我们如何在膨胀的宇宙中定义距离

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如果我们说一束从遥远星系来的光要花上100亿年时间到达地球（距地球100亿光年远），那我们就要去猜想一下，自100亿年前这束光开启他的地球之旅的同时，这个星系也在向更远处移动,所以当这束光抵达地球时，星系是不是已经移离地球更远了？

如果这种说法有可能是真的，那么离我们最遥远的星系，如果以接近光速的速度进行远移，现在与我们的距离几乎是他的光束开始地球之旅时的两倍（如果宇宙是140亿岁，那么这个星系就离我们有近乎280光年远）！

这个星系现在离地球的距离远大于100亿光年--如果我们是以一种特定的的含义来定义“距离”--这么说完全合理.不过，“距离”虽然在日常生活中（有）非常直观的意思，但在我们不断膨胀的宇宙中可没这么简单！天文学家们（当然还有别人）在讨论物体“距离”的时候，并不总是详细阐述他们提到“距离”的意思，这就引起了很多关于“距离”的困惑。如果你想知道更多的解释，接着读下去吧！

首先，宇宙的膨胀并不包括星系在静态空间的移动，而是宇宙空间自己的“拉伸”。光经过正在膨胀的空间需要穿越的距离，是初始距离加上旅行时因为宇宙膨胀而增加的距离。这就像在一个正在被拉伸的跑道上跑步——你出发的时候，跑道的长度是100米，等你跑完，这段跑道已经被拉长到了400米，那么你跑的总距离是大于初始距离100米的。

事实上，当你说起这段赛道从起点到终点的“距离”时，你可能指的是几种不同的意思：

（1）你或许说的是100米，因为这是你起跑时的跑道长度；这同时也是跑道标示的长度。

（2）你或许说的是400米，因为这是你到达终点时从起点到终点的长度。

（3）你或许说的是你实际跑过的距离，这段距离大于100米（因为跑道在你跑的时候拉长了），但小于400米（因为前段跑道的拉伸是在你已经跑过之后发生的）。

从上面的例子中可以看到，当天文学家们说起我们与一个遥远星系的“距离”时，可能包含很多种不同的意思！Ned Wright的宇宙学教程里有一个关于“天文学家使用的不同类型的距离”的全面的专业讨论（如果你跳过教程前面的部分直接读这一章节的话可能会有点难理解），这其中有一些“距离”和我们刚刚讨论的跑道很相似，也有一些完全不一样。与此同时，他也有回答一些关于类似我们的问题的。

正如你的问题所假定的那样，假设我们以某种方式知道“来自遥远星系的光线需要100亿年才能到达地球”，那么——如果我们用第三定义，我们就是说我们与这个星系的距离是100亿光年。然而如果我们用第一定义，我们就是说我们和这个星系的距离小于100亿光年，即在光射出的时刻距离小于100亿光年）；如果我们用第二定义，我们就是说我们和这个星系的距离大于100亿光年，即光被我们收到的时刻，星系与我们的距离大于100亿光年）。

发现了吗，说一个星系“离你100亿光年远”是一种模棱两可的表述！除非你明确指出你是用的是哪一种距离定义法，不然你就不能清楚地表述你的意思。并且，尽管第二定义可能与你对“距离”的直观感觉最为接近，但在天文学中并不总是最好的那个定义法！毕竟，这束光是我们了解这个遥远星系的唯一信息来源，我们可能需多考虑这个光经过的物理距离，而少考虑这个星系现在离我们有多远，因为现在距离星系有多远与我们在观察星系时所看到的情况无关。

不过，我们在这儿讨论的所有距离定义法都存在一定的实际问题。为了使用天文测量方法去实际测算我们与一个特定星系的任何一种距离，我们需要了解一些宇宙膨胀史（相当于跑道随着时间的推移是怎样拉伸的）。不同的宇宙膨胀模型让我们得到了很多到星系距离的不同结果，而且尽管最近的测算（特别是WMAP卫星的测算）让我们了解到了更多关于宇宙膨胀的事实，但我们仍然只是管中窥豹。

天文学家们用于测量我们与遥远星系距离的最最普遍的方法比我们讨论的距离定义要简单得多，但是测量起来更轻松！这种距离测算法被称为遥远星系的红移。天文学家利用了一个事实：当光线穿过膨胀的宇宙时，拉伸宇宙空间的那些因素也在拉伸着光线本身，导致光的波长增加，颜色发生变化并且光的谱线更加朝红端移动。 光的红移指的是它被拉伸的量，它基本上是在光线从遥远星系到我们这儿的旅程中宇宙膨胀了多少的量度。

天文学家们可以测算我们在地球上接受到的光的波长，然后他们通常就可以基于对光的生产中涉及的化学过程的专业知识测算出这个光在出发时是怎样的波长。这样他们可以轻松地测算几乎所有遥远物体的红移。

用我们刚才举的跑道的例子来看，跑道的长度拉伸到了原来的4倍（从100米到400米），那么天文学家们就会说这个跑道拉伸的红移是3（这里的红移确定为“比宇宙膨胀的倍数减一”也就是说如果没有膨胀发生的话红移为零）。如果你在那跑道上跑的时候，你的身体发生了和光一样的变化，等你到终点线的时候，你会发现你的身体是你起跑时的四倍大！

