，一个放在那儿。你跟它们都静止，看到它们同时一起正确指向12：00。如果一个人在运动中看这两个闹钟，他会看到什么？稍微计算一下就知道，他很可能看到一个闹钟先到12：00，而另一个后到。所以在相对论中不要讨论不同位置的“同时”，这个是和绝对时空观的最重要区别。
3、“所有天体远离我们也可以看作是我们远离所有天体而去”，这句话暴露了你中学物理没学好。“所有天体远离我们”是以“我们”为参照物，没有问题。“我们远离所有天体而去”是以“所有天体”为参照物，是不行的，再搞一个维度也没戏，因为参照物同时只能有一个。思维实验：你试试看让自己同时相对火车和铁轨静止？
4、关于哈勃定律，如果我告诉你宇宙的年龄的一个上限正好反比于哈勃常数，你能发现什么呢？你说的“视界”的意思就是这个。如果你能把“退行”的概念理解为“时空的膨胀”，我就可以给你解释清楚了（当然概念是不精确的）：如果你把两个点用一条假想的直线连起来，那么哈勃定律就是说这条线膨胀的速度正比于线的长度（和固体受热膨胀的现象类似）。那么如果两点之间距离太远了，以至于从一点发出的光延这条线传播向另一点时，它的速度还没有这整条线增长的速度快，那么它就永远到达不了另一点。（注意，由于这条线是你假想的，所以它上面的每一点都是在小小的按比例膨胀，它的长度变化跟物质运动的超光速是两码事）。这样，这两个点就不可能有任何信号来往，我们就可以说一个点在另外一个点的视界之外。
5、关于上帝给两个孪生子相同的70年，这个叫固有时间，可以理解为每个空间点自己随身携带的时钟，与一般其他观测者观测到的时间（这种观测只能认为是得到了事件在某个四维坐标架下的数值）不同，它是表示物体本身的性质的。如果你有兴趣可以看看广义相对论的测量理论，可能会涉及一点张量代数，它要求所有的真实观测量必须是洛仑兹标量，而不是矢量或张量的某个分量，这种要求的含义是真实的物理量必须是客观的，与观测者的状态无关。
6、还是学点数学吧，否则很容易把自己陷入科普作家的骗局中。

十分崇拜Bearcat同好......还真能一段一段看完.....

1、我认为你的理解也有问题喔，垂直于视线运动的物体由于相对速度的变化一定存在多普勒效应。比如：你面向火车铁轨站在那里，火车鸣笛从你的面前经过，你一定会听到汽笛声的频率自低转高之后再转低。垂直于视线运动的物体首先是相向运动，之后经过你的面前之后转变为相离运动，假如与那个垂直于视线运动的物体做相同的运动使之保持在不变的相对位置，两者就处于同一参考系了，这样相对论效应与多普勒效应都不存在，似乎相对论效应与多普勒效永远会同时存在，广义相对论中的引力红移与引力场中的时慢尺缩也是这样。

２、不是用光速较准么？假如不用光速这个恒量来较准的话在不同相对速度的参考系之间就不存在对同时的换算的一个标准了吧，并且那样的“同时”只能适用于匀速运动，不适用于变速运动。是这样么？ 这样的话相对于我们这里说的１００亿年前的光对于１００亿光年远处的天体是没有意义的，因为相对于那个发光天体而言这个时间就不是１００亿年，具体计算不止要用相对论，还要用到哈勃常数。相对于１００亿光年处的发光天体而言我们的１００亿年是它的多少年呢？能大概计算一下吗？（不过相对论可以利用恒定的光速把空间距离换算成时间间隔，这样即使任何在参考系之间都可以用光速换算四维时空距离，这样对同时的定义就不必在同地校准了。）

３、明白了。

４、这个我能理解，只是宇宙继续以哈勃定律那样的描述膨胀下去的话信号永远不可能传出视界，因为视界增加的速度等于光速，而哈勃定律所描述的那条线的增长速度“大于光速”，所以大爆炸理论描述的视界之外的点用光速是追不到的，并且那一点会把视界越落越远，即使是这样也不能说那个点是在超光速退行对么？  

５、可不可以这样理解？当两个处于不同参考系时，Ａ看到Ｂ的时间与Ｂ自己的固有时是不同的，Ａ看到的只是Ｂ的时间与空间的“混合”，同样Ｂ看到Ａ的时间也是Ａ的时间与空间的“混合”，如果他们需要进行有意义的时间比较就要进行同地（排除空间距离影响）的时间校对，是这样吧。

６、收到～不过我相信数学是理解与描述客观世界的工具，在客观世界必然存在对应的真实物理意义，只要人们有足够的表述与理解能力即便不使用数学也不会影响对真实客观世界的认识。

[ 本帖最后由 紫月霓裳 于 2007-12-11 12:27 编辑 ]

1、你又暴露了物理课的知识漏洞：“速度”的概念是在一个瞬间的概念，也就是“即时速度”，所以你重复了两千年前的“飞矢不动”的逻辑。
2、你理解的基本正确。顺便说明一下，虽然不能直接定义不同的两点的“同时”，但在狭义相对论中可以通过在同地校准然后移开的方法（这个等价于科普书中说的用光信号来校准时钟）得到一个全局的“时间坐标”，但是相同“坐标”值的事件未必在所有观测者来看都是“同时”的，在广义相对论中更惨，连这样一个“坐标”一般都是不能定义的，所以就只能有局域的“四维”坐标架了。
4、所以我说：“如果你能把“退行”的概念理解为“时空的膨胀”，我就可以给你解释清楚了”。你非要坚持原来的“退行”的牛顿世界的理解，要在这里说一个无法观测到也无法有任何联系的一个远远的点的速度是多大，这个太奇怪了。要知道广义相对论是一个关于时空的理论，而牛顿力学是一个关于“物体”的理论，你要用“物体”运动的观点去解释“时空”的膨胀，显然是荒谬的。
5、对。
6、其实，数学就是你说的那种“足够的表述与理解”。数学公式是语言的一种扩充，因为日常的语言难以驾驭精确的逻辑，所以发明了数学的符号来代替文字来表达关于逻辑的内容。

