空間膨脹與星系移動的分別?

[Wah!!]

While the light source is acclerated by some force, but not by space expansion, we also can observe the light become redder and redder.
Then how can we distinguish them?

星系的局部運動的確令數值不成一條完美的直線,星系的坐標會有
些零散,但搜集的星系樣本夠多,零散就會平均掉,給出一條一直線
,直線斜率就是哈伯常數H。

我知道呢幅圖, 但係科學家點樣肯定在直線上的星系不是由於某種力在為星系加速, 而是由於空間在膨脹?
空間本身是虛無的, 我們怎樣可以在空間上畫上刻度, 然後看到它在膨脹呢?

[quantumkit]

While the light source is acclerated by some force, but not by space expansion, we also can observe the light become redder and redder.
Then how can we distinguish them?

星系的局部運動的確令數值不成一條完美的直線,星系的坐標會有
些零散,但搜集的星系樣本夠多,零散就會平均掉,給出一條一直線
,直線斜率就是哈伯常數H。

我知道呢幅圖, 但係科學家點樣肯定在直線上的星系不是由於某種力在為星系加速, 而是由於空間在膨脹?
空間本身是虛無的, 我們怎樣可以在空間上畫上刻度, 然後看到它在膨脹呢?

after you have repeated the same question many times...I realized you are asking a much deeper question...mm....I need to think about that [茶] ...should ask my office-mates if they know what they are actually doing [萬年奸臣]

[Wah!!]

其實呢個問題使我常想起 "刻舟求劍" 呢個成語 (雖然未必很貼切)

[WFPC2]

While the light source is acclerated by some force, but not by space expansion, we also can observe the light become redder and redder.
Then how can we distinguish them?

星系的局部運動的確令數值不成一條完美的直線,星系的坐標會有
些零散,但搜集的星系樣本夠多,零散就會平均掉,給出一條一直線
,直線斜率就是哈伯常數H。

我知道呢幅圖, 但係科學家點樣肯定在直線上的星系不是由於某種力在為星系加速, 而是由於空間在膨脹?
空間本身是虛無的, 我們怎樣可以在空間上畫上刻度, 然後看到它在膨脹呢?

after you have repeated the same question many times...I realized you are asking a much deeper question...mm....I need to think about that [茶] ...should ask my office-mates if they know what they are actually doing [萬年奸臣]

請問宇宙膨脹的速率和星系在空間的漂流速度又分別是用甚麼單位來表示呢?

兩者之間會有分別嗎?

[漫不經心]

[WFPC2]

While the light source is acclerated by some force, but not by space expansion, we also can observe the light become redder and redder.
Then how can we distinguish them?

星系的局部運動的確令數值不成一條完美的直線,星系的坐標會有
些零散,但搜集的星系樣本夠多,零散就會平均掉,給出一條一直線
,直線斜率就是哈伯常數H。

我知道呢幅圖, 但係科學家點樣肯定在直線上的星系不是由於某種力在為星系加速, 而是由於空間在膨脹?
空間本身是虛無的, 我們怎樣可以在空間上畫上刻度, 然後看到它在膨脹呢?

after you have repeated the same question many times...I realized you are asking a much deeper question...mm....I need to think about that [茶] ...should ask my office-mates if they know what they are actually doing [萬年奸臣]

請問宇宙膨脹的速率和星系在空間的漂流速度又分別是用甚麼單位來表示呢?

兩者之間會有分別嗎?

[漫不經心]

其實呢個問題使我常想起 "刻舟求劍" 呢個成語 (雖然未必很貼切)

我唔係識好多成語,只是知道懂得問題是一件好事,
但得分得清那些真正具啟發性?那些是故弄虛玄?

[quantumkit]

請問宇宙膨脹的速率和星系在空間的漂流速度又分別是用甚麼單位來表示呢?

兩者之間會有分別嗎?

[漫不經心]

think of Hubble constant, H = a_dot / a
where a is the scale factor which is dimensionless
although H has a unit of km/s /Mpc which is in fact "per unit second"

we define a = 1 for the size of present universe

I guess the rate of expansion, 宇宙膨脹的速率 is simply a_dot, so the unit is 'per sec' or 'per year' etc

For 星系在空間的漂流速度, I think the logical unit is km/s, just like stars. But the speed in 'km/s' is not a measurable quantity unless you are using some geometric methods (e.g. parallax ). If reshift is used, z is a measurable quantity, in which 1+z = 1/a = ratio of received to emitted wavelength of certain light.

*** following may be wrong...

To get the value in unit of km/s, we may need the formula 1+z = sqrt( (1+v/c) / (1-v/c) ) if I remember correctly or some complicated formula that taken account of some cosmological effects...anyway...the speed solved in this the "doppler shift" formula imply we are using the "proper" distance. so we need a correction factor for distance we measured for the x-axis as well

*** end

the complication is that distance, time and speed may have different assumptions and meanings for each type measurement...so people need to make clear how they interpret these quantities and also make sure the calculation is consistent...@_@

[sptfung]

為什麼大家不嘗試去找本general relativity 的 textbook讀讀？

以前睇過一D通識書, 睇完都唔能夠理解呢次想問的問題(因為無提及兩者的分別).
再深入的書, 就可能連本書都未必睇得明.
曾經問過MCC教授, 可能佢當時唔係好明我問乜, 所以亦不得要領.

