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木蟲 (正式寫手)

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專業(yè): 宇宙學(xué)

[交流] 【交流】廣義相對論和宇宙學(xué)原理（2）---球?qū)ΨQ引力場假設(shè) 已有1人參與

廣義相對論和宇宙學(xué)原理（2）---球?qū)ΨQ引力場假設(shè)
既然宇宙學(xué)原理假設(shè)不符合宇宙的客觀實(shí)際，有沒有更符合客觀實(shí)際的假設(shè)？答案是肯定的。實(shí)際天文觀測證明，宇宙中物質(zhì)的分布是不均勻的，是有層次成團(tuán)結(jié)構(gòu)的。在這些不同層次成團(tuán)結(jié)構(gòu)中，物質(zhì)分布基本上是球?qū)ΨQ的。因此俞允強(qiáng)教授用‘球?qū)ΨQ引力場’的假設(shè)代替了愛因斯坦的‘宇宙學(xué)原理’假設(shè)，從廣義相對論引力方程出發(fā)，得到了更符合客觀宇宙天體運(yùn)動的解。
球?qū)ΨQ引力場假設(shè)和宇宙學(xué)原理假設(shè)的區(qū)別在于，球?qū)ΨQ引力場假設(shè)承認(rèn)宇宙中物質(zhì)是有層次的球?qū)ΨQ分布而不是均勻分布，因此更加符合宇宙物質(zhì)分布的客觀情況。雖然我們的地球不是宇宙的中心，但在考慮地球附件人造天體的運(yùn)動情況，我們可以認(rèn)為，地球附件空間中的物質(zhì)分布是以地球為中心的球?qū)ΨQ分布。同樣，太陽也不是宇宙的中心，但在考慮太陽系中各個行星的運(yùn)動情況時，我們可以認(rèn)為，太陽系中的物質(zhì)分布是以太陽為中心的球?qū)ΨQ分布。……
俞允強(qiáng)教授在引進(jìn)‘球?qū)ΨQ引力場’假設(shè)后，用廣義相對論引力理論對相應(yīng)的天體在‘球?qū)ΨQ引力場’中的運(yùn)動進(jìn)行了計算，得到了很好的結(jié)果。從這些結(jié)果我們可以看到，在實(shí)際宇宙中，除了在引力場為強(qiáng)場的少數(shù)局部小區(qū)域，廣義相對論的計算結(jié)果和牛頓引力定律的計算結(jié)果有明顯差別外；在絕大多數(shù)情況下，牛頓力學(xué)的計算結(jié)果是相對論計算結(jié)果精度很高的近似。因此廣義相對論引力理論計算結(jié)果并沒有否定牛頓力學(xué)理論的正確性，而是證明牛頓力學(xué)在絕大多數(shù)情況下是廣義相對論精度很高的近似。
既然這樣，俞允強(qiáng)教授為什么沒有地明確提出，他所得到的天體運(yùn)動的解，就是宇宙學(xué)的解？我認(rèn)為出現(xiàn)這種現(xiàn)象有如下兩個原因。
一．俞允強(qiáng)教授認(rèn)為：他的‘球?qū)ΨQ引力場’的假設(shè)只適用于恒星天體等局部區(qū)域的情況，沒有想到用它代替宇宙學(xué)原理假設(shè)。俞允強(qiáng)教授在他的‘廣義相對論引論’一書中的第五章討論‘球?qū)ΨQ的引力場’問題時，在內(nèi)容提要中寫到：‘球?qū)ΨQ物體的引力場是引力理論中最有用的一類情形。著名的牛頓引力定律直接刻畫的正是這種引力場。現(xiàn)在我們以廣義相對論的引力理論為基礎(chǔ)來求解球?qū)ΨQ的引力場’。在第六章．‘粒子在球?qū)ΨQ引力場中的運(yùn)動’的內(nèi)容提要中俞允強(qiáng)教授是這樣寫的：‘因為有恒星這樣球?qū)ΨQ引力場的存在，所以粒子在這種場中的運(yùn)動問題是有實(shí)際意義的問題。本章將在廣義相對論基礎(chǔ)上討論質(zhì)點(diǎn)在席瓦西爾場中的運(yùn)動。它與牛頓理論的相應(yīng)結(jié)果之間的差別是特別令人感興趣的。因此它可用來檢驗廣義相對論的正確性’。
