田園：哈勃常數H的理論值：H=70.77 (km/s/Mpc)

四天前看到中國科學院理論物理研究所微信公眾號上有篇文章：《宇宙學危機：無法統一的哈勃常數！》上面介紹了歷年各國研究團隊給出的該常數的估值，我整理了一下如下：

2013普朗克團隊          (67.3±1.2) km/s/Mpc

2015普朗克團隊          (66.9±0.6) km/s/Mpc

2016 Shoes團隊         (73.2±1.7) km/s/Mpc

2019年1月3日Riess  (73.48±1.66) km/s/Mpc

這裡(km/s/Mpc)是一個复合單位，是天文學的習慣。pc就是秒差距，Mpc就是百萬pc，它是天文學上的距離單位，一個pc就相當3.2615光年。km是公里，s是秒。所以最後一個數據73.48 (km/s/Mpc)，你可以把它理解為是2.38E-18（1/秒）。就是說，若以秒^-1為單位時，這個常數的數值就是2.38E-18，這是一個極小的數（負18次方）。

關於哈勃常數的來歷，讀者可以自己Google一下，我不在此重复，本文目的也不是做科普，而是為挑戰主流理論做一點暖身。哈勃常數來自天文觀察中發現的遙遠天體的紅移現像。一般都把它做為「膨脹宇宙模型」的證據，也是做為發生過「宇宙起始大爆炸」的最重要的證據。那麽，如果這種大爆炸並未真實發生過，並且如果宇宙是穩恆的，並不處於膨脹狀態的，哪麽如何去解釋此種哈勃紅移呢？（因為紅移是客觀存在的事實，只是如何去做物理解釋而已）

我現在覺得，如果堅持穩恆態的宇宙模型，並且完全否定掉諸如「大爆炸」或「膨脹宇宙」這些當前佔主導的理論，哪麽，我們還是可以在物理學的基礎理論的框架內解決哈勃紅移的難題的。並且還可以從理論上去推導出這個哈勃常數。我基本上可以確定並預告：H的理論值是70.77 (km/s/Mpc)。稍許比今年剛測得的數值73.48為小，又比四年前普朗克衛星所測得的值66.9稍大。70.77 (km/s/Mpc) 換算成秒份之一單位就是2.293E-18(1/秒)。至於我如何推導這個H的理論值，目前我還不想細說。大家就姑妄聽之吧。應該說，H是一個同時聯系了宏觀世界和微觀世界的宇宙常數。與之類似的常數還有光速c、普朗克常數h、引力常數G、介電常數ε等，它們之間是互相有關聯的。微觀的宇宙和宏觀的宇宙之間是互相影響，從而微觀物理上常見的常數，與宏觀天文學上才用到的常數H也是有關聯的。這方面物理學還任重道遠。

再補充幾句：

H目前只是一個由經驗公式v=H*d來估出的天文常數，這裡d是星體離開我們（觀察者）的距離，v是星體的退行速度，就是星體徑向離開我們的速度，這是一個數學上為線性的經驗公式。所以在主流理論中H是一個由測量數據加以統計而得到的估值，它的精確度也很低，只有3位有效數字。

前幾天我在微信群內談到上面問題時，有一位群友（也是南京大學天文系在讀的博士生），就對我的講法有異議。他說，H的單位只能是 (km/s/Mpc)，從未見到有人用（1/秒）來做H的單位的。他說這是因為 (km/s/Mpc) 有它特殊的物理意義：表示每過1Mpc的天文距離，宇宙的膨脹速度就增加H (km/s)。比如上面H=73.48 (km/s/Mpc)，就表示每過1Mpc的天文距離，宇宙的膨脹速度就增加73.48（公里/秒）。他問我，現在你把H的單位弄成了秒的倒數，哪它還有什麽物理意義可言呢？

呵呵，所以當前主流學者的觀念已經牢牢地把哈勃常數H和「膨脹宇宙」捆綁在一起了。

我就告訴那位博士，用（1/秒）為單位來表示H將會有另一種（與現行主流觀念）完全不同的物理意義。因為目前統治科學群體的宇宙膨脹之說，將來肯定是會被否定掉的。到那時候，就也不需要考慮每1Mpc的天文距離上的膨脹速度的問題了。而H用（1/秒）做單位，好處就是它與光速c相除可以得到另一個常數(c/H)，它是一個量綱為長度的常數。將來會有一種物理理論會嚴格地證明，這個(c/H)就是我們所處宇宙的慣性空間的高斯曲率的標量曲率半徑。是的，慣性空間仍然不是零曲率空間。所以用（1/秒）是會有另一種意義的。

用公式v=H*d來推算H其實已引入了某個假設，正是在這種假設的前提之下，得到了膨脹宇宙的結論。公式中常數H外的另兩個變量是速度v和距離d，它們的情況是完全不同的。我們直接能測量的是星體離我們的距離d，這個距離是可以通過光度學等方法估算的。同時我們也能測量星體發出的光譜線的紅移(Δλ/λ)。但是我們並不能直接測量星體的退行速度v，因為星體的退行速度是沒法測量的。將從實測得到的紅移Δλ/λ，換算成上面公式中的退行速度v，須經過換算（多普勒公式），這樣我們實際上已經引進了一個假設。

這假設就是假定譜線的紅移主要是多普勒效應的貢獻。這看上去理由似乎也充份，因為目前我們人類所掌握的知識中，能改變(增大)光譜線波長的物理機制只有兩種，一種是引力紅移，另一種是多普勒紅移。而引力紅移很小，所以就只剩下多普勒紅移。但是如果嚴謹地做思考，認為在廣漠的宇宙中除了以上兩種紅移之外不存在第三種紅移，這本身就是一種假設。

那麽如果紅移不是多普勒效應的貢獻，哪麽它又是什麽？因為紅移這是事實是不能否定的。所以一個不包含宇宙膨脹的完美的好的理論，應該還要提供這種紅移的另一種物理機制。其實我們只要好好去分析狹義相對論的多普勒效應，真正理解洛侖茲變換的實質（插一句，慣性空間的洛侖茲變換是正確而且無可取代的），那麽我們是完全有可能去解決這個宇宙距離尺度上光譜線紅移的新型物理定律的。還是回到前面那句話：物理學還任重道遠，迎接我們的根本不是什麽大一統終極理論的終結，而是更多的嚴峻挑戰。

物理學永無止境。