科学来自球面

Science from the sphere

周坚每日解读一天文图

(Astronomy Picture of the Day Interpretation of the Zhou Jian)

作者：周坚

Author: Zhou Jian

（广西柳州市柳北区柳长路611号  2011年2月8 日 13237720248@163.com）

说明：美国航空航天局网站2011年2月6日新闻报道题：First Ever STEREO Images of the Entire Sun（笔者译：STEREO探测器的首个360度太阳全景图）。2011年2月8日，当笔者看到360度太阳全景图的一刹那，作为解析宇宙学创始人的笔者眼前一亮，啊！原来科学来自球面。看！这幅刚刚完成的“科学来自球面（Science from the sphere）”的图片生动地告诉我们，从观测的角度来认知宇宙是完全能够做到的。对恒星的研究来说，通过对太阳等恒星天体的观测研究竟而促使恒星物理学的诞生。同样道理，对宇宙的研究来说，通过对宇宙的天体集合以及宇宙微波背景辐射的观测研究竟而也促使解析宇宙学的诞生。是啊，我们是不能深入到恒星内部乃至恒星中心去观测它，但我们可以运用物理学的知识，以观测事实为基础，以理论分析为手段，研究恒星内部发生的各种物理过程以及结构和演化等等问题，这就是恒星物理学得以诞生的理由，而对于宇宙的探索来说也同样存在类似的过程，我们同样是不能（从理论上来讲是能够的）深入到我们所能观测到的宇宙（通常称之为可观测宇宙）的外部去观测它，但我们同样可以运用物理学的知识，以观测事实为基础，以理论分析为手段，研究我们所能观测到的宇宙（通常称之为可观测宇宙）以及我们所不能观测到的宇宙（通常称之为不可观测宇宙）的各种观测状态特征，这就是解析宇宙学得以诞生的理由。观测图片均来自NASA网站相关报道，可观测宇宙解析图来自周坚著《解析宇宙学》2009-A-020687。

解析宇宙学的简单介绍：解析宇宙学是从观测的角度出发将观测宇宙学与解析几何学进行有效交叉整合而形成的一个天文学分支学科，它的理论基础是周坚红移定律（该定律是基于1998年的两个小组研究高红移Ia超新星发现宇宙正在加速膨胀的观测事实于2008年6月29日发现的），它的基本思想是将观测宇宙学和解析几何学有效交叉整合在一起，建立坐标系，在坐标系上将宇宙观测现象这个观测对象和数、这个观测关系和函数之间建立起密切的联系，这样就可以对宇宙观测现象的研究归结成比较成熟也容易驾驭的数量关系的研究。借助于坐标系，用坐标表示点，而将宇宙观测现象就视作这个坐标点，用方程表示这个点所示的宇宙观测现象，通过研究方程来研究被观测对象的诸多性质，如此一来就为我们解决宇宙观测现象中的两大基本问题带来曙光，其一是在满足给定的宇宙观测基本条件下通过坐标系建立它的方程，并通过解方程获悉该宇宙观测现象的诸多观测性质以及观测状态，其二是通过方程的讨论，研究方程所表达的宇宙观测现象的诸多观测性质以及观测状态。当然了，解析宇宙学运用坐标法解决宇宙观测现象可以从两大基本步骤入手，其一是在空间上建立坐标系，把已知宇宙观测现象的观测条件“翻译”成代数方程，其二是运用代数工具对方程进行研究，把代数方程的性质用宇宙学语言叙述，从而获悉宇宙观测现象以及观测状态等问题的答案。总而言之，解析宇宙学是在宇宙观测现象与数学之间通过坐标系建立起来的相互“翻译”的桥梁或纽带，从观测的角度来说，它为我们人类认知宇宙开辟了崭新途径。

可观测宇宙解析图说明：据解析宇宙学中所述宇宙膨胀特征区域的ABCD划分法，就相对观测者所能观测到的可观测宇宙来说，宇宙学红移在小于0.01区域内的宇宙为均匀膨胀特征区域的宇宙，对应的球面半径范围是小于41.806 22758Mpc(1.3635624624亿光年)，并称之为A区宇宙；宇宙学红移在大于等于0.01至1.4142135624区域内的宇宙为加速膨胀特征区域的宇宙，对应的球面半径范围是从大于等于41.80622758Mpc(1.3635624624亿光年)至小于2473.4416338Mpc(80.674396130亿光年)，并称之为B区宇宙；宇宙学红移在大于等于1.4142135624至100区域内的宇宙为减速膨胀特征区域的宇宙，对应的球面半径范围是从大于等于2473.4416338 Mpc(80.674396130亿光年)至小于4180.6227583Mpc(136.356246240亿光年)，并称之为C区宇宙；宇宙学红移在大于等于100至∞区域内的宇宙为光速端均匀膨胀特征区域的宇宙，对应的球面半径范围是从大于等于4180.6227583Mpc(136.356246240亿光年)至小于4222.4289859Mpc(137.71980870亿光年)，并称之为D区宇宙。由此可见，在宇宙学红移等于∞所对应的观测极限距离以内区域的宇宙通常称之为可观测宇宙，而宇宙学红移等于∞所对应的观测极限距离以外区域的宇宙通常称之为不可观测宇宙。