答网友们有关DET理论的疑问

答网友们有关DET理论的疑问

王令隽            2014年4月

            有位网名“老百姓”的朋友寄来一些他从网络评论中收集整理的一些有关DET理论的疑问，希望我能够做些解答。因为许多网友可能会有同样的问题，而且篇幅颇长，所以我索性把他写成一篇文章，既不受网评篇幅限制，又便于转送。

我要谢谢老百姓先生的敬业精神，从洋洋洒洒的网评中筛选出一些学术性的评论，非常费时费力，难为您了。我还要谢谢网友们热烈参加对我的文章的讨论和批评。不管是赞成还是反对，不管以什么方式和语气表示意见，都是对我的爱护和对我的工作的重视。我的科普文章中所谈的问题都比较枯燥，只有对科学热心的网友才会参加讨论。前些时有朋友对我的《评所谓宇宙暴涨的证据》开线评论，其中也有些很有意义的意见，可是最近却查不到了。不知是不是技术故障。希望CND编辑部能查一查，重新贴上，大家好继续发表意见。

有的网友问我为什么不在有同行审批的英文学术刊物上发表文章，而要在CND 上写科普？我其实最早是在有同行审批的英文学术刊物上发表文章，比在CND上写科普文章早好多年。这些文章在我工作的学校网站中我的Home page上有链接。同时，我又把几篇有代表性的贴在一个国际网站https://www.academia.edu 上面，欢迎光顾。现在已有约30个国家的网友在阅读我的这些文章，主要是美国，欧洲的一些国家的读者。平均每个月约50人光顾我的文章。

还有一位网名叫“地主老财”的朋友，曾经说过“如果王教授出书，我一定买”。现在，我的《物理哲学文集》已经出版了。每本30美元，人民币200元，港币250元。有意者可以将支票寄到：Mrs. Bihua Wang, P.O. Box 1504, Hixson, TN 37343, USA. 本书的序言和前言早已贴在新华夏文库的《王令隽文集》上。

以下是我对网友问题的答复。我把问题的顺序组织了一下，比较紧凑些。问题都用斜体字加上underline。

1. 王教授的DET理论只能解释在光谱线宽度之内的红移，现在观察到的遥远星系的红移远远超过光谱线本身的宽度。

观察到的宇宙红移大致可以分为典型的三类：a)普通星系的红移，通常很小，大致和谱线宽度在一个数量级；b)射电类星体的红移，通常在0.1 至10之间；c)微波本底辐射（MBR）的红移。按照大爆炸宇宙学的计算，MBR的红移约为1100。我想先排除后两类红移，因为这样大的红移将把射电类 星体和MBR与地球的距离推到宇宙边际，但是类星体分布和MBR分布相对于地球都是各向同性，这将导致不可接受的地心说。其实，MBR就是地球周围或者太 阳系周围的空间媒质（或曰以太）的热平衡温度，其能量来自以太对星光的吸收，不是由于大爆炸火球的红移。

普通星系的红移都比较小，通常和谱线宽度在一个数量级。在线形近似条件下，DET理论的结果和哈勃定律大致相符，但是在远距离就开始呈现非线性，和哈勃定律不相符了。哈勃定律的线性已经被Segal 和 Nicoll推翻 [见I.E. Segal and J.F. Nicoll, Proc. Natl. Acad. Sci. Astronomy, USA, 89, 11669-11672 (1992).]

如果红移大于谱线宽度，DET确实意味着光线的很大衰减，这就意味着或者被观察的星体的绝对亮度很高，或者被观察星体的实际距离比现在天体物理学界认为的近得多，因此，如果红移与谱线宽度和波长的依赖关系被实验证实，则DET理论的正确性将不容置疑，那就意味着天体距离的测量必须系统地修正，将空间媒质的吸收和反射消光效应考虑进去。这将意味着天体物理许多方面的革命性转变。DET理论的重要性与此可见其一方面。历史上，天体的距离已经进行过一次大的修正，原因也是星际媒质的消光效应。DET 理论容许红移超过谱线宽度，但是大的红移意味着光线强度的很大衰减。这就意味着红移大的星体可能是属于量度特别大的一类星体。

我自己也思考过由于色散衰减使光强过度衰减的问题。因为我不能毫无理由地轻率怀疑实验天体物理学界目前的共识。所以我怀疑除了吸收和散射以外，是不是还可能会有其他造成色散的物理机制，特别是非衰减色散机制。直到目前，我还没有找到一个令我自己信服的非衰减色散机制。所以，我认为天体距离的修正是有可能的，关键在于红移与谱线宽度和波长的关系的实验证实。在此之前，有无其他机制造成色散只能是一个open question，一个有待未来发现的理论猜想。而DET理论中的吸收和散射机制是已经被实验证实了的，其色散也是实验事实。

