开天辟地-序

物理科学探疑-网友天空-系统观点-谭星军-开天辟地-序
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开天辟地

序

中国古代有盘古开天地的传说，传说人类的祖先盘古，用一把斧子劈开了天与地，然后用头顶着天，脚撑着地，年复一年，他的身体不断长高，天与地的距离也不断拉开。就这样过了四万八千年，天与地的距离变成了今天这个样子。西方也有类似的传说，只不过故事的主人公换成了上帝，上帝创造万物的时间也缩短到了7天。古老的传说反映了人类对于探索宇宙起源的渴望。事实上，人类探索宇宙秘密的脚步一刻也没有停止过，从“地心说”、“日心说”到“宇宙大爆炸假说”，随着科学技术的飞速发展，人类对宇宙的认识一次又一次地被推向前进。二十世纪初，射电望远镜被用于探索宇宙秘密，人类惊奇的发现，绝大多数星系光谱都存在“红移”现象，并且越远的星系光谱红移值越大。有人据此提出“宇宙大爆炸”假说，认为宇宙是由150亿年前发生的一次大爆炸形成的（也有人认为是200亿年或者是其它数字，总之，仅仅只是数字上的差别，没有太大的实际意义）。广义相对论的出现，更将时间、空间、物质揉在一起，有人说人类对宇宙的认识达到了前所未有的水平（事实上是空前的混乱）。许多人都在极力吹捧自己的观点，有的人为发现“黑洞”废寝忘食，见了骆驼硬说是马肿背；有的人为寻找“虫洞”挖空心思，甚至认为百慕大三角就是某个“虫洞”的入口，可以达到另外的宇宙；更有一些无聊的人，胡吹乱侃，唯恐天下不乱，等等等等，不胜枚举。对于这些雨后春笋般冒出的“学说”、“理论”，究竟应该怎么看呢？本文将从星系红移现象入手，全面、系统地论证宇宙大爆炸假说的不合理性，并提出新的宇宙观，揭示宇宙的本来面貌。作者既不打算把这篇论文做成包含“虫洞”、“宇宙常数”、多维空间等飘渺虚无、晦涩难懂的东西，也不打算引发“黑洞”存在与否的争论，仅仅打算以现有的现象和观测、实验结果为依据，加以分析推理，提出探索宇宙起源问题的新思路、新方法、新观点，为那些无聊的争议画上一个句号。倘若能起到抛砖引玉的作用，则足矣。

1、星系光谱红移的原因

20世纪初，当人们用望远镜观测银河系以外的星系时，发现绝大多数星系光谱都有红移现象，并且越远的星系其光谱红移值越大。有人认为星系光谱红移的原因是因为星系正在离我们远去，从而得出这样的结论：宇宙中所有的星系都是以某一个中心向外爆炸后形成的，越远的星系离开我们的速度也越大；所有的星系彼此都在分离，并且越远的星系相互分离的速度也越大。这里需要指出一点，我们银河系看起来就处于宇宙的中心位置上了。但银河系与其它星系并没有什么区别，我们在观测近处的星系时，也没有发现它们有相互分离的趋势，并且也没有证据表明近处的星系正在以某一个中心为起点向外膨胀。因此，“银河中心说”颇值得怀疑。但立即有人指出，“银河中心说”只是人们视觉上的错误而已，并千方百计证明这一点，功夫不负有心人，还真让他们找到了“原因”（尽管仍然不可信）。要想揭开宇宙秘密，“红移”现象就是一只最初的拦路虎。

那么，“红移”现象指的是什么呢？

多普勒效应指出，即如果波源离开接收者而远去，那接收者接收到的波的频率就会降低，反之则会升高。我们都有如下的经验，当鸣笛疾驶的汽车朝我们开过来的时候，笛声是高亢刺耳的；当车远去时，声调则变得低沉，这是因为声音的频率变高和变低所造成的，这就是声波的多普勒效应。

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上图所示是当波源远离我们运动时，观测者观测到的现象。假如观测者与波源的位置相对静止，他观测到波的波长是波的实际长度，即相邻两个波峰（或波谷）之间的距离；由于波源远离观测者而去，所以观测者观测到的波长变长了，换句话说也就是波的频率变低了。同样的道理，当波源向者观测者运动时，观测者会发现波的频率变高了。

