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美国著名天文学家哈勃根据星系普遍存在红移现象，曾于 1929年指出星系红移与退行速度成正比，并由此得出整个宇宙处在不断的膨胀之中，这一结论曾被看作是一个伟大的成就。然而，类星体的发现动摇了哈勃的速度红移理论。人们发现，同一类星体有不相同的红移谱线，这明显与速度红移理论相矛盾，因为同一个类星体不可能以几种不同速度远离我们而去。另外，有些类星体的红移量相当大，用哈勃红移理论解释，这些类星体应处在极遥远的地方，且有几乎趋近光速的退行速度。这说明星系红移是不能完全用多普勒效应来解释，必然还有另外因素影响波长的红移，但到目前为止，还没有人提出可令人信服的物理机制对星系红移现象作出圆满说明，星系红移现象已向整个物理学提出严峻的挑战。其实，这种挑战与光速不变假设有直接关系，依据麦克斯韦场方程组我们已经证明光速与光源运动速度有关，并利用其关系式成功地解释了迈克尔逊 ---莫雷干涉实验零结果和天体超光速视分离运动等一系列实验事实，对于星系普遍存在的红移现象，也可由其得到科学解
* 发表于《中国高等教育研究》（理化卷），2004.3 释。
设相对静系静止场源辐射电磁场的场强分别是
式中 若假设
惯性运动场源辐射电磁波的波动方程以及波前相对静系传播速度
式中 由（3）式易解得，惯性运动场源辐射电磁波的波动函数为
式中
若用
依据波动方程协变性假设，已经证得，若要（ 6）式满足
则应有
式中 把（4）、（8 ）两式代入（6）式，则可得到满足（7 ）式的波长表达式是
这就是以速度 不难看出，经典理论给出的波长表达式
和爱因斯坦给出的波长表达式
都是（9 ）式在特殊情形时的结果。尽管（9）式比（11 ）式完善，但它仍然不能用于解释星系红移现象。 为了弄清星系红移的物理机制，我们不妨对场源做非惯性运动情形进行讨论。为此，需要把（ 2）式推广为
显然，（2
）式是（12）式在
如果假设
式中
于是，（1 ）式又可写成形式为
也即有
由于场源在任一瞬间辐射的电磁波其
由（16
）式则可解出，当
显然，若令
可见，（19
）式比（9）式又多了一个恒大于1
的因子
从（
14
）易看出，
理论上就能够得到波长向红端移动，而且不同波长的光波将有不同的红移值，波长愈大，红移愈大。若要在所有方向上都有
也就是满足
此时运动光源沿任意方向（包括沿光源运动方向）辐射电磁波的波长都将向红端移动。利用这些结论不难解释太阳光谱中出现的与波长成正比的红移，以及天体出现的普遍红移现象，特别是用于解释不相符红移和反常红移。
总之，只要放弃光速下变假设，导致星系红移的原因就完全可以归咎于
常 用 的 物 理 常 数 万有引力恒量 G=6.67× 10-11[N·m2/kg2] 阿佛伽德罗常数 N0=6.02 ×1023[1/mol] 静电力恒量 k=9.00×109[N· m2/C2] 基本电荷 e=1.60×10-19[C] 电子质量 me=9.10 ×10-31[kg] 电子的荷质比 e/m=1.76 ×1011[C/kg] 真空中的光速 c=3.00×108[m/s] 普朗克恒量 h=6.63 ×10-34[J· S] 原子质量单位 1u=1.66×10-27[kg] 质子的质量 mp=1.00758u 中子的质量 mn=1.00900u 真空介电常数 ε0=8.85 ×10-12 |
肖军 （xj5107@163.com） 上传2007.12
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、
，在自由空间中，一定有
。当场源相对静系以速度
运动时，也仅有
和
等于零，而
和
并不等于零。并满足方程
（
1
）
。
（
2
）
分别是
（
3
）
（4）
是波前传播方向上的单位矢量；
（5）
; 
; 
。
表示运动场源辐射电磁波的固有圆频率，电磁波的波长
则为
（6
）
（7）
（8）
;
是场源静止时辐射电磁波的波长。
和
分别是沿
两相反方向上传播电磁波的波长。
（9）
（10）
（11）
（12）
为常量时的一个特例。
的函数，且
（13）
（14）
（
15
）
（16）
、
、
（17
）
时，有
（18）
，（18）式就过渡到（5
）式形式的波动函数。对于
情形，由（18
）式得到的波长
（19）
。正是这个因子的存在，才使我们在理论上能够解释星系红移。
成正比，并以平方项出现在（
19
）中。因此，无论场源是作加速运动，还是做减速运动，都将导致波长向红端移动。利用（
19
）式易证，对于沿
（20）
，依据（20
）式可知，
必须满足
（
21
）
，而不需要假设整个宇宙处于大爆炸阶段。大爆炸假设和光速不变假设一样，都是难以令人接受的错误假设，仅有观测证实同一星体发出不同波长光波的红移值均相等，我们才能够接受宇宙大爆炸假设。否则，不管宇宙大爆炸理论多么“迷人”，多么“动听”，多么“时髦”，终究要被时间所淘汰，要被事实所否定。对于（
16）式方程在
情形时，其解目前还在探讨之中，希望广大读者也参与讨论，这是一个彼有研究价值的课题，在粒子物理方面可能有广阔的应用前景。
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