不管以后是不是还会发现其他色散机制，我们可以肯定地说：其一，消光效应（包括吸收和散射）一定是主要机制之一，甚至是最主要的机制；其二，宇宙红移一定是星光与宇宙空间媒质作用的结果，其道理我在《小儿辩日辨》中有详细的说明。我把这个道理总结成一个一般性的定律，不妨叫做王令隽定律：如果星体的某个物理量对地球上的观察者为各向同性的径向函数，那这个物理量对半径的依赖性一定不是由被观察星体本身的物理性质或者动力学参数造成的，否则就会导致地心说。

物理性质指诸如温度，密度，反射系数之类的物理量；动力学参数指诸如速度，加速度，动量，角动量等物理量。

对于类星体的红移，除了上述地心说问题以外，还有一个红移异常的问题，也就是从同一个类星体来的谱线的红移可以差别相当大。就是下面的问题：

1. 2.  王教授一再说他的理论可以解释红移量随波长变化的情形，可文中并没有引用任何观察数据来支持。但在他的另一篇文章中倒是提到https://web2.utc.edu/~tdp442/ModernCosmologyandDET.pdf

   引文:
   DET理论和大爆炸理论孰是孰非，很容易通过实验检验。根据大爆炸理论，从同一个天体来的不同谱线的红移应是一样的。可是根据DET理论，同一个天体来的不同谱线的红移却可以因波长和谱线宽度的不同而不同。大量射电类星体 (quasar)的特点之一就是不同谱线的红移差别很大。比如说，射电类星体Quasar 0149+335 的三条谱线 Mg+, C3+, 和 H Lya 的红移分别是 0.82, 1.95 和 2.43。因为这些谱线属于同一频谱，所以绝对是从同一个天体来的。这是对大爆炸理论的直接反证，但并不和DET理论冲突。

   但是他没有给出reference，我上网查了一下，除了他也没有人这么认为。我查了一下类星体的红移，氢Lyman谱可能是发射光谱，Mg+, C3+ 谱线很可能是吸收光谱，是光途经intergalactic medium被吸收产生的，不是类星体直接产生的，故此有不同的红移。王教授可能是张冠李戴了。

我的科普文章没有给出参考文献。但是英文文章里都有参考文献，您可能没经意。您可以参看Silk, Joseph, The Big Bang, revised and updated edition, pp 259-263 and the references therein, W.H. Freeman and Company, New York, 1989, ISBN 0-7167-1812-X.

如果按照您的猜想，“氢Lyman谱可能是发射光谱，Mg+, C3+ 谱线很可能是吸收光谱，是光途经intergalactic medium被吸收产生的，不是类星体直接产生的，故此有不同的红移”，我们是不是可以问一个问题：为什么氢光谱不会被空间媒质吸收？ 如果Mg+ 和 C3+ 谱线是被intergalactic medium吸收产生的吸收光谱，那这些Mg+ 和 C3+就存在于空间媒质中，因此它对其他射电类星体也应该会有吸收作用，因此所有的射电类星体都应该有这些谱线，这符合实验观察结果吗？宇宙空间媒质应该是相对静止的，会产生高达2.43的红移吗？

3. 根据他的计算结果，红移量和光谱线宽度的平方成正比。这一点很可疑。热辐射的频谱宽度远远超过一般光谱线的宽度，照他的理论，热辐射的红移会远远超过一般光谱线。这样遥远星系的温度会比我们现在所知的要高得多。

这里首先要澄清的是：红移和谱线宽度的平方成正比的结果是对单条谱线（高斯分布或者洛仑兹分布曲线）推导出来的结论。热辐射曲线是无数条单一谱线合成的黑体辐射曲线，它覆盖从零到无穷大的整个频谱。所以“谱线红移与谱线宽度的平方成正比只是对单条谱线成立。单条谱线和黑体辐射曲线没有可比性。

虽然没有可比性，但是色散衰减确实使遥远的星体总的光谱的蓝色部分损失较多，因而看上去比距离近的星体红一些。这种现象天体物理上叫做“红化现象”（Star reddening）。

4. 他的理论无法解释吸收光谱的红移。如果红移是如他所说的星际物质的非线性散射吸收引起的。那么发射光谱红移的时候吸收光谱应该会蓝移。

按道理确是如此。如果朋友们能够举出吸收光谱的有关文献数据（最好是最初的文献报告中的数据），我会非常有兴趣分析。

5. 在讨论谱线的自然宽度的时候，他用的是经典解释，damping oscillation, I am not sure if this is adequate. I guess he has no other choice, since he does not believe in quantum theory.