大多数人认为，光也是一种波。根据多普勒效应，人们认为当光源离开观测者远去时，光波频率降低，这意味着观测到的波应该向红端移动，即光的频率减小发生“红移”；而当光源向着观测者运动时，这意味着观测到的光波频率升高发生“蓝移”。红移z的定义是：

式中λ是实验室光源的某一谱线波长，λ是天体的同一谱线波长。z>0，红移，波长增加；z<0，紫移，波长减小。在红移问题中，z都大于0，因而往往简单地把z作为红移的符号。z是无量纲的标量，习惯上又总是按照多普勒效应把z换算为相应的速度。将观测到的星系中某种原子发射的光与地球上同种原子发射的光进行频率比较，就可以确定“红移”的大小，从而确定光源正在以多快的速度退行。根据这一理论，当光源退行时，它的光谱应会整体“移动”，而不会出现一端移动得多另一端移动得少造成整个光谱被“不均匀拉宽”的现象。然而不幸的是，人们发现发生“红移”的星系的光谱被不均匀地拉宽了，即能量大的紫端“红移”量也小，能量小的红端“红移”量也大，这是多普勒效应无法解释的，从这里可以肯定的一点是，星系光谱的“红移”并不是由于星系的退行引起的。

红移现象是否由观测者自身的运动引起的呢？显然不是！因为如果红移现象是由观测者自身的运动引起的，那么我们将观测到与我们相向运动的星系光谱将发生蓝移，而与我们相背运动的星系光谱将发生红移，因为我们所在的银河系是按一定的方向旋转的，所以总应该有许多星系向我们迎面而来，还有许多星系正离我们而去。事实上有的星系光谱既有红移又有蓝移，而且同一个星系光谱还可能有不同的红移值，这都是无法解释的。更何况，虽然我们“坐地日行八万里”，但这么小的速度和光速比起来实在算不了什么，不至于影响观测结果。这就是说，我们在观测星系光谱红移时，观测者自身运动速度的影响完全可以忽略不计。这样看来，红移现象就只有两种解释：第一是星系正离我们远去，第二种是光子在穿越宇宙空间时速度变小了。若我们用第一种解释，则自然会得出宇宙大爆炸的结论。试试用第二种解释如何呢？

我们在光的粒子性中曾经讨论过光子与引力子的作用，但那是光子在同一瞬间与许多引力子作用，现在我们来讨论光子在同一瞬间与单个引力子的作用。在光的粒子性中，我们曾经指出，同一瞬间光子不可能吸收单独的一个引力子，但这并不是说光子不和引力子作用。

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如上图所示，我们用一上黄色的小球代表引力子，用绿色的小球代表光子。当一个引力子与光子作用后，它们形成一个混合体，由于这个混合体极不稳定，它会在极短的时间内裂变放出引力子重新形成原有的光子。虽然这个作用时间极短，但或多或少对光子的运动状态有一定的影响，说具体点就是必然引起光子运动速度减小。当然，单个引力子与光子作用对光子运动速度的影响极其微小，以致于我们根本不觉察不到，但当光子穿越漫长的宇宙空间时，多个引力子对光子的影响累积起来就很可观了。

很显然，假设引力子的质量是一定的，那么光子质量越大，受到引力子的影响就越小。那么光子运动速度的减小与什么有关呢？从上面的讨论中我们知道，光子运动速度的减小一方面与和它作用的引力子数目有关，和光子作用的引力子数目越多，光子的运动速度减小越明显；另一方面光子运动速度的减小和光子的质量有关，光子的质量越大速度减小量越小。很明显，光子穿越的宇宙空间距离越长与之作用的引力子数目就越多。也就是说，光子穿越的宇宙空间距离越长其速度越小。当然了，光子的速度越小看起来它产生的红移量就越大了。所以，可以简单地说，星系光谱的红移量与它离我们的距离成正比，星系离我们越远其红移量越大，星系离我们越近其红移量越小，这一点完全符合观测事实，也正是哈勃定律揭示的：星系离我们越远红移值越大，星系离我们越近其红移值越小。

