试着用狭义相对论描述了一下宇宙膨胀现象

原帖由 bearcat 于 2007-12-14 17:38 发表

                               
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呵呵，我发现我考试分数越高的科目，实际理解的越差～

这完全有可能而且是正常的20年前，我的概率论和线性代数都是满分，可现在几乎忘光了倒是微积分微积分还记得一些::0023::

原帖由 紫月霓裳 于 2007-12-15 06:42 发表

                               
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引力红移还是宇宙学红移，两者都存在无限红移概念，我认为两者达到无限红移时在观测上是没有区别的。

是这样。其实所谓无限红移就是电磁波的频率变成了无穷小，那么其能量也就变为无穷小，相当于这个电磁波不存在了，当然也就观测不到了

原帖由 紫月霓裳 于 2007-12-15 06:42 发表

                               
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我们要看视界之外的天体发出的光都需要等待无限久的时间，虽然宇宙膨胀速度可能是变化的，这里先假设宇宙膨胀速度不变吧，这样无限红移才会永远成立

看来你还是把引力红移和宇宙学红移混淆了。引力红移无穷大对应的是事件视界，也就是你说得那样；而宇宙学红移无穷大对应的是大爆炸时间的起点，并不对应粒子视界，也和宇宙如何膨胀没有任何关系

　　但是两个视界都存在相对论的时慢尺缩效应，无限接近两个视界处其时间流逝相对于我们都是无限慢的，光线从时间流逝无限慢的参考系传播到我们这里必然会产生无限红移呀。

原帖由 紫月霓裳 于 2007-12-15 06:50 发表

                               
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圆周运动本就不是匀速运动，在极短的一段圆弧上的运动轨迹也是圆弧而不是直线。

看来你需要自学一下微积分

原帖由 紫月霓裳 于 2007-12-15 06:50 发表

                               
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我的要求很简单，举出一个理想状态的符合狭义相对论中匀速直线运动的例子也不行吗？

你这个要求虽然简单，却能难住地球上的所有物理学家，因为这样的例子不存在。这也是爱因斯坦苦心研究广义相对论的原因所在
非要举个近似的话，只能是这样：在一个远离（超远超好）所有物质的空间中，一个有初速度而又不受外力的物体。

　　其实只要假设宇宙膨胀速度不变，那么宇宙视界处的无限红移与黑洞视界处的无限红移在观测现象上是完全相同的。
　　大爆炸理论所说的所有天体相对于我们退行也可以理解为我们在时间上相对于所有天体以最快的速度落向时间的前方。这两者是等效的，因为相对论时慢尺缩效应存在，相对于我们退行速度越快的天体在时间上相对于我们流逝得越慢，其发出的光必然是从相对时间流逝更慢的参考系传播向时间流逝速率较快的观察者的参考系。所以在膨胀的宇宙中的任何天体上看到的都相同，都会看到几乎所有天体表现为光谱红移。由此看来绝对的时间流速是不存在的，所以爱因斯坦也认为相对论效应只是观测效应。

原帖由 kxjh 于 2007-12-15 09:49 发表

                               
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看来你需要自学一下微积分


你这个要求虽然简单，却能难住地球上的所有物理学家，因为这样的例子不存在。这也是爱因斯坦苦心研究广义相对论的原因所在
非要举个近似的话，只能是这样：在一个远离（超远超好）所有物质的空间中， ...

　　是你误解了喔，请看２２楼，我让他举的例子是只存在相对论效应而不存在多普勒效应的例子，如果这样的例子真的存在的话一定不用在理想实验中取近似的，况且在那个近似的例子里也同样存在多普勒红移。

狭义相对论只适用于惯性系，而宇宙的质量无处不在，显然其不是惯性系，所以狭义相对论不能用于宇宙学
观测上虽然一样就是都看不到视界外，但道理却完全不同！看不到黑洞视界内是因为无限红移，永远也看不到；看不到宇宙视界外，不是因为无限红移，是因为宇宙的年龄，因为宇宙只有137亿年，你不可能看到光行距离大于137亿光年，那么再过1亿年，我们就能看到光行距离138亿光年了

[ 本帖最后由 kxjh 于 2007-12-15 10:07 编辑 ]

你们说的相对论效应也好多普勒效应也罢，本质上都是多普勒效应（视向运动导致波的频率变化），只是前者用狭义相对论来计算，而后者用牛顿理论而已

原帖由 kxjh 于 2007-12-15 10:06 发表

                               
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狭义相对论只适用于惯性系，而宇宙的质量无处不在，显然其不是惯性系，所以狭义相对论不能用于宇宙学
观测上虽然一样就是都看不到视界外，但道理却完全不同！看不到黑洞视界内是因为无限红移，永远也看不到；看不到宇宙视界外，不是 ...