不是我没有选择，我有选择。我的选择是：我以后提出的任何理论中都不要含有相对论和量子论的基因。别人如何做我没法干涉，我祝您好运，乐观其成。事实上世界上的人都是这么做的，但是我认为这两个理论的假定都是错的，我不会让我的理论在大前提上出问题。

对于薛定谔的经典量子理论，虽然我和爱因斯坦在这里找到了共同点，对其基本假设存在本质的怀疑，但是我比爱因斯坦开明。我认为量子力学作为一个现象逻辑性的理论，虽然大前提有问题，但是只要他能得到一些结果，在光谱分析和固体物理中有些用处，又没有无穷大发散和创造论的问题，就应该任其发展。当然量子力学的功用是被教科书大大地夸大了。薛定谔方程除了得到氢原子光谱中的里德伯公式（已经发现了的经验公式）以外，对比较复杂的原子或者分子光谱的计算就得诉诸近似计算和不断的修正。多体问题基本上是一个没有解决的问题（自洽场方法本质上是单体问题）。量子力学对本征半导体的计算比较漂亮，碰到杂质半导体就麻烦了。在凝聚态物理中，量子力学只是用来总结成果发表文章的语言，并不能为实验物理学家解决高温超导或者蓝光莱塞材料的问题提供真正的指导。尽管如此，我还是乐观其发展，就像中医一样。我不相信人体五脏对应于金木水火土，但是中医能够治病，就应该支持。当然，如果将阴阳五行用来算命算婚姻，我就要公开反对。总之，学界继续用量子理论，只要不沦为创造论，我不会反对。但是我自己的理论里不会有量子理论的成分，也不会有阴阳五行的成分。我不会以我的理论文章中有“量子”或者“相对论”字眼感到自豪。

6. Wang’s paper seems to be based on the assumption of a certain “space medium”, which fills the space everywhere and interacts with light. My impression is that “space medium” is another name for the old concept of aether, endowed with some new properties.

His space medium theory for the redshift may have holes. (I have not read the details.) Any further discussion of the space medium also seems to be missing. The classical Michelson–Morley experiment is inevitably in conflict with any theory of aether.

The lack of any discussion or explanation of the key
assumption of space medium seems strange to me.

迈克耳逊实验并不与以太理论冲突。事实上，MM实验有好多种解释。爱因斯坦的光速不变假定只是其中之一。即使按照爱因斯坦的解释，也不能证明以太不存在。按照现代物理理论的观点，电磁波可以看成是场的传播，不需要以太的存在，场本身就是物质。这只是一种观点，逻辑上不是以太不存在的证明。

在许多对MM实验的解释中，有一种就假定以太和地球一起围绕太阳转，因此与地球相对静止。所以MM实验并不和以太说逻辑上必然冲突。至于以太到底是什么东西，除了能够传播电磁波，温度等于2.7K,对光线的吸收和散射具有色散以外，还有那些特性，科学可以继续探索。

空间媒质对星光的色散衰减已经被很多实验证实。比如说，天空是蓝色而不是红色，就证明地球大气层对星光的色散漫反射。Star-redenning 证明星际物质对星光的色散衰减。色散衰减曲线都已经被测量出来了。银河系之间的空间媒质应该比星际空间的媒质更加稀薄。到底密度是多少，由什么东西组成，也需要继续探索。但是我相信，一定不会是狄拉克的负能电子海，也不会是充满上帝粒子的希格斯场，更不会是每秒钟从每一个立方厘米的体积中能够爆炸出10的143次方个宇宙的无尽藏。DET理论不需要知道以太或曰空间媒质的具体构成，只需要它的光学性质。所以，空间媒质对星光会产生吸收和漫反射，只是地球大气和星际媒质的光学性质的自然推广，真的算不上什么假定。大气层和星际媒质和银河系之间的空间媒质的差别只是光学厚度的差别而已。我们所知道的所有光学媒质不管是气体液体还是固体，都是色散的，差别只是程度而已。

7. 按照他的经典DET理论，光谱相对移动（shift）z (defined as Delta lambda/lambda) 应该和lambda成正比，也就是说，不同的谱线，z 应该不同。但实验观测到的却是相同的z，对于某一个星球的所有谱线。（Doppler, cosmological and gravitational redshifts are independent of lambda.）这个著名的实验结果，连俺这个宇宙学外行都知道.

