第三十五课：多普勒效应和宇宙大爆炸

1.声音的多普勒效应：

  多普勒移频方程 ：f^'= f(v_声音-v_接受)/(v_声音-v_发射)

  接收方与发射方的移动存在很大的不对称性

2.电磁波也存在移频

  f' = f ( (1-β)/(1+β))^1/2  ，β = v/c   ,v是发射与接受间的相对速度

  靠近时， β大于零；  远离时，β小于零

  在狭义相对论下，绝对速度没有意义，只有相对运动才有意义

  接受波长 λ' = c/f' =  λ ((1+β)/(1-β))^1/2

 v是径向速度，及速度在两者距离向的分量

3.天文学中，测定恒星的径向速度

  接受波长变长，红移，说明恒星在远离我们

  相反则是蓝移

  红移的典型速度约是100-200 公里每秒

  哈勃定律：  速度与距离的线性关系 v = Hd ,H = 72, d的单位是百万秒差距

   一百万秒差距等于3.26 10 ⁶ 光年，等于3.1 10¹⁹ km

4.宇宙大爆炸假想

  d = vt = Hd t, 所以t = 1/H ，约为4.3 10 ¹⁷s ，14billion 年

  考虑万有引力的减速作用，宇宙可能是120亿至140亿岁

5.视界，可观察的最大距离，宇宙的边缘

   c =Hd  , d为140亿光年， 此时波长变为无穷大，无穷大的红移

   假设宇宙是球体膨胀，可以计算得到 H= 1/R dR/dt, 它是时间的函数， R很小时，接近零

6.假设宇宙不再膨胀，H会变为零

  宇宙继续膨胀还是塌缩取决于宇宙平均密度

   ρ₀= 3/(8πG)H_{0^{2 ,}  10 ^-26} kg/m³.（能量也是质量）如果平均密度小于它，继续膨胀，宇宙是开放的。否则是闭合的，会坍塌.

 "有人说世界将毁灭于火，有人说毁灭与冰，根据我对于欲望的体验，我同意毁灭于火的观点，但如果它必须毁灭两次，则我想我对于恨又足够的认识，可以说在破坏一方面 冰也同样伟大且能够胜任" --罗伯特 弗罗斯特，1920《火与冰》

"这就是世界结束的方式，并非一声巨响，而是一阵呜咽" -- 艾略特