周坚红移定律提出的历史背景

首先回顾一下中国探索宇宙的历史背景。 在探索宇宙的历程中，中国经历了盖天说、浑天说、宣夜说三个阶段。 盖天说（周初时期），中国古代最早的一种宇宙结构学说。该学说认为，天是圆形的，像一把张开的大伞覆盖在地上，地是方形的，像一个棋盘，日月星辰则像爬虫一样过往天空，因此，该学说又被称之为“天圆地方说”。遗憾的是，盖天说没有留下太多成果（大都失传），也没有显著的代表人物，只是《周髀算经》中有较多记载。 浑天说（战国时期），中国古代的一种宇宙结构学说。该学说认为，天不是一个半球形，而是一整个圆球，地球在其中，就如鸡蛋黄在鸡蛋内部一样。浑天说的思想源于屈原，代表人物有张衡，主要成果有浑天仪。 浑天说提出后，并未能立即取代盖天说，而是两家各执一端，争论不休。但是，在宇宙结构的认识上，浑天说显然要比盖天说进步得多，能更好地解释许多天象，并且出现了当时最先进的观天仪——浑仪。有了浑仪，浑天家们就可以借助于它帮助理解精确的观测事实，从而来论证浑天说。在中国古代，依据这些观测事实制定了历法，并达到相当的精度，这是盖天说所无法比拟的。另一方面就是浑象，利用它可以形象地演示天体的运行，使人们不得不折服于浑天说的卓越思想，因此，浑天说逐渐取得了优势地位。到了唐代，天文学家一行等人通过天地测试彻底否定了盖天说，使浑天说在中国古代天文领域称雄了上千年。 宣夜说（战国时期），中国古代的一种宇宙结构学说。该学说认为，天了无质，它否认了有形质的天，包孕着无限宇宙的思想。它不仅认为宇宙在空间上是无边无际的，而且还进一步提出宇宙在时间上也是无始无终的、无限的思想。从科学规律上来讲，宣夜说仍比盖天说和浑天说都进步的多。它在人类认知史上写下了光辉的一页。遗憾的是，宣夜说的卓越思想，在中国古代没有受到重视，几至失传。也许，杞人忧天这个成语故事能说明宣夜说不能盛行的原因吧。 其次回顾一下人类探索宇宙的历史背景。 在认识宇宙的历史长河中，人类经历了地心说、日心说、大爆炸三个阶段。 地心说，或称天动说，是古人认为地球是宇宙的中心，而其他的星球都环绕着她而运行的一种学说。 地心说是古希腊著名天文学家托勒密于公元140年正式提出的，它的要点是：地球位于宇宙的中央静止不动，行星、月亮、太阳和恒星等每天都绕地球自东向西转一周。 托勒密的地心说不是一个定性的和描述性的认知体系，而是一个定量的和可以预报行星未来位置的认知体系，这在1800多年前的人们只能凭肉眼观测宇宙的当时可说是最先进最科学的宇宙认知体系，以至于虽然在科学上是错位的，但在天文界也统治了约1500年。 日心说，或称地动说，是波兰天文学家哥白尼在16世纪30年代后期建立的宇宙认知体系，它的基本思想刚好与地心说相反，认为太阳是宇宙的中心，而包括地球在内的行星等天体都是环绕太阳运行。 哥白尼的日心说是一个定量的宇宙认知体系，其出自于哥白尼之手的科学巨著《天体运行论》描绘出一幅宇宙总体结构示意图，即中心为静止不动的太阳，最外层天球上的天体为恒星，恒星之意就是安然不动的天体，而天球与太阳之间的天体就是行星。虽然把太阳看做宇宙的中心也是不对的，而且基于该模型对行星运动的预测也不太准，但在地心说根深蒂固的那个年代，哥白尼的日心说无疑是对传统的错误观念的一场伟大革命。哥白尼的日心说导致了人类认知宇宙的一次巨大飞跃。哥白尼的日心说的宇宙认知体系奠定了近代天文学的基石，使天文学首先跨入了近代科学的大门。哥白尼不愧堪称为近代天文学的奠基人。 大爆炸宇宙学说是宇宙起源假说之一：起初，宇宙很小，几乎只有不足原子核大小的一个点，人们称之为“奇点”，但其中包含极大的热能量，直到最后奇点中容纳不下这样的热量，发生了大爆炸，通过大爆炸的能量形成了一些基本粒子，这些粒子在能量的作用下，逐渐形成了宇宙中的各种物质、能源、空间及时间，也就是说，宇宙的一切来源于宇宙“奇点”的一场大爆炸灾难。至此，大爆炸宇宙模型成为最有说服力的宇宙图景理论。然而，至今宇宙大爆炸理论仍然缺乏大量实验的支持，而且人们根本就不知晓宇宙开始爆炸和爆炸前的图景。 