既然光子与引力子作用后仍然是光子，可以认为光子与引力子仅仅发生了弹性碰撞，既然是弹性碰撞，我们知道，二者质量越接近光子损失的能量越大，二者质量差别越大光子损失的能量越小。所以，我们还可以得出这样的结论：不同质量的光子经过同一段距离后速度衰减量不同，质量大的光子速度衰减量小而质量小的光子速度衰减量大。这就是说，对红光和紫光而言，当它们以相同的初速度经过同一段宇宙空间后，红光的速度小于紫光的速度。由于不同频率(质量)光子的能量损失率不同，各种光子的速度衰减量差异将随着空间距离的增加而增大，这样星系光谱被“拉宽”的程度与其离我们的距离有关，离我们越远的星系其光谱被拉宽的程度也越大。这也就造成了离我们一定远处的星系光谱总是红端（质量小）的光子红移距离大，而紫端（质量）大的光子红移距离小。

2、宇宙的光学尺度（光学年龄）

上一节我们指出，光子在穿越宇宙空间时速度会逐渐减小。那么很自然，如果光子经过的宇宙空间距离足够长，光子的速度就会衰减为零。光子的速度为零，故其能量也为零，这样的光子我们当然也观测不到。于是，我们观测到的宇宙空间是有一定的尺度的，而这个尺度就是使可见光的速度衰减为零的空间距离，现在，有人说这个距离是150亿光年，也有人说是200亿光年，总之都没有实际意义。

需要指出的是，宇宙的光学年龄并非是一个固定值。前面我们指出，不同质量的光子在穿越相同的宇宙空间后的速度衰减率不同，质量大的光子速度衰减量小而质量小的光子速度衰减量大。这就是说，从同一个天体中发出的不同光子，最有可能被我们观测到的就是高能光子。不同质量的光子在宇宙中的传播距离不同，能量大的光子传播距离大而能量小的光子传播距离小，所以我们看到的极远处星系发出的光子大多是高能光子，这个星系发出的低能光子由于传播距离的增加而逐渐衰减以致于不能到达观测者，所以不会被我们观测到。也正因为从同一个星系发出的各种能量的光子中，红光的传播距离最短而紫光的传播距离最大（仅指可见光而言），引起我们误以为远处的星系其能量通常比近处的星系能量大得多（因为我们观测到远处的星系发出的大多是高能光子）。一些人甚至把远处的星系“能量大”作为支持宇宙爆炸假说的又一个“有力”证据，也牵强附会的太离谱了。

那么，有人会说了，既然不同能量的光子的传播距离不同，那么能量足够大的光子是不是可以传播到无限远处呢？显然，这是不可能的。光子作为一种粒子，它在宇宙空间的运动受到引力的作用，所以它的运动速度会逐渐减小，不可能运动到无限远处。我们都知道，微波是有一定的传播距离的，要想使微波传播到更远的距离，我们必须通过中继站。光子在宇宙空间中也是如此，将来人类能够在宇宙空间中通讯时，也许就要考虑建立空间中继站了。也正因为如此，不管我们处在宇宙中的什么位置，我们观测到的宇宙始终是有限的，是有一定的空间尺度的，可以简单地认为我们能够观测到的宇宙空间是以我们为中心，以一定的距离为半径的球体（可以认为是1501亿光年），也就是说，我们在一个方向上不会比另一个方向上看得更远（前提是我们假设宇宙中的物质大体上是均匀分布的）。而我们所能够观测到的宇宙空间范围不因为我们处在宇宙中的位置的不同而不同，当我们运动到目前所处的观测位置以外，我们也始终只能够看到150亿光年的宇宙空间。要想观测这个尺度的宇宙空间以外的宇宙空间，就必须派出飞船，飞越一定的空间距离，然后通过中继站传回150亿光年以外的宇宙空间的情况。宇宙的存在是无始无终的，宇宙空间是无限的。正因为宇宙空间是无限的，所以我们不可能认识整个宇宙。我们所能够认识的仅仅只是宇宙空间中微不足道的一小部分，而大多数人以为我们所认识的微不足道的这一小部分就是全部宇宙空间。

