《现代天文学---拓展宇宙》批评之5

春宵一刻你懂刻z

“2.大量星系”中，出现了很多不确定的因素。我得把关于这一部分内容的分析检查分拆开来发表了。
比如：1）“星云是夜晚天空中的暗色云团，不会随着时间的流逝而移动和改变”。这是明显错误的。2）把造父变星当作标尺来测量它和地球之间距离的方法。这个需要仔细分析和检查。这篇文章就先对这一点展开分析和检查。
一、如何确定星体与地球的距离？ 这是天文学中的一个基础问题。比如月亮离地球有多远？太阳离地球有多远？金星离地球有多远？这些，目前来说，有一个相对比较准确的测量方法，就是用光/无线电波，带着特殊的频率组合的光，从地球发射往那个星体，然后接收到反射回来的光，可以知道发射与接收之间的时间差，然后可以知道星体与地球之间的距离是多少。当然，这只能是一个近似值，而不可能是一个精确值，因为地球和星体都在运动中，而且光在地球与星体之间传播速度也不是完全统一不变的（，关于这一点如果想讨论，可以在别的地方进行）。但是如果是很遥远的星体，可能几光年之外的星体，也仍然可以用这样的方法，就是等多几年，还可以等，如果距离增加到几十光年、上百光年，还用这种方法，就不现实了，一个是等不起，另一个是不知道是否能成功接收并识别到反射的光。其它更加遥远更加众多的星体与地球的距离，就更加不能用这样的方法来测量了。
用星体发光的亮度来推测星体与地球之间距离的逻辑思路：人们发现同样的光源，在距离不同的接收器上会显示不同的亮度，而且这个变化是很有规律的。同样的光源的意思，就是光源发出的光是同样的，有同样的（绝对，其实这个也是相对）亮度。接收器在同样的距离接收光源发出的光，会有同样的（相对）亮度。接收器在更远的距离接收光源发出的光，会有更低的（相对）亮度。光源的（绝对）亮度、距离、接收（相对）亮度这三者之间的关系具体是怎样的数学关系，在此不涉及，但是，这个关系确定下来之后，对测量星体与地球的距离，就有了很大的帮助。接收（相对）亮度总是可以得到的，而且是每天都可以有，甚至在太空中的观测设备可以随时都有。星体与地球之间的距离，可以用其它的计算方式得到检验而使之更精确，而（大致）确定了这两个因数之后，就可以顺理成章地得到第三个因数，虽然也只能是近似的。
二、如何确定星体的绝对亮度？（天文观测只能得到相对亮度。）作者没有谈到如何确定星体与地球之间的距离，而只提到了“星云是夜晚天空中的暗色云团，不会随着时间的流逝而移动和改变”、“所有星云中的造父变星被认为位于同样遥远的距离”。作者这么写道：“其他天文学家认识到她的发现意味着如果（造父）变星的周期是已知的，那么就可以通过它测量星星的（绝对）亮度”，这里是否在暗示“已知造父变星的（明暗变化）周期，就可以知道该星的最高（绝对）亮度和最低（绝对）亮度”？我不得而知，但是看着像是最合乎逻辑的一个猜测。作者有提到：“1912年，李维特宣称造父变星的变化周期（变星变暗、变亮的周期）越长，行星的最大亮度越亮。”但是并没有说如何确定造父变星的（绝对）亮度。作者写的另一句话：“一旦变星的真实亮度被确定，把这种亮度和它外观上的亮度进行比较，这种比较将反应它距离地球的距离（光离观察者的距离越远，就显得越暗。从1英里以外看车头灯发出的光会比在半英里外看暗淡4倍）。”我不得不说，这有点循环论证的味道。
我的观念里面，如果想要“已知造父变星的（明暗变化）周期，就可以知道该星的最高（绝对）亮度和最低（绝对）亮度”成立，那么，就需要检查已知距离的造父变星的周期，与该造父变星已知的最高（绝对）亮度和最低（绝对）亮度之间的关系。而我们可以通过观测直接知道某个造父变星的周期（即使是近似的也是足够近似的），那么，问题就在于如何去得知该造父变星的距离，以及它的最高（绝对）亮度和最低（绝对）亮度。我们可以有万有引力定律来推知造父变星与地球之间尽可能精确的距离，然后还可以通过真实（绝对）亮度和观测（相对）亮度与距离之间的关系，推测真实（绝对）亮度，而且在相当大的范围内检验此关系的真实可靠性，来尽可能保证推测的结果尽可能接近事实。这里面会需要很多的微调，因为在不同尺度上的误差，是完全不一样的绝对值误差。
下一步，我想要聊一聊以下两个问题：
如何确定星体相对地球的运动速度？
多普勒效应如果能够完整地应用到光波上的话，应该发挥着正确正面的作用，而现实情况却是将天文学、宇宙学带入泥潭。