《解析天文学》应用图解

周坚

《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。

周坚

《解析天文学》应用图解/2017年7月11日

光传播实验与数学表达

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。

周坚

《解析天文学》应用图解/2017年7月13日

伽利略最早测光速实验的数学表达

说明：1607年，伽利略进行了最早的测量光速的实验。他让两个人分别站在相距一英里的两座山上，每个人拿一个灯，第一个人先举起灯，当第二个人看到第一个人的灯时立即举起自己的灯，从第一个人举起灯到他看到第二个人的灯的时间间隔就是光传播两英里的时间，用路程除以相应的时间就是光传播的速度。实验虽然失败了，但这种测量光速实验能否用图形的形式表达出来呢？显而易见，在解析天文学创立之前没有这个先例，但在解析天文学创立之后的现在我们竟然能够实现这种想法。依据光速分别绘制两个举灯人的光传播距离与光传播时间一一对应的双重刻度轴，在双重刻度轴上分别找到1.6千米(1英里)的光点的对应位置。但是，这两个位置的光点我们又该如何分别定义呢？同样的问题，在解析天文学创立之前没有这个先例，但在解析天文学创立之后的现在我们竟然能够实现这种想法。依据米光这个以米为单位的光传播距离特征光点的概念，我们很容易获得这两个位置光点的定义，它们都是1.6千米光（1英里光），用数学表达式的方式来表达就如图所示，用文字书写就是1.6千米光［1.6千米；0.534×10-5秒］，最后我们再依据题意将它们进行加法运算，如图所示，由此获得实验的实际结果，3.2千米光［3.2千米；1.068×10-5秒］。总而言之，引进以米为单位的光传播距离特征光点的米光概念，不仅能够真实反映光传播过程中的每一个细节特征，而且还能够进行有效运算，这真是不仅为我们研究天文带来极大的应用方便，而且还让我们有了极清晰的分析思路。

周坚

《解析天文学》应用图解/周坚/2017年7月17日

说明：1962年5月9日，美国麻省理工学院进行了第一次用激光照亮另一星体——月球的实验，用一台带有48寸望远镜的激光器成功地向月球发射光波并返回来。这次试验将在地球上发射激光到月球表面安装的镜面反射器上，通过记录发射和反射激光的时间就可以算出月球与地球的距离。根据测算，月球距离地球平均为384401公里。月球轨道呈椭圆形，近地点平均距离为363300公里，远地点平均距离为405500公里。在解析天文学创立后的今天，就让我们看看该理论在该实验中为我们带来了那些奇妙现象吧。应用解析天文学理论，对于这个地月距离精确测量实验，我们不仅可以用图形的形式和数学表达的形式来反映（具体反映情况详见《解析天文学》应用图解：地月距离精确测量实验的天文意义），而且还能够发现一个非常有趣的奇妙现象，那就是在这个实验中，除了光传播的起点和终点，其它所有传播过程中的特征光点都具有时间延续性，即相对任何一个特征光点，它们都具有它们所对应的过去时、现在时和将来时，就如同传播到月亮上的月亮光点384401千米光，如果它就是我们说的现在进行时的现在，那么相对它的过去就是发射段的光传播过程，而相对它的过去就是返回段的光传播过程。由于光传播的速度太快，这种自然现象都是瞬间完成，因此我们不可能太去注意和研究这种自然现象，但在研究天文和探究宇宙的时候，这种自然现象就显而易见了，在天文研究和宇宙探究的时候，我们必须重视这种自然现象，只有这样，宇宙的过去、现在和将来就能够通过无数天体光的完整传播过程的研究而得到正确的判定，这就是这种自然现象的天文学意义之所在。

周坚

《解析天文学》应用图解/周坚/2017年7月20日

说明：太阳光，认识太阳光，好像我们不认识太阳光似的，要知道我们天天看到太阳光，我们还知道太阳光从太阳传播到我们面前历时大约8分20秒，日地距离平均1天文单位，除此之外，我们还能知道什么呢？我们是否能够用数学语言来描述太阳光吗？我们不得不说，在解析天文学诞生之前根本就没有想过，但在解析天文学诞生后的今天，我们可以用数学语言来描述太阳光，太阳光的数学表达式详见《解析天文学》应用图解：太阳光的数学表达方式。通过应用解析天文学理论来理解太阳光，我们会发现解析天文学将从太阳发出并传播到地球的“光”转换成一个“点”的传播，让我们明确了我们所看到的太阳光具有鲜明的特征，依据米光的概念，1天文单位光就是以天文单位为单位的光传播距离特征光点，它对应的光传播距离是1天文单位，对应的光传播时间是500秒（8分20秒），对应的距离模数是-31.57等。让我们好好想一想，传播了1天文单位的太阳光能够用“点”和“数”来表达，那宇宙中所有自发光天体所发出并传播了1天文单位距离的光就不难用这个点”和“数”来表达它们的特征吗，想象一下吧，这种传播中的“光”转换成传播中的“点”，并用“数”来表达的自然想象，推广到天文学研究中当中，其天文学意义是何等的重大，宇宙的轮廓将清清楚楚地呈现在我们面前。