既然不同质量的光子在穿越相同的宇宙空间后的速度衰减率不同，质量大的光子速度衰减量小而质量小的光子速度衰减量大，这就必然引起一系列奇特现象：随着星系离我们越来越远，我们观测到星系光谱的红移值也越来越大，并且星系光谱中能量较小的光子所占的比例越来越小；当星系离我们足够远时，其光谱中能量小的光子由于速度衰减到零而不能为我们所观测到，此时我们观测到的是星系光谱中能量较大的光子；若星系离我们再远一些，则我们就完全观测不到了，而这个距离就是宇宙的光学尺度。可见用光学法观测宇宙空间尺度时有一个极限：150亿光年(也有人认为是200亿光年)。在这个尺度以外的星系发出的光子由于在没有到达地球时速度已经降低到零，所以这样的星系不可能被我们观测到，至少目前还没有办法观测到。

3、光子在引力场中的运动

万有引力定律指出，任何两个物体之间都存在引力作用，这个引力的大小与两个物体质量的乘积成正比，与物体之间距离的平方成反比。相对论指出：光子没有静质量，我们不能理解这一点，一般人大多认为光子不受万有引力的作用。但实验观测表明：星光在通过太阳附近时会受到太阳引力的作用而发生弯曲，这说明光子也会受到引力的作用。其实光子也有质量，当然会受到引力作用了，但光子受到的引力作用并不遵循万有引力定律。通常我们认为：处于引力场中的物质其加速度的大小仅与引力场的强弱有关，而与物质的质量无关。如在地球表面不管是1吨的物体还是1千克的物体，其加速度都是9.8米/秒。按照这样的推理，我们认为质量越大的光子在引力场中受到的引力作用也越大，质量越小的光子在引力场中受到的引力作用也越小，不论光子的质量如何，它们在引力场中的加速度都是一样的。但事实上并非如此。光子在引力场中受力情况的一个很明显的特点就是，引力场中光子的加速度就与其质量有关：质量越小的光子获得的加速度越大，质量越大的光子获得的加速度越小。事实上引力场也是有限场，处于引力场中的物质的加速度的大小与物质的质量是有关的（详见第五章）。

前面我们指出，光子也会受到引力作用。既然光子也受引力作用，那么很自然，光子在离开引力场时必然会被减速，在进入引力场时必然会被加速，在垂直于引力方向(或其它方向)运动时受引力影响其运动轨迹也会发生变化，当光子的运动方向和引力方向一致时引力就不再改变光子的运动轨迹。既然光子在离开引力场时会被减速，而且质量越小的光子速度衰减量也越大，那么星体发出的光就有不同的速度。一般而言，星体引力越强，其发出的光速度也越小；当星体引力足够强时甚至可能使一部分光子摆脱不了星体引力的束缚，产生“黑洞”现象。对同一星体而言，在它发出的光中，质量大的光子速度大，到达地球的时间也越早；质量小的光子速度小，到达地球的时间也越晚。我们通常认为不同频率的光同时到达地球，这其实是错误的。关于这一点我们可以用实验来证实。当星体发生爆发或其它异常时，总是能量较大的X射线或γ射线先被我们观测到，其次才是可见光，然后才是红外线。由于光子在穿越宇宙空间时速度逐渐减小，并且质量小的光子速度衰减得快，可以想象，在经过一段相当长的距离以后，质量小的光子速度已经衰减到零而质量大的光子速度不为零，这样我们就只能观测到质量大的光子。若星体离我们更远一些，则我们只能观测到质量更大的光子……，随着空间距离的增大，最终我们将看不到远处星体发出的光，这个距离就是我们现在认为的宇宙极限--150亿光年。人们在观测宇宙时总有一个错误想法：由于真空中光速不变，所以不管离我们多远的星系，只要足够亮就可以被我们发现。事实上宇宙空间并非真空，光子在其中穿行时速度会逐渐减小，所以任何星系发出的光只能传播一定的距离，也正因为如此，不管我们在宇宙中任何地方，始终只能看到有限的宇宙空间。

