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摘要距离和坐标系是物理学中的基本概念，本论文从距离测量入手，探究了距离是信号传播过程的体现的这一本质含义，并根据光子的量子性和受引力场作用等性质，尝试基于实物之间的光子自由传播过程建立空间球坐标系，指出了物理学坐标系与数学坐标系的本质区别。通过引入空间变尺度因子R(t)概念,计算了平直时空直角坐标系与变尺度因子空间球坐标系的变换以及变尺度因子空间球坐标系的对角化，得出变尺度因子时空中光程差的表达式。此外，本文还简要介绍了几种不同参数的R(t)所对应的宇宙模型，并通过河外星系红移的例子说明了变尺度因子空间球坐标系在解释宇宙红移现象的有效应用。5940
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关键词 距离测量 光子 空间坐标系 空间变尺度因子
毕业设计说明书（论文）外文摘要
Title Photon free path space spherical coordinates model and its application
Abstract
Distance and coordinate system are basic concepts in physics, this paper started from distant measurement, researched the nature meaning of distance that distance is the embodiment of signal propagation, and according to quantum character of photon and by gravity field role, have tried that based on photon free path establish space spherical coordinate system，pointed out that the nature difference of physic coordinate system and mathematic coordinate system. By introduced variable space scale factor R(t), calculation the transform between straight space-time rectangular coordinate system and variable scale factor space spherical coordinate system, obtained the expression of optical path difference in the variable scaling factor space-time. In addition, this article also outlines several different parameters of r(t) model of the universe, through introduced the redshift of extragalactic system illustrated the effective application of variable scale factor space spherical coordinate system in explaining cosmological redshift phenomenon.
Keywords distance measurement photon space coordinate system variable space scale factor
目 次
1 绪论 1
2 距离测量 3
2.1 几种常见的距离测量方法 3
2.2 距离的本质意义 5
3 空间坐标系与四文时空间隔 6
3.1 空间坐标系 6
3.2 四文时空间隔 8
3.3 空间变尺度因子 10
4 光子 11
4.1 光子的辐射、吸收与寿命 12
4.2 光子参数 13
4.3 光子观测参数的变化 13
5 基于光子自由程建立空间球坐标系 15
6 空间变尺度因子球坐标系的应用 17
结 论 20
致 谢 21
参 考 文 献 22
附录A 一个时空度规对角化的例子 24
1 绪论
自二十世纪以来宇宙学取得了令人瞩目的成就，深刻地改变了人们对自身所在宇宙的认识。2011年物理学诺贝尔奖被授给了三位在天体物理学方面做出杰出贡献的科学家：Saul Perlmutter、Brian P.Schmidt、Adam G.Riess,1998年他们在对Ia 型超新星的观察和研究后，得出一个惊人的结论：宇宙在加速膨胀[1-3]，这打破了以往宇宙学家倾向于宇宙在减速膨胀的想法。由现代宇宙学的两大基础：爱因斯坦的广义相对论和宇宙学原理可以知道，宇宙的膨胀行为具体取决于宇宙密度[4]，如果宇宙密度大于临界密度则会加速膨胀，小于临界密度则减速膨胀。哈勃定律告诉，我们宇宙的退行速度与距离成正比，遥远的星光传到我们的眼里时由于多普勒效应会发生红移，而由于超新星有高亮度特性，可以用来当做标准烛光，测出其距离与红移的关系再利用哈勃定律可以得到哈勃图[5]。Perlmutter等人观察分析得到Ia 型超新星的哈勃图显示了宇宙正在加速膨胀。