庆祝解析宇宙学诞生三周年之带来三大转换理念

解析宇宙学创始人　周坚

2012年3月8日

 

解析宇宙学是依据周坚红移定律来研究相对观测者对宇宙进行观测以及观测现象和作为一个唯一整体的宇宙的整体观测特征，它继承相对论的思想衣钵，借助数学工具实现了宇宙的观测现象向观测点转换、观测特征向观测方程转换、从单纯的观测研究向严格的数理分析转换。几乎所有的宇宙奥秘都隐藏在周坚红移定律之中，都隐藏在解析宇宙学那严谨的数学逻辑之中。

一、宇宙的观测现象向观测点转换

宇宙的观测现象向观测点转换是实现用数学，即代数来研究宇宙的最重要的转换理念，这一转换推开了一扇用代数来理解宇宙，用方程来研究宇宙的，可以用宇宙数学这个名词来描述的宇宙大门。

在解析几何学中，我们借助于坐标系，用坐标表示点，而直观的几何图形就视作这些点的集合，并列出它的方程，从而将直观的几何图形与抽象的代数方程联系起来，实现了对几何图形的数理分析。其实，在解析宇宙学中，它的创立者沿用了同样的思路和方法来研究宇宙，即借助于坐标系，用坐标表示点，而宇宙观测现象就视作坐标这个点，而这些“点”的集合就是我们所要研究的宇宙对象，这是一种观念的转换，是我们人类理解宇宙质的飞跃。列出它们的方程，从而就将我们从单纯的观测宇宙所看到的宇宙现象与抽象的代数方程联系起来，为数理分析我们所观测到的宇宙打下坚实的理论基础。

二、宇宙的观测特征向观测方程转换

在实现了宇宙的观测现象向观测点转换之后，接下来的转换就是如何将宇宙的观测特征转换为观测方程了。如何列出它们的方程，如何将单纯的观测特征与抽象的代数方程联系起来，用数理分析方法来研究我们所观测到的宇宙呢？要知道这是实现数理分析宇宙的关键所在。

看！它的创立者就是这样实现宇宙的观测特征向观测方程转换的。

1929年，美国科学家哈勃（Edwin P. Hubble）（1889～1953）发现哈勃定律为实现宇宙的观测特征向观测方程转换埋下伏笔。

1998年，荣获2011年诺贝尔物理学家的美国科学家索尔·珀尔马特（Saul Perlmutter）、拥有美国和澳大利亚双重国籍的科学家布赖恩·施密特（Brian P. Schmidt）和美国科学家亚当·里斯（Adam G. Riess），这三位科学家发现宇宙正在加速膨胀为实现宇宙的观测特征向观测方程转换打下基础。

2008年，2008年6月29日，中国科学家周坚基于宇宙正在加速膨胀的进一步深入研究发现周坚红移定律为实现宇宙的观测特征向观测方程转换画上句号。周坚红移定律的发现让我们人类苦苦琢磨猜测了整整80个年头，从1929年的美国科学家哈勃发现哈勃定律到2008年的中国科学家周坚发现周坚红移定律，整整历时80个年头，整整琢磨80个年头，整整猜测80个年头，80个年头！

随着周坚红移定律的发现，通过周坚红移定律的直接应用，宇宙观测特征的观测方程出现了，它们自始至终都是周坚红移定律的应用延伸，最终还延伸到力学领域，发现了在非宇宙学尺度上与牛顿万有引力定律极高度的一致，在宇宙学尺度上仍然继续吻合宇宙运行观测特征的周坚万有引力定律，从此为宇宙的观测特征向观测方程转换打下坚实的理论基础。

三、宇宙从单纯的观测研究向严格的数理分析转换

在实现了宇宙的观测现象向观测点转换和宇宙的观测特征向观测方程转换之后，宇宙从单纯的观测研究向严格的数理分析转换的实现就容易的多了。只要我们依据直接观测到的宇宙参数，比如天体的视星等，这个参数是我们最直接观测到的参数，再比如天体的红移，这个参数也是我们最直接观测到的参数，通过周坚红移定律架起的这座从单纯的宇宙观测研究到严格的数理逻辑分析转换的桥梁，宇宙从单纯的观测研究向严格的数理分析转换就这样成为了现实，成为了现实！比如基于周坚红移定律的距离模数定义式，它就是通过周坚红移定律架起的视星等、宇宙学红移和距离三者之间紧密联系的桥梁之一，这是最适用的一座桥梁，将它绘制成一幅图就是星等观测全天图，它是相对观测者对宇宙进行观测的数理分析图，堪称为又一幅赫罗图，用发现它的普通中国人的名字命名也不为过，从今天起就称它为周坚图好了，这是庆祝解析宇宙学诞生三周年献给创立者最好的礼物，它不仅反映出天体的视星等、宇宙学红移和距离的相对关系的观测特征，而且还反映出天体演化及各个演化阶段的观测特征，与赫罗图结合起来应用，我们人类认识宇宙就如虎添翼，如虎添翼！

