《解析天文学》应用图解：光传播实验与数学表达

周坚

《解析天文学》应用图解：光传播实验与数学表达

周坚/2017年7月11日

《解析天文学》创立于2009年3月8日，理论基础是发现于2008年6月29日的周坚定律，发现依据是1998年发现宇宙正在加速膨胀的高红移Ia超新星哈勃图。该图解以应用为主线，通过图形表达的形式，给我们展示一个用数学来探究宇宙的演练场，让我们体会用纸和笔来研究天文的乐趣。

说明：准备一个手电筒，一个米尺，一个牛皮纸，我们就能够做一个光传播实验。实验示意显示，光从手电筒发出，传播1米后，在牛皮纸上就会留下一个光点。如何表示这个传播了1米的光点呢？显然，我们可以依据光速绘制一个光传播的距离和时间一一对应的双重刻度轴，在轴上我们可以直观的找到该光点的对应位置。但是，这个位置的光点我们又该如何定义呢？引进一个新概念“米光”来定义这个光点是非常自然的表达。米光就是以米为单位的光传播距离特征光点，例如光传播1米所在处的光点称之为1米光，其特征是光传播距离1米，光传播时间1/c秒（光速分之一秒）。显而易见，现在我们已经将传播中的光转换成光点这么一个“点”，并且可以在刻度轴上显示，既然能够在刻度轴上显示传播中的光点，那么这个光点就一定能够用数学手段进行表达，就1米光为例，1米光的数学表达形式就是在1米光后面加一个竖杠，上方写出光传播的距离1米，下方写出光传播的时间1/c秒，即如图所示，如果用文字书写就在1米光后面加一个方括号“［］”，在方括号内依次写出光传播的距离1米，光传播的时间1/c秒，即1米光就写成1米光［1米；1/c秒］。这种表示方法有什么好处呢？光无论传播了多少米的距离，我们都能表达出它的特征光，比如传播了3米距离的光，我们就可以称之为3米光，数学表达形式见图示，文字就可以书写为3米光［3米；3/c秒］，又比如传播了6米距离的光，我们就可以称之为6米光，数学表达形式见图示，文字就可以书写为6米光［6米；6/c秒］，等等。如此一来，天文研究和宇宙探究就不仅变得极其方便，而且思路极其清晰。