这个观点我同意呀，好像在２１楼。红移本来就是描述对光的观测现象嘛，我的观点是看不到处于视界之外天体发出的光。顺便问一下，你同意２３楼的观点吗？（假如宇宙以同样的速率膨胀下去）

[ 本帖最后由 紫月霓裳 于 2007-12-15 10:17 编辑 ]

原帖由 kxjh 于 2007-12-15 10:12 发表

                               
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你们说的相对论效应也好多普勒效应也罢，本质上都是多普勒效应（视向运动导致波的频率变化），只是前者用狭义相对论来计算，而后者用牛顿理论而已 ...

　　kxjh同好也被搞晕了喔^-^！　相对论效应与多普勒效应不一样喔，双生子佯谬用多普勒效应是解释不了的，虽然用狭义相对论解释也存在佯谬。

我觉得多普勒效应中应该有一部分是由于相对论效应引起的，而另一部分来自kxjh所讲的视向运动吧，而相对论效应比多普勒效应要小很多，在接近光速时才会明显增大。

[ 本帖最后由 紫月霓裳 于 2007-12-15 10:41 编辑 ]

　　其实广义相对论描述黑洞视界处的时慢也是相对的。在一个人落入黑洞过程中那个人本身会感觉自己坠落的速度呈几何级增加，时间却并没有丝毫减慢，而在远处观察者看来（观测落向视界的人发出的光）其速度却会越来越慢产生红移，直到那个人达到光速并落入视界其发出的光线产生无限红移。理论上远处的观察者所看到的黑洞视界会以光速减小，由于光产生了无限红移所以永远看不到视界内的物质发出的光，与匀速膨胀的宇宙视界处一样吧。（前提是宇宙匀速膨胀）

[ 本帖最后由 紫月霓裳 于 2007-12-15 10:40 编辑 ]

如果暴涨理论是正确的，那么23楼关于看到天体多少的观点就是正确的

原帖由 紫月霓裳 于 2007-12-15 10:25 发表

                               
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kxjh同好也被搞晕了喔^-^！　相对论效应与多普勒效应不一样喔，双生子佯谬用多普勒效应是解释不了的，虽然用狭义相对论解释也存在佯谬。

原帖由 紫月霓裳 于 2007-12-15 10:28 发表

                               
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我觉得多普勒效应中应该有一部分是由于相对论效应引起的，而另一部分来自kxjh所讲的视向运动吧，而相对论效应比多普勒效应要小很多，在接近光速时才会明显增大。

呵呵，我一直很清醒。
狭义相对论的尺长时慢效应是在两个运动速度不同的惯性系观测相对比的结果，在一个惯性系观测根本没有这回事。
引力红移也是要用广义相对论来解释的。狭义相对论在宇宙学面前是自废武功毫无用处。

原帖由 kxjh 于 2007-12-15 11:47 发表

                               
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呵呵，我一直很清醒。
狭义相对论的尺长时慢效应是在两个运动速度不同的惯性系观测相对比的结果，在一个惯性系观测根本没有这回事。
引力红移也是要用广义相对论来解释的。狭义相对论在宇宙学面前是自废武功毫无用处。 ...

　　不是的，听说过爱因斯坦的相对性原理和等效原理吗？爱因斯坦说过：＂在我们真实宇宙中的任何地方的任何自由下落的参照系中，物理定律必须与它们在理想化的无引力宇宙的惯性参照系相同＂就是这两条定理才造就了广义相对论．具有引力时在引力场中自由下落的小参照系等同于无引力场中的惯性系．（小的参照系是为了忽略潮汐力）．
　　我在楼上举例中落入黑洞的人就是自由下落状态，相对于他不存在引力（除潮汐力之外），所以是可以用狭义相对论来处理的．

　　其实既然大爆炸理论可以把宇宙膨胀理解为时空膨胀带动天体退行，同样可以把黑洞理解为时空收缩带着物质向黑洞视界内的奇点退行．落入黑洞视界的物质红移现象也不是引力红移，因为物质并不在黑洞引力场中静止的，而是自由下落的多普勒红移．