总之，实现这三个转换的先决条件首先是发现了周坚红移定律，这个转换的理念是周坚红移定律被发现后的直接应用结果。解析宇宙学经过整整三年的实际应用，它的创立者认为这种探索宇宙的方法非常有效，这种用代数解宇宙的解析宇宙学在严谨的数学逻辑框架下对我们人类理解和适应宇宙这个唯一的存在具有相当重要的现实意义，现实意义！

今天是解析宇宙学诞生三周年的日子，解析宇宙学异常艰难的度过了它的整三个年头，解析宇宙学三岁了，可以在地上自己奔跑玩耍了，在解析宇宙学诞生三周年之际，它的创始人心潮澎湃，浮想联翩，就让他回顾一下解析宇宙学诞生的经过以及发展的成就，为解析宇宙学异常艰难的走过三周年而庆贺吧。

1929年，美国科学家哈勃（Edwin P. Hubble）（1889～1953）发现哈勃定律，这是解析宇宙学产生的萌芽。

1998年，荣获2011年诺贝尔物理学奖的三位科学家——索尔·珀尔马特（Saul Perlmutter美国）、布赖恩·施密特（Brian P. Schmidt美国和澳大利亚）和亚当·里斯（Adam G. Riess美国），在研究高红移Ia超新星的过程中发现宇宙正在加速膨胀，这是解析宇宙学产生的基础。

2006年初，中国科学家周坚开始琢磨发现宇宙正在加速膨胀的那条与超新星分布最佳吻合的，宇宙模型参数为Ω_M＝0.3、Ω_Λ＝0.7的理论曲线，并将它与哈勃定律联系起来一起思考。

2007年5月，将宇宙正在加速膨胀与哈勃定律联系起来思考的结果，凝聚在题为“由哈勃定律到光传播吸收效应”的论文中，投稿三个月后获得退稿通知书获知，稿件具有一定的科学意义，当然也存在一些问题，但具有一定科学意义极大地鼓舞了它的作者，要知道这其中的思想就是周坚红移定律显现的表现。

2008年6月29日，中国科学家周坚完成他验证自己发现的周坚红移定律的处女作《精确膨胀宇宙学》个人专著，这标志着周坚红移定律被正式发现。

2009年3月8日，中国科学家周坚将周坚红移定律贯穿于笛卡尔坐标系以及爱因斯坦相对论之中，由此获得相对观测者对宇宙进行观测所能观测到的称之为可观测宇宙解析图，从而撰写完成《解析宇宙学》个人专著，标志着用代数解宇宙的解析宇宙学理论正式诞生。

2009年9月27日，获中华人民共和国版权局颁发的《解析宇宙学》著作权登记证书，著作权登记号是：2009-A-020687。

2009年10月16日，在宇宙测量尺上标出哈勃太空望远镜拍摄到2.5亿光年外的相互作用星系Arp243后，发现天体相对观测者视向运动的视向速度方向判断定理，标准距离这个概念从此被纳入解析宇宙学而正式使用，它是将观测到天体的红移全部视作宇宙学红移通过周坚红移定律进行计算所获得的距离，是在忽略天体相对运动情况下判定天体真实距离的一个比较标准，无论天体相对观测者的运动如何，它们都是以这个标准距离为基准而存在在其附近，而且遥远就越靠近这个标准距离，它们之间的误差就越小。

2009年12月，将周坚红移定律直接应用到力学领域，与牛顿万有引力定律结合，发现在非宇宙学尺度上与牛顿万有引力定律极高度的一致，而在宇宙学尺度上仍然吻合宇宙运行观测状态的周坚万有引力定律。

2010年1月1日，从这一天开始，推出“周坚每日解读一天文图”系列博文，具体介绍解析宇宙学理论的实际应用及展示其应用成果。

2010年3月期间，基于解析宇宙学发明的宇宙测量尺、宇宙仪和宇宙空间展示仪这三大参照观测宇宙的天文仪器，全部获得中华人民共和国知识产权局授权的专利证书，其专利号分别是：ZL200930301022.1、ZL200930301547.5和ZL200920301710.2。

2010年8月29日，发现光（电磁辐射）在传播过程中的传输波长是随传播距离的增大而相应增大的，并完全服从于周坚红移定律的周坚效应。

2012年2月19日，意外发现星系大小与绝对星等有关的函数关系式，现在就将它称之为周坚函数，以庆祝解析宇宙学诞生三周年，它的数学表达式是

，其中，D是以万光年为单位的星系大小值，M是表示星系绝对亮度的绝对星等值，A和B都是常数，即A=8.746万光年，B=1.254万光年。

 