[ 本帖最后由 bearcat 于 2007-12-11 00:39 编辑 ]

　　大爆炸理论是认为时空膨胀带动物质退行的，但是尺长时缩在相对论中是紧密联系在一起的，承认空间在膨胀就要承认时间收缩了。如果承认了整个宇宙中的时间流都在收缩与光速有限，就可以推导出遥远处的天体在发出光的时刻与光传到我们这里的过程中整个时空引力场已经减弱了，传来的光线必然会在路程中产生红移（与引力红移所描述的光线在时间中跨越不同强力场产生红移的道理一样喔）。目前看来红移的成因只有两种可能，一种是物质运动造成的，一种是时空变化造成的，即然大爆炸理论中不是物质运动产生的红移必然是时空变化造成的红移，所以不是多普勒红移。
　　好像只有１点不明白了：
１、飞矢不动的道理我明白，不过在那无限短的时间内就不存在相对运动与速度了，多普勒效应与相对论效应都不存在。多普勒效应是指物体与观测者存在相对运动造成在观测者看来其固有光频发生变化的现象吧，只要两者存在相对运动多普勒效应就一定存在。个人认为多普勒效应与狭义相对论的效应必须同时存在。（麻烦举出一个独立存在相对论或多普勒效应的例子吧）多普勒效应算是相对论效应的表相之一吧，感觉两者可能在数学上有联系。

[ 本帖最后由 紫月霓裳 于 2007-12-11 19:17 编辑 ]

原帖由 bearcat 于 2007-12-11 00:20 发表

                               
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如果你把两个点用一条假想的直线连起来，那么哈勃定律就是说这条线膨胀的速度正比于线的长度（和固体受热膨胀的现象类似）。那么如果两点之间距离太远了，以至于从一点发出的光延这条线传播向另一点时，它的速度还没有这整条线增长的速度快，那么它就永远到达不了另一点。（注意，由于这条线是你假想的，所以它上面的每一点都是在小小的按比例膨胀，它的长度变化跟物质运动的超光速是两码事）。这样，这两个点就不可能有任何信号来往，我们就可以说一个点在另外一个点的视界之外。

请问：假设只要天体的电磁波到达我们这我们就能观测到，那我们能观测到的天体是越来越多还是越来越少？

原帖由 紫月霓裳 于 2007-12-10 21:09 发表

                               
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麻烦kxjh也提些意见与看法好吗？

好好谢谢bearcat 吧

说实话你是个爱思考的人，这本来很好，可惜好多基本概念不太清楚或者受一些“科普”影响太深，以致出现了不少混乱的想法;
不是我不提意见，实在是道行太浅，帮不了你
另外，好好学数学吧！没有数学的帮助物理不可能走太远

“不过在那无限短的时间内就不存在相对运动与速度了”

你的物理老师怎么教你的？
一个物体的位移除以相应的时间是"平均速度"，把这个时间无限趋近于零的时候（位移当然也跟着趋近于零），这个比值会趋近于一个数，这个数才是“速度”。

多普勒效应是个经典效应，跟相对论效应完全不是一回事。
多普勒效应可以在任何传导的波上起作用，比如声波。多普勒当年就是靠找一群能听出绝对音高的音乐家用耳朵听火车上的小号来验证的多普勒效应。瞧这实验设备，连留声机和示波器都没有，你可以想象那大概是什么年代的事情了吧。你总不能说火车的速度就有这么明显的相对论效应吧？
反过来的例子，垂直于视线的高速运动就是典型的有相对论效应而没有多普勒效应的。
另外再举个两搀的例子：由多普勒效应得到：背向你飞去的东西有红移，朝向你飞来的东西会有紫移。但是它们的相对论效应都一样，都是时间变慢。

[ 本帖最后由 bearcat 于 2007-12-11 10:05 编辑 ]

应该是越来越多吧，至少目前的标准模型的计算是这样。
因为“粒子视界”（视界的定义之一：因为宇宙演化的时间有限导致光传播的距离有限，从而导致的视界）的大小是与（宇宙演化的）时间成正比的，而目前宇宙的膨胀是与时间的`\frac{1}{2}`次方成正比的，所以“我们的”视界会越来越“宽广”，包容进越来越多的东西。

　　我认为垂直于视线运动的物体也存在多普勒效应，与火车在面前经过时所听到的声波频率变化相同，首先光波会蓝移，到达与视线垂直位置那一瞬间没有多普勒效应，经过面前之后转变为红移。你前面举的例子是声波的频移，与电磁波红移道理虽然一样但两者波长相差很大，用声波实验的效应肯定远大于光波。如果用一颗近光速运动的恒星自视线垂直方向经过来举例就很容易理解了。若要火车永远处于垂直于视线的位置的话观察者就要以火车相同的速度一起运动，这样两者处于同一参考系，多普勒效应与相对论效应都不存在。