前面我们指出，光子在宇宙空间运动速度会越来越小直到速度为零。那么，宇宙空间中会不会堆积越来越多的光子呢？不会的！光子并不是一种独立存在的粒子，在一定条件下它可以转化为其它粒子，它仅仅是物质存在的一种形式而已，而当光子速度为零以后，它必然转化为别的粒子，尽管我们目前并不清楚这一转化是如何发生的。宇宙中的光子和其它物质一样，始终处于动态平衡中。1823年，德国哲学家亨利希·奥伯斯提出了著名的“奥伯斯佯谬”。他指出，如果宇宙是无限静止的和均匀的，那么观察者每一道视线的终点必将会终结在一颗恒星上。那么我们不难想象，整个天空即使是在夜晚也会象太阳一样明亮。有人提出反驳：远处恒星的光线被它经过的物质所吸收而减弱。其实这看似有理的反驳是站不住脚的，因为吸收光线的物质将最终被加热到发出和恒星一样强的光为止。无限静态宇宙只有一种情形能避免夜空象白天一样明亮，那就是：恒星不是在无限久远以前就开始发光。在这种情形下，光线所经过的物质尚未被加热，或者远处的恒星光线尚未到达地球。实际上，奥伯斯佯谬的错误之处在于：第一，任何星体发出的光只能到达有限远处而不是无限远处，这就决定了有些区域亮度大而有的区域亮度小；第二，光子在宇宙中的寿命是有限的，它并不能从产生以后永远存在下去，这就决定了某一个宇宙空间在这一瞬间可以很明亮而在下一个瞬间可以很暗，总体来说是处于一种动态平衡之中；第三，任何星体发光是有一定的时间的，当星体消亡以后它就不再发出光子，所以宇宙中的星体并不是同时发光的。正是基于以上原因，整个宇宙不会被均匀照亮。

4、星体引力与“黑洞”现象

“黑洞”这个词是近百十年才有的，在牛顿发现了万有引力定律以后才产生的。一般人认为，所谓的“黑洞”，就是使可见光甚至一切物质不能逃脱的星体。按照人们最初的想法，当一个质量足够大的致密天体的引力足够强时，甚至连光子也不能逃脱其引力的控制，这样从星体内部发出的光根本到达不了外界，因而整个星体看上去是黑暗的一团，人们把这种星体叫做“黑洞”，因为任何物体到了“黑洞”附近都无法逃脱，所以人们把“黑洞”叫做宇宙中物质的坟墓。后来人们观测到黑洞可以向外发出很强的X射线和γ射线，并且也有人指出“黑洞”并不是一个只进不出的星体，它也会向外抛射物质等等，对“黑洞”的认识丰富了许多，但仍然不够。那么，什么是“黑洞”呢？

“黑洞”现象的产生有两种原因，一是由于距离因素造成的，我们称之为“距离黑洞”，另一种是由引力作用产生的，我们称之为“引力黑洞”。就一般我们观测到的“黑洞”现象而言，以上两种因素或多或少都有。那么，这两种“黑洞”现象有什么区别呢？如前面我们所述，由于从星体发出的光在宇宙空间中传播时其速度会逐渐减小，所以我们只能观测到宇宙中一定距离的星体，而在这个距离以外的星系由于发出的光到达不了地球而不能被我们观测到，对我们来说，这些星系就相当于一个个的“黑洞”，当然这对我们没有实际意义。前面我们说过，宇宙的光学尺度实际上是星系中能量最大的光子的传播距离，由于不同质量的光子的传播距离不同（质量小的光子传播距离较小而质量大的光子传播距离较大），所以同一个星系发出的光中不同能量的光子传播距离也不同。这就是说，从同一个星系发出的光会随着星系离我们距离的变化而变化，如果星系离我们足够远，那么我们将首先观测不到该星系发出的无线电波；若星系离我们再远一些，我们将观测不到该星系发出的红外线；若星系离我们再远一些，我们将观测不到该星系发出的可见光；若星系离我们再远一些，我们将观测不到该星系发出的紫外线、X射线等高能光子；若星系和我们的距离等于或大于某一极限值时，这个星系对于我们来说就是一个真正的“黑洞”了。从这里我们可以看出，过去我们认为的“黑洞”仅仅是使可见光不能逃脱的星体，实际上星体对不同能量的光子的作用是不同的，所以我们过去认为的“黑洞”仅仅是狭义上的“黑洞”－－狭义上的“黑洞”仅仅指使可见光不能逃脱的星体；而广义上的“黑洞”则是指一定能量的光子不能逃脱的星体，这里一定能量的光子可以是无线电波、红外线、可见光也可以是紫外线、X射线、γ射线等高能光子。当然了，如果一个星系发出的可见光不能到达地球，那么它发出的无线电波、红外线一定到达不了地球。表现在星系光谱上，可以简单地这样认为，当一个星系逐渐离我们远去时，它的光谱也将由无线电波到γ射线“逐渐变黑”（逐渐被我们观测不到），而当星系离我们的距离等于或大于某一极限值时，该星体的光谱将完全变黑－－完全为我们所观测不到，从而使该星体成为一个“黑洞”。也就是说，当星体离我们的距离逐渐增加时，速度衰减到零的光子将从依次无线电波开始逐渐过渡到红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等。宇宙中星系光谱的红移绝大多数都是由“距离黑洞”现象产生的。要特别注意的是广义上的“黑洞”甚至可能非常亮，可以被我们肉眼看到，但在无线电波段、红外线波段却观测不到，也就是说，这种类型的“黑洞”仅仅是无线电波、红外线由于距离的原因致使速度衰减为零而不能被我们观测到，但可见光的速度仍大于零因而可以被我们观测到。可能很多人并不会怎么关心“距离黑洞”现象而对“引力黑洞”特别感兴趣，下面我们就来分析“引力黑洞”的产生。

