高考申論題
112年
[天文] 宇宙學
第 五 題
請詳述紅移(Redshift)的定義、它在宇宙中發生的原因,以及和時間、距離的大略關係。請嘗試以宇宙理論的數學形式加以說明。(10分)
📝 此題為申論題
思路引導 VIP
面對此題，應先點出「宇宙學紅移」的核心物理本質是「空間膨脹」而非單純的都卜勒效應。接著，必須寫出紅移與尺度因子 $a(t)$ 的數學關係式 $1+z = a(t_0)/a(t_e)$，並分別利用哈伯定律（低紅移近似）與 FLRW 度規積分（高紅移精確解）來推導並解釋紅移與距離、時間的關係。
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【破題】宇宙學紅移（Cosmological Redshift）並非單純由星系運動造成的都卜勒效應，而是廣義相對論框架下，宇宙空間本身膨脹導致光子波長被拉伸的現象。它是連結宇宙演化時間與空間距離的關鍵觀測量。 【論述】 一、 定義與發生原因
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