宇宙大爆炸理论吻合了许多宇宙观测现象，它的代表人物主要是哈勃、勒梅特、伽莫夫、爱因斯坦、霍金等等。 宇宙大爆炸理论是现代宇宙学的一个主要流派，它能较满意地解释宇宙学的一些根本问题。宇宙大爆炸理论虽然在20世纪40年代才提出，但20年代以来就有了萌芽。20年代时，若干天文学者均观测到，许多河外星系的光谱线与地球上同种元素的谱线相比，都有波长变化，即红移现象。 　　1929年，美国天文学家哈勃总结出星系谱线红移星与星系同地球之间的距离成正比的规律，这就是著名的哈勃定律。依据该定律，如果将谱线红移视为多普勒效果产生的结果，那就意味着河外星系都在离开我们向远方退行，而且距离越远的星系远离我们的速度越快，这就描绘出一幅宇宙膨胀的情景。 　　1932年，勒梅特首次提出了现代宇宙大爆炸理论。该理论认为，整个宇宙最初聚集在一个“原始原子”中，后来发生了大爆炸，碎片向四面八方散开，形成了我们的宇宙。美籍俄国天体物理学家伽莫夫第一次将广义相对论融入到宇宙理论中，提出了热大爆炸宇宙学模型。该理论认为，宇宙开始于高温、高密度的原始物质，最初的温度超过几十亿度，随着温度的继续下降，宇宙开始膨胀。 　　20世纪40年代，美国天体物理学家伽莫夫等人正式提出了宇宙大爆炸理论。该理论认为，宇宙在遥远的过去曾处于一种极度高温和极大密度的状态，这种状态被形象地称为“原始火球”。所谓原始火球也就是一个无限小的点，就是人们常说的“奇点”。现在的宇宙仍会继续膨胀，也就是无限大，有可能宇宙爆炸的能量散发到极限的时候，宇宙又会变成一个原始火焰即无限小的点以后，火球爆炸，宇宙就开始膨胀，物质密度逐渐变稀，温度也逐渐降低，直到今天的状态。这个理论能自然地说明河外天体的谱线红移现象，也能圆满地解释许多天体物理学问题。直到50年代，人们才开始广泛注意这个理论。 20世纪60年代，彭齐亚斯和威尔逊偶然发现了宇宙大爆炸理论的新的有力证据，他们发现了宇宙微波背景辐射，后来他们证实宇宙微波背景辐射是宇宙大爆炸时留下的遗迹，从而为宇宙大爆炸理论提供了重要的依据。他们也因此获1978年诺贝尔物理学奖。 然而，自哈勃发现哈勃定律的1929年的时隔70年后的1998年，超新星宇宙学项目（Supernova Cosmology Project—SCP）和高红移超新星巡天组（High-z Supernova Search Team—HZSST）的观测宇宙学家Perlmutter和Riess等宣称发现宇宙不是减速膨胀而是加速膨胀，这一宇宙正在加速膨胀观测现象的发现在天文学界引起很大震动，说明自哈勃1929年发现哈勃定律至1998年的70年期间，人们所相信的大爆炸宇宙在引力作用下的减速膨胀存在问题，而如何解决这一问题就成为了摆在人类面前的巨大难题。然而解决这个巨大难题的路只有两条，其一，继续沿着认知了近1个世纪的大爆炸宇宙学说前进，其二，从新审视哈勃定律。 自1998年发现宇宙正在加速膨胀至今也就是10来年的今天，人们已经看到，如果继续沿着认知了近1个世纪的大爆炸宇宙学说这第一条路前进，那么势必要假设宇宙中存在斥力，而斥力引入的结果自然就想到是暗能量和暗物质在作怪，而暗能量和暗物质又是人们即看不见又莫不着的存在，可以说这些暗能量和暗物质假设的存在是人类自己为自己制造的21世纪的两朵宇宙“乌云”，并且这两朵“乌云”不但始终解决不了宇宙大爆炸的“奇点”问题，而且还为人类制造了一系列逻辑上、科学上、数学上、宗教上、哲学上的混乱。 回头再望望第二条路，这是中国宇宙学家周坚于2009年尝试的这第二条探索之路，他从新审视哈勃定律。谁能想到，这一尝试，竟然在基于宇宙正在加速膨胀的观测基础之上发现的包容哈勃定律的周坚红移定律，从此，拨乱反正，基于周坚红移定律的应用创立了用代数解宇宙的《解析宇宙学》，使人们认识宇宙进入到解代数方程的时代，这是数学宇宙的时代，是人类步入真正科学的宇宙认知时代。至此，作为《解析宇宙学》的创始人完全有理由问心无愧而无比自豪地大声说：我！周坚！中国理论宇宙学家为人类正确认知宇宙做出了应有贡献！