在我们的习惯中，红移并不是一个“传统”的距离测算方法。站在终点线上说起点线处于红移为3的状态并不能让我们知道这个跑道有多长，或者你刚刚跑了多远。尽管天文学家们一直在使用红移测算距离，但这个方法并不是读者们可以直观理解的。这可能也就是科学记者们几乎不会用红移来形容距离的原因。然而，这个概念是很有意义的——在一个膨胀的宇宙里，有着更大红移的物体离我们更远。所以如果我们测量到一个星系的红移为3，另一个星系的红移为3.5，我们可能没法知道坐宇宙飞船到其中一个星系要多久，但是至少我们可以知道到哪个星系会更快呀！

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mrjixiang

〔宇宙定律〕

一 、物质的电磁力{吸引力}{反推力}

物质存在电磁力，同一种物质介质相互吸引，不是同一种物质介质相互推。多的物质会把少的物质推成圆球，因为两种物质都在推，而且同一种物质任何一点推力都一样大。推力又称为反推力反推力是很均匀的力。被推成球型的物质任何一点向外发出推力都一样大，但两种物质的反推力不一定是一样大。又因两种物质都在使劲推少的物质被迫成圆球。圆球是物质组成的不是空的所以有个球面称为圆球面。圆球面所受到的反推力越往球中心力线越密承受的推力越多。因圆球面任何一点都承受来自各个方向的力必然有一条力线经过球心垂直于球心，所以从球面到球心越往中心垂直力线越密越多所受到反推力也越大。故而球心所承受的反推力最大。故而越远离球心所承受的反推力越小越少。
只要中心有物质压力重力的天体，它的最外层表层必须是球形（圆球），天体的球面如果变成方形……中心不但没有物质压力而且重力也不存在。
二、光聚焦 能量聚焦、热能量聚焦、正负（反）能量聚焦

光与一切物质同在充满整个物质世界。太阳、恒星、一切星系是光聚焦取得能量，只有光永远聚焦才能永远发光发热。我们看到的会发光发热的星星、星系、恒星、太阳、行星中心，行星的卫星中心、地球中心、小行星中心、慧星中心、都是光聚焦的中心。 星星、星系、恒星、太阳、行星的外面外层都有一个圆球面可以光聚焦到中心。圆球面是平凸透镜、凹凸透镜, 只要形成平凸透镜、凹凸透镜就可以光聚焦。
光聚焦……光是用不完的循环的。
三、对环流层{上层与下层对环流}
自转与公转运动的动力层，宇宙间天体的公转自转都是有对环流层推动带动运动的。同一个星球自转有对环流层推动自转……公转有对环流层带动运动，自转与公转运动是二个环流层，二个对环流层不是在同一个中心上的。没有大气层或有大气层大气只对流不进行对环流的星球（孤独行星、流浪行星）、行星、小行星、行星的卫星是一定不会自转的。
???………………………………

【真实的宇宙形态结构】

宇宙是时间无限空间无涯物质有限世界。空间存在着一个一个大型的物质世界它们是没有相连被真空隔离。各个物质世界都遵循同样的物理规律，我们生活在其中一个大型物质世界里。
我们的大型物质世界最多最外层的物质紧紧的吸引在一起它的外型是可以任何形态。它把比它少的一切各种各样不相混合的物质反推成一个一个许许多的大圆球每一个大圆球都有一个圆球面及一个中心，我们就在其中一个大圆球面里面。这个大圆球内最多的物质又把比它少的一切各种各样不相混合的物质反推成一个一个许许多的大圆球每一个圆球都有一个圆球面及一个中心，其中一个大圆球就是我们的圆球……………………总星系。总星系有一个圆球面及一个中心。在总星系圆球面内最多的物质又把比它少的一切各种各样不相混合的物质反推成一个一个许许多的大圆球每一个圆球都有一个圆球面及一个中心。其中一个大圆球就是我们的圆球银河系它有一个圆球面及一个中心。银河系内最多的物质又把比它少的一切各种各样不相混合的物质反推成一个一个许许多的圆球每一个圆球都有一个圆球面及一个中心，其中一个大圆球就是我们的圆球太阳系它有一个圆球面及一个中心，太阳系内最多的物质又把比它少的一切各种各样不相混合的物质反推成一个一个许许多的圆球每一个圆球都有一个圆球面及一个中心，其中一个就是地球系（包括月球），地球是中心它的圆球面在月球之外，地球气态圆球面内的最多气态物质又把月球及其他各种各样不相混合的气态物质反推成一个一个圆球。

这些大大小小从大到小的圆球刚刚形成光‘就聚焦在它们的中心点上使中心发光发热，太阳、行星中心、银河系中心、总星系中心、星系中心、恒星都是有光聚焦才发光发热的。因光聚焦在中心点上发光发热就会发生对流 对环流。每一个中心点上有一组或多组对环流层，接近中心的对环流层可带动中心转动自转，远离中心的对环流层可推动天体、星系、恒星、物体、物质、行星等等绕中心公转。月球有气态层只有局部的对流没有对环流所以没有自转只有公转，月球公转是地球最外面的一组对环流层推动月球绕地球公转的……其它行星的卫星公转类同。靠近地壳的对环流层(有对流层与中间层组成交替环流）带动地球自转其他行星自转类同。地球月球在同一个圆球面内被太阳系的对环流层推动绕太阳公转的其他行星公转类同。太阳系圆球面内全部行星被银河系的对环流层推动绕银河系中心公转的其他恒星系公转类同。银河系圆球面内的恒星系被总星系的对环流层推动绕总星系中心公转的其他星系仙女系公转类同。总星系圆球面内的星系被更大的对环流层推动绕更大的中心公转。就这样以此类推外面外层到底有多少层次我不敢下决定…… 根据天文文明可能有三十六层