我们的地学研究中,地质考古最早可追踪至南北两大古陆。再早的事就认为是不靠谱的。然而,在天学研究中,更不靠谱的事多了去了。最近,陈方编辑的“韦伯望远镜看到了‘宇宙穿帮镜头’:那些根本不该存在的星系”一文,在网络版科技漫谈的华声在线报道,此文的一审:李慧;二审:汤世明;三审:王超,看样子该报道还是比较靠谱的。
该报道介绍,按照现行教科书的大爆炸理论,宇宙第一批恒星和星系至少要在大爆炸4亿年后才会出现。1990年4月24日发射的哈勃空间望远镜就曾观测到一个红移值高达10.9的遥远星系,意味着观察到的光束是来自大爆炸后4亿年的宇宙。对于一个4亿年星系的观察还算符合大爆炸假说。然而,2022年升空的韦伯望远镜观察的距离更远,视野更清晰,观测到了多个更远更古老的星系。如Glass-z13星系的红移值为13.2,意味着大爆炸后3亿年就存在了;再如观察到的一个神秘的“小红点”星系的红移值可能高达15,意味着在大爆炸后1亿年就已经存在。在不同天区还观测到了好几个这样古老的星系。
韦伯望远镜使大爆炸假说“穿帮”了,据大爆炸假说不能存在的星系现在被韦伯望远镜看到了,说明大爆炸理论肯定出问题了。宇宙膨胀是美国天文学家哈勃根据天文观测数据于1929年提出的【1】。因此,宇宙膨胀是事实,大爆炸是假说。在宇宙膨胀开始之前,并不是非要有一个大爆炸不行。我在2024年的“论膨胀的宇宙——由月球激光测距准确计算哈勃常数”一文中就提出【2】,宇宙的膨胀开始于一个具有中子星密度的中子宙,并不是从一个数学上的点通过一次大爆炸开始的。中子宙的直径大致与地球公转轨道在同一数量级,其密度大致与中子星或中子的密度相当。我在文中根据月球每年远离地球3.82厘米计算的哈勃常数大约为每秒72.7公里每百万秒差距,及宇宙年龄大约为134.4亿年。该计算值与由哈勃望远镜和韦伯望远镜多年来的观察计算值每秒73公里每百万秒差距符合的很好。说明我们的宇宙最初从一个中子宙开始,旋转和膨胀同时起动同时加速。在开始点以前,宇宙的旋转速度、膨胀速度及万有引力常数皆为零。万有引力常数与宇宙年龄的四次方成正比。随着旋转速度增大,离心力增大,为内部膨胀提供动力。在整个膨胀过程中,万有引力始终与离心力维持平衡,使宇宙始终保持匀加速膨胀。今天的宇宙空间正以光速旋转,直径以光速增大。今天宇宙的年龄为134.4亿年,宇宙的直径也达到134.4亿光年。
关于韦伯望远镜的最新发现,2025年12月14日的网络新闻中,笔名为八两观止的作者在《一点资讯》上发文“宇宙‘黑天鹅’事件频发,三大谜团颠覆科学共识”。上面我们介绍的是他的三大迷团之一。迷团之二是关于当前测量哈勃常数的两种方法。第一种方法是基于宇宙微波背景辐射的 “远古法”,第二种是直接测量遥远星系的退行速度与距离的 “现代法”。根据“标准宇宙模型”使用“远古法”计算出来的哈勃常数大约为每秒67公里每百万秒差距。而用“现代法”由原来的哈勃望远镜测得的数值大约为每秒73公里每百万秒差距。两种方法算出的结果相差10%,此前,已经经过反复核验,两种方法不能调和,只能有一种是正确的。该文称“2024年12月詹姆斯-韦伯太空望远镜给出了最新的‘盖章确认’:哈勃望远镜的测量没有问题,观测数据没有出错。”问题肯定出在了与大爆炸相关的标准模型上。关于哈勃常数的测定,又一次打了现有宇宙学理论的脸。
该文介绍的第三大迷团是重元素的丰度问题。现有理论认为宇宙的第一代恒星通过超新星爆炸并释放出碳、氧、铁等更重的元素而结束短暂的一生。待有了第二代、第三代恒星,最后才慢慢拼凑出成熟的大星系。这个过程理论上需要至少五亿年及以止。然而,韦伯望远镜一开工,就发现了宇宙大爆炸仅2.8亿年的巨大的、成熟的超级星系!这些星系不仅规模庞大,还拥有丰富的碳、氧、铁等重元素,甚至比银河系还要“老成持重”。因此宇宙演化剧本非要重写不行了。根据我们的模型,宇宙不是从大爆炸开始,而是从旋转、膨胀,内部开裂开始。因此,宇宙诞生的最早星系含有重元素就是很正常的。
红移值是宇宙学研究中天文观测的重要数据。红移的最初定义可表述为接收波长λ比光源天体的同一谱线的发射波长λ0增加的比值z,即(λ-λ0)/λ0=z, 或 λ/λ0=1+z。然而,光源天体的发射波长λ0我们是不知道的。通常使用地球上实验室中测量的同一谱线的波长λe代替λ0。我在2016年【3】就对红移进行了讨论,以后在多篇文章中都已经指出,现在天文学和宇宙学的研究中,大家只注重了光在空间中传播时发生的红移,即,λe → λ 过程的红移,我把它称为空间红移。然而,从 λ0 → λe,还发生了时间红移。并推导出,λ/λe=1+z; λe/λ0=1+z, 及λ/λ0 =(1+z)2。可以看出,上面的红移最初定义式是没有考虑时间红移的简化式。时间红移与宇宙年龄成正比,如果我们把现在的宇宙年龄记为t2,把光源天体发射波长λ0时的宇宙年龄记为t1,则,t2/t1=λe/λ0=1+z. 利用这里推出的时间红移公式,现宇宙年龄取t2=134.4亿年,我们可以计算红移值为13.2的Glass-z13星系的宇宙年龄:
t 1 = t2/(1+z)=134.4亿年/14.2=9.46亿年.
同样可算出红移值为15的“小红点”星系被观察时的宇宙年龄;
t 1 = t2/(1+z)=134.4亿年/16=8.40亿年.
当然,与大爆炸相关的标准模型没有采用我们的红移公式,因此,这里计算的9.46亿年和8.40亿年的星系宇宙年龄并不能为大爆炸假说解困。本文的目的仅说明本作者提出的新膨胀宇宙模型与最新观察结果一致,哈勃的宇宙膨胀模型并不需要一个大爆炸的开端。
参考文献
1. Hubble E (1929) A relation between distance and radial velocity among extra-galactic nebulae. PNAS 15: 168-173.
2. Xiao En Wang(王孝恩)On the Expanding Universe – Accurately Calculate the Hubble Constant by Lunar Laser Ranging. Journal of Physics & Optics Sciences. SRC/JPSOS-342. DOI: doi.org/10.47363/JPSOS/2024(6)273
3.王孝恩.对我国射电天文望远镜启用后的建议与观测结果的预测。中国科学院科学智慧火花.2016-09-24.https://idea.cas.cn/zhhh/sxwlhxytw/twhxlx/info/2016/503530.html.