|
引力紅移公式 廣義相對論按時空彎曲推得引力紅移公式 Δv為光子頻率變化量，V0為光子的初始頻率。G為萬有引力常數，M為天體的質量，R為天體的尺度半徑。 光子具有能量E=hv,h是普朗克常數，v是光子頻率。根據質能公式E=mc2，得到光子質量為m=E/c2=hv/c2，c為光速。根據引力勢能公式Ep=-GMm/R，可以知道質量為m的光子從某個天體逃逸到無限遠處，引力勢能的變化Ep=-GMm/R，把m=E/c2=hv/c2代入引力勢能公式，得到Ep=-GMhv/Rc2，Ep就是這個光子的引力勢能改變量，或者說就是這個光子的能量改變量。根據公式E=hv，變形得到光子頻率v=E/h，h是常數，可見光子頻率與能量成正比關系。 光子在引力場作用下的能量改變量就是光子頻率改變量，光子頻率改變量為vp，vp=Ep/h，初始頻率為v，v=E/h因此，v/v=Ep/E，代入公式Ep=-GMhv/Rc2和E=hv，得到v/v=Ep/E=-GM/Rc2，這與通過廣義相對論時空彎曲推得的引力紅移公式一樣。我們只是運用了狹義相對論的質能公式和把光子看作是擁有一定質量的東西在引力場中的運動。這其實與機械能守恒原理是一樣的，沒有差異。我們得出這樣的結論，光子的引力勢能改變量與光子的質能改變量是一樣的，與光子的頻率改變量也是一樣的。或者說，光子引力勢能的增加量或減少量等于光子質量的減少量或增加量，也等于光子頻率的減少量或增加量。通俗的說，光子引力勢能增加多少，光子質量就減少多少，或光子頻率就減少多少，反之相反。 這樣的簡潔公式只適合弱引力場情況下的計算，原因很簡單，我們已經非常明確的知道，光子在引力場中的位置變化，其質量會跟著改變。而我們用的引力勢能公式Ep=-GMm/R，是通過萬有引力公式得到的，是假設光子質量不變的情況下得到的公式。實際上光子的質量是隨著位置改變而改變的，光子在引力場中所受到的引力自然會跟著改變，因此，引力勢能公式Ep=-GMm/R需要改變。 這就產生了微積開引力紅移公式 對于弱引力紅移天體，如太陽引力紅移，光子質量m只變小了萬分之幾，可近似把光子質量m作常數處理來計算引力場對光子的作用力。但對于強引力紅移天體，如類星體、脈沖星、白矮星等，光子質量m變小了5%以上，必須把光子質量m作為變量,需要用微積開引力紅移公式。用類星體SDSS、DR7數據統計分析，支持了微積開引力紅移公式。 微積開引力紅移公式只是把光子質量作為變量進行了計算，原理與上面的把光子質量作為常數的引力紅移公式沒有什么差異，都體現了光子引力勢能的變化量與光子質量或頻率的改變量的對應關系。這不僅可以作為光子的紅移公式，也可以作為光子的藍移公式。我們完全可以進行逆向想象推理，比如，一個頻率為v的光子從某星球A地向外逃逸到B地，光子頻率減少到二分之一v，也就是光子的質量減少了一半。這個已經是頻率二分之一v的光子如果可以從B地回到A地，除了光子運動方向發生改變以外，其它的比如光子頻率會從新回歸到v，這完全可以類似于機械能守恒原理。 適用于強引力場的微積開引力紅移公式，似乎從來沒有考慮廣義相對論的強引力場下的時間運行速度變緩的理論。比如，科學家在研究遠離地球的星系或類星體的紅移的時候，需要考慮狹義相對論的接近光速情況下的時間運行速度變緩的理論。但是，在強引力場下，卻似乎沒有考慮廣義相對論的這個理論。如果真的沒有考慮（根據我對微積開引力紅移公式的理解，應該就是沒有考慮），并且微積開引力紅移公式與觀測數據很符合的話，這其實就可以證實了，強引力場下的時間運行速度變慢的理論不正確。我們可以想象，強引力場下的時間變慢，只對制造的光子頻率有影響，光子制造出以后，光子頻率就不受變慢的時間影響了，此時，只是引力場通過光子引力勢能改變光子頻率。 |
|
|
