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Video课程教案、知识点、字幕

三

哈勃定律

第一个哈勃定律

1929年

哈勃利用天文望远镜

来对星系进行研究

当时发现了

河外星系

有光谱线红移的现象

就是银河系

除了银河系之外

其它的星系

都叫河外星系

当时已经观察到

河外星系射来的光谱线

都有红移

这个光谱线红移的现象

称之为宇宙学红移

哈勃认为宇宙红移

就是熟知的光学多普勒红移

这样的话

河外星系的光

有多普勒红移现象

说明这些星系都是向外运动

所以离我们而去

它就利用了24个

已知距离的星系

来跟它的由光谱红移

测出来的速度相比较

发现了一个什么呢

发现了它们都服从哈勃定律

什么定律呢

就是这些星系退行速度

与星系到银河系中心的

真实距离成正比

也就是说出来的话

就是v0等于H0r0′

这个v0是当前的宇宙时

也就是当前测量出来的

退行速度

我们都用v0来表示

这个H0是

当前的哈勃常数

这个r0′

也是当前测出来的

河外星系

到银河系的真实距离

t0就是我们当前的宇宙时

发现现在的

每个河外星系的退行速度

跟它到银河系中心的

真实距离成正比

比例常数就是H0

把这个结果

推广到任意时刻

也就是任意的宇宙时

那么就是任意时刻

它的退行速度

都和它到银河系中心的

真实距离成正比

其中比例常数

就是哈勃常数

也就是说

这哈勃常数

是随着时间发生变化的

这是当前的哈勃常数

第二个

宇宙膨胀

我们从宇宙学原理

和哥白尼原理

推论出宇宙有三种可能

静止的

径向向外膨胀

或者径向向内收缩

哈勃定律告诉我们

现在真实的宇宙

正是径向向外膨胀的情况

这就是宇宙膨胀

也就说明了

我们宇宙学原理的正确性

宇宙学的原理讨论

采用的是坐标距离

而哈勃定律是真实距离

结果相同说明什么呢

说明真实距离

与坐标距离是成正比的

哈勃定律是20世纪天文学

最杰出的发现

彻底改变了传统的

认为宇宙在整体上是静止的观念

以前一直认为

宇宙是不变化的

是静止不变的

现在发现宇宙是变化的

宇宙是膨胀的

使宇宙观

在哥白尼的日心说之后

又发生了一次

革命性的变革

所以它的发现

可以和哥白尼的日心说

等量齐观

说明

暗能量引起宇宙膨胀加速

天文观测表明

早期的宇宙膨胀是减速的

那么在现在发现

是一个先减速后加速的过程

这个过程发生在60亿年前

那么这个加速的因素

来自暗能量

一切物质都是正能量

对应的是引力

而暗能量是负能量

对应的是斥力

那么一般物质的质量密度

是随着宇宙的膨胀而变小

而暗能量的质量密度

不随宇宙的膨胀而变化

所以开始一般物质

它的引力作用

大于暗能量的斥力作用

所以宇宙开始是减速膨胀

但是到后来

随着宇宙膨胀

一般物质的质量密度减小

引力作用减小

于是暗能量的斥力作用

变得显著

于是就开始了

宇宙的加速膨胀

所以是先减速后加速

原因来自暗能量的影响

第二个说明

宇宙红移不是多普勒效应

哈勃利用多普勒效应计算出

这些个河外星系的运动速度

但是现在认为

星系光谱线红移

本质上不是星系的径向运动

引起的多普勒效应

而是由于空间膨胀

引起光波波长的改变

但是在距离不太大的情况下

两者的计算结果

偏差并不太大

所以很侥幸的是

哈勃用多普勒效应计算的结果

也是基本正确的

那么宇宙均匀膨胀

可以说明

它的这个真实距离

和它某一时刻的距离成正比

我们现在就说明这个问题

其中rs′表示在

ts时刻的真实距离

这个是t时刻的真实距离

那么宇宙均匀膨胀

可以证明

这个和这个成正比

这个结果可以用

哈勃定律来证明

这是哈勃定律

就是t时刻

它的运行速度

就是它真实距离

对时间的导数

就是这个哈勃常数

乘以真实距离

然后分离变量

两边积分

积分是从你所选定的时刻

ts时刻

积分到t时刻

那么这个距离

就是从ts时刻的真实距离

积分到r′的真实距离

结果就等于r′（t）

t时刻的真实距离

就等于一个时间函数ea（t）

乘以ts时刻的真实距离

把这个就写作一个

时间的函数

也就是证明了我们这个结果

这说明什么呢

说明宇宙均匀膨胀

所有质元到中心的距离r′

都与该质元

某一时刻ts的距离成正比

这就是

均匀膨胀的

一个重要结果

力学课程列表：

微积分简介

-一.导数与微分

-二. 积分

绪论

-绪论

Ch1.质点运动学

-§1 矢量简介

-Ch1.质点运动学--习题

-§2质点运动学

-§3 相对运动-参考系变换

-习题

--习题

Ch2. 质点动力学

-§1牛顿力学.力

-§2万有引力定律

-习题--作业

-§3 牛顿力学应用

-§4.非惯性系.惯性力(上)

-习题

--习题

-§4.非惯性系.惯性力(下)

-习题

--习题

Ch3.动量

-§1动量.质点动量定理

-§2质点系动量定理

-习题

-§3质心和质心运动方程

Ch4.功和能

-§1动能.功.动能定理

-Ch4.功和能--习题

-§2保守内力.势能

-§3机械能定理.机械能守恒

-习题

--习题

-§4自由碰撞

Ch5.角动量

-§1质点角动量.质点角动量定理

-习题--作业

-§2质点系角动量定理

-习题

--习题

-§3万有引力场中质点运动

-§4.刚体 (上)

-习题

--习题

-§4.刚体 (下)

-习题

--习题

Ch6.连续介质力学

-§1应力应变

-§2.固体形变和流体静力学(上)

-§2.固体形变和流体静力学(下)

-Ch6.连续介质力学--习题

-§3理想流体动力学(上)

-习题

--习题

-§3理想流体动力学(下)

-§4粘滞流体动力学(上)

-习题

--习题

-§4粘滞流体动力学(下)

-§5流体阻力(上)

-习题

--习题

-§5流体阻力(下)

Ch7. 振动和波

-§1自由振动.简谐振动

-Ch7. 振动和波--习题

-§2阻尼和受迫振动

-§3简谐振动合成(上)

-习题

--作业

-§3简谐振动合成(下)

-§4简谐波

-习题

--作业

-§5波动方程.波速

-习题

--习题

-§6衍射反射折射多普勒效应

-§7简谐波迭加.非谐波传播

-习题

--习题

-§8驻波

-习题

--习题

Ch8.狭义相对论

-§1 基本原理

-§2 L氏坐标变换.速度变换(上)

-习题--作业

-§2 L氏坐标变换.速度变换(下)

-习题

--习题

-§3 相对论动力学基础

-习题

--习题

-§4 质量.动量.能量.力相对论变换;不变量

-习题

--习题

Ch9.广义相对论

-§1.基本原理

-§2史瓦西场中时间与空间(上)

-§2史瓦西场中时间与空间(下)

-§3大爆炸宇宙学简介

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