1.58 在天文观测中如何计算光速

    侯工

    类星体是宇宙中一种能量极其巨大的天体，它们通过可见光、X射线以及无线电波等方式向外辐射出强大的能量。

    因为类星体距离我们非常遥远，通常都在几亿甚至100多亿光年之外，所以它们虽然能量惊人，但是在我们所处的位置看上去，它们和一般的恒星差别并不大，“类星体”这个名称也是因此而来。

    例如，观测者观测到某类星体B到地球的距离130亿光年，它的辐射物C距离地球20亿光年，经过对辐射物与辐射源的分离速度进行反复测量后，科学家得出一个惊人的结论：它们的分离速度是光速的7.4倍。

    在现有物理学的框架内，辐射物是绝对不可能达到这个速度的，那么这个类星体辐射物的超光速现象应该如何解释呢？

    其实，这是他们计算出现了错误，如图：

    




    类星体示意图

    三角形ABC在宇宙球面上。O是宇宙原点，B是类星体，C是B的辐射物，A是观测者，D是发生辐射的位置。

    错误计算方法：

    AC=20亿光年，

    AB=130亿光年。

    BC=130亿光年

    BD=130亿光年。

    因为

    DB垂直于BC

    所以DC=√(130^2+130^2)

    =130√2

    ≈148亿光年

    所以

    148/20=7.4(倍）

    也就是辐射物的速度是光速的７.４倍，显然错得离谱，因为任何物体运动的速度不会高于光速。

    分析：

    一 时间取错了。20亿年是光从辐射物C传播到观测者A的时间，而不是辐射物C离开类星体B的时间。辐射物C离开类星体B的时间等于类星体B离开D的时间130亿年。

    二 距离取错了。观测者看到类星体到辐射物的距离，其实是光路径的长度DC，辐射物实际传播的距离是BC。

    因为光一边在径向运动，一边沿着球面传播，所以走出一条曲线DC来，

    由于时间和距离都搞错了，所以计算结果达到了光速的７.４倍。

    要改正的话，只要记住：

    （1）光是按照拓扑原理传播的:

    实质上光只能在球面上传播，所以计算时不能用曲线的长度DC，只能用曲线在球面上投影的长度BC=130亿光年。时间要用由D到B上运动的时间130亿年。

    所以

    130/130=1(光速)


实际上坚信光速不变就可以了。以后凡遇到光速问题，是不需要计算的，凡超光速的运动，都是错误的。

    （2）球面膨胀在视域（球面半径138亿光年）内也是等于光速的，超出视域是无法观测的。

    （3）量子纠缠是不存在的。