不对。实验结果和您所相信的正好相反。我在回答问题2时已经举出了非常明显的例子。比如说，射电类星体Quasar 0149+335 的三条谱线 Mg+, C3+, 和 H Lya 的红移分别是 0.82, 1.95 和 2.43。这么大的红移差别，根本无法解释为由于星体转动造成的。一般说来。不同谱线的红移应该不一样。实际情况不是实验证实了所有谱线的红移相同，而是大家相信了红移的多普勒效应解释，因此相信所有谱线的红移必须相同，于是将同一星体来的不同谱线的红移值平均，以这个平均值作为这一星体的红移，再根据多普勒效应解释计算其速度。许多红移数据索性直接列出速度而不是红移值。对小红移星体，简单平均不是太大问题。可是射电类星体不同谱线相差实在太大，没法平均，也没法解释，于是就宣布射电类星体“红移异常”，一如宣布宇宙中97%都是“暗物质”。不信您可以问问宇宙学家们，Quasar 0149+335 的速度是多少？依据的是三个红移数值中的哪一个？

8. The formula in Wang’s paper is in conflict with Hubble’s law. He is saying that Hubble’s constant should have dependence on lambda and delta lambda. He argues that the measurements of the Hubble constant have not been precise. I don’t think his formula is supported by any newer observational data.

是啊，uniform red shift 是 Doppler/gravitational red shift 的 signature.

所有的射电类星体数据都与哈勃定律相悖，但和DET理论不冲突。如上所述，Segal 和 Nicoll已经雄辩地推翻了哈勃定律的严格线性。（见上述reference）

9. qeff: 你的第一点：“1. 只能解释在光谱线宽度之内的红移，现在观察到的遥远星系的红移远远超过光谱线本身的宽度”对于DET是致命的。

谱线在dispersive medium内线宽增加，而peak的改变很小，远远小于线宽的变化。实验观测到远方星体的H（2p->1s）谱线的宽度为angstrom量级（自然线宽为fm量级），而红移z在0.16到3.5之间，相当于20到420nm的波长移动。因此DET预言的红移根本不可能解释观测到的如此巨大的红移量。只可能是多普勒效应。

这个问题我在回答问题1 时已经作了说明。凡是大红移的星体的红移测量，都有一个红移之前的波长的认定问题，这种认定非常不可靠，尤其是红移大到3.5 。困难的另一方面是这一类遥远星体的谱线数目非常少，而且谱线宽度也大，这就更增加了不确定性。这也可能是一个类星体会有好几个不同的红移值的可能原因，反映了对谱线在红移以前到底是哪一条线如何认定非常困难。另外，在这种困难的认定中，有一个从哈勃定律来的基本假定，就是红移和谱线宽度与波长无关。如果这个假定不成立，则原始波长的认定就根本不对。这个问题我在“An Experimental Method to Test DET ”一文中的第5部分有详细的分析。您不妨查一查这个星体红移测量的原文。这么大的红移属于上述第1个问题里面的第2类红移。理论上是属于宇宙边界的星体（如果其红移果真是3.5）。

这里我顺便说一下我对射电类星体的一般看法。射电类星体到底是什么东西，天体物理学界存在截然不同的看法。一种看法，也就是主流看法，认为射电体是宇宙边际的星体，根据是它们的红移值都非常的大。另一种看法认为射电体就在附近，理由是它们的视在“亮度”也就是能量密度都很大。我同意后一种意见。射电体的分布应该在空间上大致均匀，而不应该是分布在100亿光年以外的大爆炸宇宙边际的果壳上。理由如下：射电类星体的尺寸在一光年的数量级，比银河系小十万倍。可是他们的视在亮度非常高。如果以现在学界相信的红移作为距离的量度，则这些星体离我们的距离就应该在100 亿光年以外，这将意味着这些星体的绝对亮度比我们银河系的总亮度还要高一亿倍，而其半径却只有银河系的十万分之一。所以，其质量密度会比我们银河系的高出23个数量级。这就意味着宇宙壳层的质量密度比内部密度大23个数量级。这将带来两个问题：一，大爆炸理论的基本假定之一—宇宙物质分布均匀假设—将不成立；二，这将导致地心说。我的直觉是，类星体的谱线频率很可能就是射电源本身的固有频率，而不是原子光谱线经过红移以后的频率。射电体的红移很可能根本就是莫须有的。射电类星体到底是什么东西，我们其实并不知道。它们应该是和恒星完全不一样的天体。我的这个观点姑且当作一个猜想，挂在网上，立此存照。

再次谢谢各位对科学的关心和对我的工作的关心。