前面我们指出：当星体的引力逐渐增强时，总是质量较小的光子逃脱不了星体引力而质量较大的光子则可以摆脱星体的引力，并不是所有的光子全部被吸入星体中。很显然，当星体引力逐渐增强时，摆脱不了星体引力光子将依次从无线电波开始逐渐过渡到红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等。这一点与我们前面介绍的“距离黑洞”相似。既然距离和引力因素都能产生“黑洞现象”，那么这两种因素产生的“黑洞现象”有什么区别呢？最大的区别在于：在距离现象产生的“黑洞现象”中，如果高能光子不能被我们观测到则能量较低的光子一定不能被我们观测到。举个例子来说，如果我们不能观测到从某一星体发出的可见光仅仅能观测到X射线，则我们一定观测不到从该星体发出的红外线、无线电波。而在引力因素造成的“黑洞现象”中，如果星系的引力强到使可见光不能逃脱，但并不意味着我们观测不到从该星系发出的红外线和无线电波，造成这一现象的主要原因是引力场是有限场（我们将在第五章详细讨论）。这里只需要明白，在引力因素造成的“黑洞现象”中，即使星系的引力强到使可见光或X射线不能逃脱的程度，仍有少量的无线电波、红外线“漏网”逃出星系。正是由于这个原因，离我们很近的星系即使其引力足够强，也形成不了“黑洞现象”，因为它总有一部分“漏网”的低能光子到达地球。这里我们指出，单纯的引力作用形成不了“黑洞现象”，至少形成不了以前我们所认为的“漆黑的一团”的“黑洞现象”；要形成“黑洞现象”，星系离我们的距离必须足够远。事实上讨论到这里，需要特别指出的是，所谓的“黑洞”并不是一种“星体”类型或者说是引力极大的“星体”，它只是引力和距离－－更多的是距离因素造成的一种视觉现象或者说是一种天文现象，也正因为如此，我们把它称之为“黑洞现象”而不是称为“黑洞”。应该明确指出：“黑洞现象”是与星系光谱的红移紧密相连的。若某一星体的光谱不存在红移现象，则它一定不是“黑洞”；若某一星体的光谱存在红移现象，则它可能是“黑洞”也可能是距离因素造成的。特别需要着重指出的是，以上讨论的都是理论上的“黑洞”，实际中的“黑洞”并非如此。比如当星体引力强到红外线光子不能逃脱时，并不是所有的红外线光子都不能摆脱星体引力，仍有少部分红外线光子可以摆脱星体引力，只不过“漏网”的光子数量极少罢了。