注1：解析宇宙学（analytical cosmology）是用代数解宇宙的方法论，是用图形解宇宙的有效方法，它以解析法（坐标法）为切入点来描述宇宙的相对观测特征，是宇宙学研究领域最前沿的新理论，它的理论基础就是周坚红移定律这个自然规律。它借助于坐标系，用坐标表示点，而宇宙观测现象就视作这个坐标点，这是实现宇宙的解析的关键所在，从而实现了用方程来表示相对观测者对宇宙进行观测所能观测到的宇宙观测现象这个“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。引进坐标，建立宇宙观测现象视作这个现象观测到的点与数组的一一对应关系，而后将点的变化曲线看作是宇宙观测现象动点的轨迹，应用变量所适合的方程来研究宇宙的方法就是它的核心，并解决了宇宙观测现象中的两大基本问题，其一是在满足给定的宇宙观测基本条件，通过坐标系建立它的方程，通过解方程获悉宇宙观测现象的诸多观测性质，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。宇宙整体的解析宇宙学特征就是这种方法论所反映出来的宇宙真实观测特征。

注2：周坚红移定律是描述光（电磁辐射）在传播过程中的传播距离随宇宙学红移变化而变化的自然规律，即：光（电磁辐射）的传播距离r与宇宙学红移z成正比，与宇宙学红移加1的和成反比，其中有一个为α的比例常数，称之为宇宙学红移常数（周坚常数），其数学表达式是

，其中，

 

r是单位为Mpc（兆秒差距）的光（电磁辐射）的传播距离，z是宇宙学红移，α是宇宙学红移常数（周坚常数），即α=0.00023683050759 /Mpc，它与光速的乘积是71km/s/Mpc（千米/秒/兆秒差距），这正好是美国发射的威尔金森微波各向异性探测器（WMAP）三年数据分析所给出的哈勃常数，其物理意义就是光（电磁辐射）在传播过程中的传输波长随传播距离的增大而相应增大的一个自然现象，通常称之为一种效应，为此命名我周坚效应，它与多普勒效应完全不是一回事，为区别于多普勒效应所产生的红移，这里将宇宙学红移z通过加注角标“z”，即用“

”来表示，其数学表达式就演变为

，

 

然而在宇宙学红移很小很小的情况下，周坚红移定律就演变成为

，其中,

 

c是单位为km/s的光速(C=299792.458km/s)，H₀是哈勃常数（H₀=71km/s/Mpc），这就是著名的哈勃定律的数学表达式，但这里所指的红移是由光（电磁辐射）在传播过程中的传输波长随传播距离的增大而相应增大的周坚效应所引起的宇宙学红移，而不是由光源的相对运动引起的多普勒红移。

注3：星等观测全天图，为庆祝解析宇宙学异常艰难地走过三周年，从今天起将它称之为周坚图，它是恒星、星系等天体的视星等与距离的关系图，由于我们观测到光（电磁辐射）传播的距离与宇宙学红移成正比，与宇宙学红移加1的和成反比的周坚红移定律被发现，因此它也是视星等与宇宙学红移的关系图。图中的纵坐标是表示天体视亮度的视星等，而横坐标是相对观测者对宇宙进行观测的距离以及一一对应的宇宙学红移，而图中的无数条曲线是一一对应的表示天体视绝对亮度的等绝对星等线，它们之间保持5等的间隔，而其中带颜色的等绝对星等线是具有特定意义的等绝对星等线。由于在星等观测全天图中赋予了这些具体特定意义的曲线，因此它在分析恒星和星系等等天体的观测特征和演化非常奏效，是解析宇宙学研究恒星、星系等等天体观测特征和演化的重要工具之一，与赫罗图结合起来应用对我们理解宇宙是如虎添翼。

注4：周坚万有引力定律描述的是任意两个质点通过连心线方向上的相互吸引力，该引力的大小与它们的质量乘积成正比，与两个质点连线之间光（电磁辐射）相互传播的宇宙学红移平方成反比，与两个质点连线之间光（电磁辐射）相互传播的宇宙学红移加1的和平方成正比，与两物体的化学本质或物理状态以及中介物质无关，其数学表达式是

，式中，

 

F是单位为N（牛顿）的两个物体之间的引力，G是万有引力常数，即G=6.67259×10^-11N?m²/kg²，M₁是物体1的质量，M₂是物体2的质量，质量的单位是kg，

是两个物体质心之间光（电磁辐射）相互传播的宇宙学红移，α是宇宙学红移常数（周坚常数），即α=0.00023683050759 /Mpc，为统一单位，将它换算成每米的单位就是α=0.00023683050759 /（3.2616252182×10⁶×9.4605536×10¹⁵m）=7.67515295×10^-27/m。周坚万有引力定律是将周坚红移定律直接应用到万有引力之中的意外发现，它在非宇宙学尺度上与牛顿万有引力定律高度一致，在宇宙学尺度上吻合宇宙运行观测状态，是宇宙力学或称之为宇宙动力学的理论基石。