實(shí)際上在更大尺度層次的宇宙結(jié)構(gòu)中，情況也是這樣。從星系的旋轉(zhuǎn)曲線推斷出星系中存在暗物質(zhì)的理論計算，也是假設(shè)星系中的物質(zhì)分布是球?qū)ΨQ的，星系中的恒星是在‘球?qū)ΨQ引力場’中運(yùn)動。沒有人是用愛因斯坦的廣義相對論引進(jìn)宇宙學(xué)原理后的宇宙學(xué)方程進(jìn)行計算。即使是學(xué)者們公認(rèn)的，發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)的鼻祖茨維基(F.Zwicky)， 1933年從后發(fā)星系團(tuán)中星系的運(yùn)動推斷出暗物質(zhì)存在進(jìn)行的理論計算，也是假設(shè)了星系在后發(fā)星系團(tuán)中是球?qū)ΨQ分布，星系團(tuán)中的星系是‘球?qū)ΨQ引力場’中運(yùn)動。所用的維里定理也是以牛頓力學(xué)定律為基礎(chǔ)，根本沒有引進(jìn)什么宇宙學(xué)原理。
二．俞允強(qiáng)教授之所以沒有否定愛因斯坦的宇宙學(xué)原理假設(shè)，反而認(rèn)為宇宙學(xué)原理是正確的。我認(rèn)為這可能是愛因斯坦的科學(xué)威望起了作用。這種現(xiàn)象的出現(xiàn)是可以理解的。其他已經(jīng)有了一定學(xué)術(shù)地位的學(xué)者如果看到了宇宙學(xué)原理存在問題，他們同樣也不敢輕易提出質(zhì)疑或反對意見。本人對廣大學(xué)者中流傳的‘愛因斯坦引力場方程的波動解，在廣義相對論創(chuàng)立之后一年就被愛因斯坦發(fā)現(xiàn)了’這個提法提出質(zhì)疑時，就被某些網(wǎng)友認(rèn)為：這是‘把精力花費(fèi)在找偉人的紕漏上’。由此可見，現(xiàn)在由于人們對愛因斯坦的高度崇拜，已經(jīng)到了不允許對神化愛因斯坦的任何觀點(diǎn)提出質(zhì)疑的程度。難怪愛因斯坦自己也嘆息到：‘因為我對權(quán)威的輕蔑，所以命運(yùn)懲罰我，使我自己竟也成了權(quán)威’。
實(shí)際上俞允強(qiáng)教授對‘宇宙學(xué)原理只是愛因斯坦的一個假設(shè)’，‘并沒有事實(shí)根據(jù)’這個問題非常清楚的。俞允強(qiáng)教授在他的‘熱大爆炸宇宙學(xué)’一書中第12頁討論宇宙學(xué)原理時明確指出：
‘第一個物理的宇宙學(xué)模型是愛因斯坦在1917年提出的。當(dāng)時人們對宇宙的整體面貌還完全沒有了解。因此他主要憑直覺，作了兩個簡化假設(shè)：（一）宇宙物質(zhì)在空間上是均勻和各向同性的。今天人們把它叫做宇宙學(xué)原理。（二）宇宙物質(zhì)的分布是不隨時間變化的。在這個基礎(chǔ)上建立了靜態(tài)的宇宙模型�！�
‘如上所述，宇宙學(xué)原理原本只是愛因斯坦的猜想，而并沒有事實(shí)根據(jù)。后人沿用了下來，很大程度上是把它當(dāng)作一個方便的工作假設(shè)。因為如果宇宙是不均勻的，那么研究宇宙動力學(xué)的條件就更不成熟了。當(dāng)然，均勻假設(shè)到底是否符合事實(shí)是根本問題。膨脹的宇宙理論在60年代前一直得不到學(xué)術(shù)界的認(rèn)可，這基本假設(shè)沒有證據(jù)是重要原因’。

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1樓 2010-11-16 07:07:58

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觀測到的宇宙
不是宇宙的總體

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