我相信呢個問題的答案, 未必需要好高深的數理計算才能理解(如果肯定的答案現時存在), 如果有人睇過書知道答案, 希望可以係度為我解答一下啦!

其實老實講 (無惡意)
唔識數學真係好難討論general relativity
因為好多physics, maths 既 concept 好難用文字去表達
所以我諗就算你再去問其他professor結果好大機會係一樣

一係佢唔知你講緊乜
一係你根本問錯問題 (較大機會)

所以，就算呢度有人答你
你都可能只係「以為」自己明左
其實根本grab 唔到重要physics, maths concept...

[sptfung]

Galileo wrote:"the universe is written in the language of mathematics".

我都想講得明畀你聽,
但我知道自己做唔到。

[Wah!!]

我深信無論多深奧的物理, 除了要依靠數學作為工具, 也要依靠實際觀測.
我第一個問題的重點是在於實際觀測方面, 是如何把兩種距離變化的來源分辨出來, 所以相信不必需要深奧的數學和公式也能表述出當中的概念.
可能, 這種想法不正確吧?

P.S. 我也不預期論壇上一定會有人會答到我, 或者能使我理解. 另外, 我覺得未必個個理解我問緊乜, 等於當年問教授時, 佢都一時之間未get得到我問乜.

[WenXP]

我知道呢幅圖, 但係科學家點樣肯定在直線上的星系不是由於某種力在為星系加速, 而是由於空間在膨脹?
空間本身是虛無的, 我們怎樣可以在空間上畫上刻度, 然後看到它在膨脹呢?

我有一點看法, 不肯定對不對, 請大家指教.

先來一些"事實":
A. 宇宙學三大假設之一: 各向同性.
B. 廣義相對論從狹義相對論及等價原理出發, 推論出時空可被物質扭曲.
C. 多普勒效應令移動中的星系有紅移現象

當哈勃觀察到星系紅移現象, 大家立即建構宇宙模型去解釋.
模型1. 宇宙之初發生了某一件或多件事情, 導致各星系有規則地建立了初速, 至今星系仍繼續移動.
模型2. 有一種未知的力量有規則地把星系扯動.
模型3. 空間不斷膨脹.

模型1和2應用了C但不符合A. 模型3應用了B+C且符合A. 因此模型3暫時勝出. 將來或許有更佳的模型取代模型3.

[Wah!!]

問題:
紅移這一個現象, 是源於我們在進行光源移動/接收器移動的實驗觀測到的.
我相信(只是相信)這里的"移動"是物體之間有相對運動, 中間的空間(假設?)沒有膨脹或收縮等變化的.
模型3 的空間有變化, 為什么仍可以用到C這一項呢? 這里是否有點兒跳了步?

[Wah!!]

問題2:
模型3是廣被接受的一個對於宇宙宏觀的理解. 它在一個較小尺度之下, 能否透過實驗或觀測可重覆地被觀測到?
或者只是一個像黑盒模型, 不能用小尺度的實驗或觀測去測量空間膨脹的存在?

[WenXP]

問題:
紅移這一個現象, 是源於我們在進行光源移動/接收器移動的實驗觀測到的.
我相信(只是相信)這里的"移動"是物體之間有相對運動, 中間的空間(假設?)沒有膨脹或收縮等變化的.
模型3 的空間有變化, 為什么仍可以用到C這一項呢? 這里是否有點兒跳了步?

模型3裏, 即使兩星系純粹隨空間膨脹而互相遠離, C仍然成立. 推算過程如下:
1. 寫出時空模型(metric)
2. 定參考系統於其中一個星系(星系A)
3. 計算從星系A觀測到的星系B的速度v
結果是v大於零, 方向是遠離, 於是有C.
我承認這是理論上的說服, 而非直接觀測/實驗上的說服. 事實上空間的膨脹只有在極大尺度的空間才表現明顯, 而人類暫沒能力建立跨星系式的大型實驗室.

我沒能力只用概念便把事情說清楚(我認為是我沒能力而已. 可能有人能夠). 以上半數學半物理的解釋你覺得OK嗎?

[WenXP]

問題2:
模型3是廣被接受的一個對於宇宙宏觀的理解. 它在一個較小尺度之下, 能否透過實驗或觀測可重覆地被觀測到?
或者只是一個像黑盒模型, 不能用小尺度的實驗或觀測去測量空間膨脹的存在?

如上所說, 時空膨脹不是地球尺度的實驗室可以直接驗證. 所以你說那是黑盒模型也不為過.

曾有人做過以下實驗: 透過量度三個山峰之間的距離, 估算空間曲度, 結果算出的曲度為零. 是尺度太小, 還是宇宙空間真的絕對平坦? 普遍認為是前者.

[Wah!!]

嗯... 看來由於人類的渺小, 宇宙模型只能是科學家們的一種信念, 唯一的實驗也就是整個宇宙本身, 不能像一些簡單的理論可以重複實驗進行驗証.

"空間膨脹" 或者 "空間膨脹會造成紅移" 這些結論, 都是在某些信念下產生的, 並不是人類實驗室可以証明的.