既然“黑洞”不是一种星体类型，那么各种各样的寻找“黑洞”的办法无异于水中捞月、竹篮打水。那么，“黑洞现象”是不是观测不到呢？不是的！举个例子来说，当星体离我们足够远时就会产生明显的“黑洞现象”，但是大多数人对此并不感兴趣，他们更感兴趣的是在离我们较近的宇宙空间中发现所谓的“漆黑一团”的“黑洞”。就按照这种观点，我们来看一看在离我们较近的空间中星体的引力足够强时会产生怎样的情况。如果离我们较近的空间中存在着一个引力足够大的星体，因为这个星体离我们足够近，所以从这个星体发出的所有光子速度都不会衰减到零，也就是说我们不用考虑这个星体的“距离黑洞”现象，距离因素对我们的分析影响很小或者可以认为没有。当这个星体的引力足够强，假设使可见光逃脱不了时，由于有少数可见光、红外线、无线电波仍然“漏网”逃脱，所以我们仍然可以观测到从这个星体发出的可见光、红外线和无线电波，该星体不会变成“漆黑的一团”。但是，从该星体光谱中我们可以看出它与一般引力较小的星体光谱有一些区别。任一星体发出的光中，各种能量的光子的强度都有一定的比例，如果星体的引力足够强，必然使较多的能量较小的光子不能逃脱星体引力，所以这个星体发出的光中，能量较小的光子强度也偏小（这是指相对其它星体而言）。在我们观测的较近的宇宙空间中，如果我们观测到某个星体发出的光子中能量较小的光子强度明显偏小，则可能该星体的引力相当大，但是并不会形成“漆黑一团”的“黑洞”，除非它离我们足够远。

5、类星体

一个很明显的事实是：宇宙中离我们越远的星体能量越大。有人把这作为支持宇宙大爆炸的依据，认为：若宇宙中物质是均匀分布的话，则在我们银河系或其周围就应该有中子星或脉冲星存在。为什么我们在近处发现不了中子星或脉冲星呢？一些人看见远处的星体发出的光中含有大量的X射线或γ射线成分，就推测此类星体存在着目前尚不为我们知道的能量源，这种观点未免有些片面。实际上宇宙中大部分恒星的能量都差不多，能量特别大的和能量特别小的只是极少数，恒星的能量呈中间多、两头少的分布态势。从远处的恒星发出的光，在经过漫长的宇宙空间以后，能量小的光子由于速度衰减率大而停了下来，不被我们观测到；只有X射线和γ射线才能到达地球。所以我们观测到该星体的光子中，X射线和γ射线占有很大的成分，以致于我们误认为这类星体只向外发出X射线和γ射线。实际上这类星体也向外发射可见光和红外线，但是可见光和红外线由于速度衰减到零故我们观测不到。这就导致我们观测到极远处的星体，其颜色通常是蓝色或紫色，事实上可能和该星体的真实颜色相差极大。这说明我们看到的星体的颜色未必就是星体的真实颜色，星体的颜色是由其自身能量状况和离我们的距离决定的，星体离我们的距离越大往往使其颜色中的蓝色和紫色成分增加。如何解释类星体离我们那么远而其发射的X射线和γ射线又是如此强烈呢？只有两种可能：第一，类星体能量非常大，向外发出的X射线和γ射线非常强；第二，类星体离我们并没有原先认为的那么远，类星体光谱的红移是由类星体的引力造成而并非由距离因素造成的，我们认为这两种因素都有。因为如果类星体离我们非常远，那么我们观测到其向外发出的X射线和γ射线就不可能很强，那么为什么类星体有较大的红移呢？这说明类星体的引力很大，在类星体强大引力场作用下光子速度衰减很快，故类星体光谱的红移值也很大。这就启示我们：星体光谱产生红移可能是距离因素造成的也可能是引力因素造成的，红移值大的星体未必就离我们远。如何区别星体的引力红移和距离红移呢？对观测者而言，首先，由距离因素造成红移的星体发出的光不可能很强，而由引力因素造成红移的星体发出的光往往很强；其次，由距离因素造成红移的星体发出的光中能量小的光子（如红外线）往往很少或没有，而由引力因素造成红移的星体发出的光中能量小的光子（如红外线）往往占有相当大的成分。类星体的发射光谱和吸收光谱的宽度不同，通常吸收光谱的宽度比发射光谱窄，为什么呢？我们知道，吸收光谱是由于光子经过大气后产生的，说明类星体周围也存在气体。光子从高温星体内部发出以后，总有一部分光子没有被气体吸收而直接射向宇宙空间，这些光子形成发射光谱；还有一部分光子与气体作用，在与气体作用后，频率(质量)大的光子损失的能量大而频率(质量)小的光子损失的能量小，光子离开类星体在宇宙空间中运动时，则是频率(质量)大的光子损失的能量小频率(质量)小的光子损失的能量大，总的看来各种频率的光子速度差别减小，所以其谱线红移值也较发射光谱小。实际上类星体的吸收光谱还可能有几种不同的宽度。

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