有很多的网友对宇宙大爆炸理论质疑和反对,这是可以理解的,因为这个理论的确有些匪夷所思。但看了一些网友提问和评论,有很大一部分是连大爆炸理论皮毛都不了解,仅凭吃喝拉撒的简单生活常识就质疑和反对的,就觉得作为一个科普作者,还是有必要再说一下。
这次就不说那么复杂了,从最简单通俗之处来讨论。能让没有一点这方面常识的朋友,也能从中进入这个理论的框架中,得窥其一斑,尝到学习科学知识的乐趣,时空通讯流心满意足了。
大爆炸宇宙论不是听人们说,也不是人云亦云,更不是科学家们拍脑袋随便臆想出来的,而是许多代科学家前赴后继,经过长期观测研究的结果,这个理论证据充分逻辑严密。不管你信不信,这个理论早就已经是科学界公认的宇宙标准模型理论,绝大多数科学家都信。
今天我就用最通俗的方法,讲讲奠定大爆炸宇宙论基础的证据~星系光谱红移。
要说清楚星系红移,还得简单说说多普勒效应。多普勒效应这个科学名词看起来很洋气高深,但通俗说起来还是很简单。就是不管声波还是光波都有多普勒效应,当移动的波源快速向你靠近时,波长会缩短,频率会变高;当目标快速远离你时,波长会被拉长,频率就会变低。这种变化大小会与速度成正比。
我们日常生活中,声波的多普勒现象就很平常能够感受到。当一列火车或汽车高速向你驶来时,其发出的鸣笛声就会变得高昂;当从你身边驶过远去时,笛声就会变得低沉。这就是声波的多普勒效应。
光波的多普勒效应就是随着波源的移动,光谱会发生向红端或蓝端移动,简称就叫红移和蓝移。可见光是一种复合光,通过棱镜,我们可以把可见光色散成红黄橙绿青蓝紫七色,这些有色光波长在760nm~380nm之间,红光波长最长,紫光波长最短。
根据多普勒效应,快速离我们而去的光源波长会被拉长,快速靠近我们的光源波长会被压短。这样从光谱上就可以看到,高速远离我们的光源光谱会向红端移动,高速靠近我们的光源光谱会向蓝端移动。而且这种移动的幅度与速度成正比,速度越快移动得越多。
从光波多普勒效应得出宇宙正在膨胀。随着望远镜技术的发展,人们对空间的观测越来越便利和深远。上世纪初期,美国天文学家埃德温·哈勃通过天文望远镜对星空的长期观测,发现了一个重要现象,就是远方的星系光谱都在红移,越远红移越厉害,并且各向同性。
这就说明了一个道理,就是远方的星系都在离开我们,而且越远离开得越快。1929年,哈勃发现河外星系视向退行速度与距离成正比,即距离越远,视向速度越大,距离和速度呈线性正比例关系,于是建立了哈勃定律理论。