原帖由 kxjh 于 2007-12-15 11:29 发表

                               
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如果暴涨理论是正确的，那么23楼关于看到天体多少的观点就是正确的

　　所以假如宇宙匀速膨胀下去23楼的说法就是不对的，我们看到的视界处天体仿佛会永远冻结在那里逐渐变得越来越红并最终消失在我们的视线里。记得某位理论物理学家也曾经说过，假如宇宙的膨胀总是线性的，我们看到的天体将会越来越少。

最近股市不大好，总言之就是我抛了就开始涨，弄得我不太想说话。
其实认清一个事物的本质，数学不能没有，紫月就缺。但是数学只是必要条件，有了也未必能认识。这就如同技术分析永远无法超越基本面分析一样。
比如我学过数学分析，但我认为“犹台金分割”的定义很有问题。因为他暗含了有理数和无理数都不能比较多少的要求，对无穷的把握是很混乱的。所以才有非标准分析。而“犹台金分割”的条件2显然又暗含了偏序的要求。
如果数学对，结果不一定对，但是无论如何，概念首先要对，所以我尽量用非数学的语言来描述一下我的理解。但先不和紫月讨论，她可能还需要多学点东西，我对她的希望是祝她将来大学愉快！我想谈谈国宝同志的看法：）

首先“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”，的确有，但这种效应来源于水平于你视线的速度分量，如果水平速度分量为0，就没有相对论效应。但可以认为是有相对论效应，无非是在速度为0的时候的特解，不过这时候，这个思维实验显然举的不是太好，没有意义了。

“这里”和“那里”没有“同时”的概念，我认为不妥。所谓“同时”，是相对于参考系的，一个参考系有一个时间。和地点无关。如果在同一个参考系看来，两地同时就是可以认为同时。“你跟它们都静止，...如果一个人在运动中看这两个闹钟”，归根结底你也是在用两个参照系。光速矫正的是参照系之间，而不是地点之间。不过这依赖于两参照系必须是惯性系（所以局限性很大），且利用的是单向光速不变的特性而已（非如此不足以矫正！因为运动有可能改变时间但光幸运的是不受影响！）

“速度”的概念是在一个瞬间的概念，的确物理上是这样定义的。不过，这依赖于时空无限可分（但很不幸现实多半不是如此！），若不如此，这概念就是在客观中不存在的！也就是说客观中不存在速度。这物理就很可怕了。其实这瞬间的概念源于平均速度的极限，要知道模型只是模型，应该允许谈论平均速度。

具有引力时在引力场中自由下落的小参照系等同于无引力场中的惯性系．
这个想法其实是大物理学家马赫的观点。马赫在讲惯性的起源的时候就是这么理解的。爱氏是原样照搬的！

相对论效应也好多普勒效应也罢，本质上都是多普勒效应（视向运动导致波的频率变化），只是前者用狭义相对论来计算，而后者用牛顿理论而已
这个我非常赞同。相对论效应其实根本上就是多普勒效应，除了光速不变的约束条件！

宇宙学红移不能用多普勒效应来解释，但用相对论效应来解释同样是错误的，它只和宇宙的膨胀有关系。
是这样的。所以宇宙本身的膨胀允许超光速。但我理解不了怎么会有自身的膨胀一说，这感觉绝对时空观回来了一样。这个是观测事实，但理论上没办法解释（或至少是让人无法接受的解释）。

宇宙膨胀速度+物体运动速度是很重要的。
如果他超光速（宇宙膨胀速度不受光速限制，与相对论无关），则该物体将看不到。就是这样。如果速度变快了，从亚光速变为超光速，自然我们可看到的就少了，反之增多。
不过我认为这速度不是关键，只要距离在增加，那么星体即使可以看见，也会越来越黯淡（这和距离是成平方关系的！），结局还是因为太黯淡而看不见！

另外我认为可以说所有的物体离我们退行而去！关键是取这些物体的质心做参照系！参照系与物体的具体形象无关。比如假定我们选地球做参照系的话，铁轨和其上运行的火车都可以认为是同时相对某物体静止，不是吗？这就如同我们选铁轨做参照系，可以认为铁轨中的所有分子也是静止的，不是吗？难道我们还需要考虑热运动？！在物理中的抽象是质点，绝不应当考虑形态，因此所有物体做参照系也是指所有物体的质心！