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twxz木蟲 (正式寫手)
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[交流]
【交流】評宇宙學(xué)原理
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評宇宙學(xué)原理 愛因斯坦在提出廣義相對論后，就企圖用廣義相對論的引力方程進行宇宙學(xué)研究。愛因斯坦遇到的第一個難題就是數(shù)學(xué)問題。廣義相對論的引力方程的全部解，目前似乎還沒有人能夠得到。得到的都是在一定假設(shè)下的特解。愛因斯坦在引進了‘宇宙學(xué)原理假設(shè)’后，廣義相對論的引力方程組從10個方程被簡化成只剩下2個方程。這兩個方程成了數(shù)學(xué)上容易求解的方程。這就是所謂宇宙學(xué)方程。雖然解這個所謂宇宙學(xué)方程得到只是廣義相對論引力方程全部解中的一些特解，但它對用廣義相對論引力方程研究宇宙學(xué)起了開創(chuàng)性作用。從這個意義上來說，宇宙學(xué)原理在宇宙學(xué)研究的歷史上起過積極作用。 但畢竟宇宙學(xué)原理只是一個假設(shè)，愛因斯坦引進了宇宙學(xué)原理假設(shè)并沒有任何天文觀測作為依據(jù)。在愛因斯坦當(dāng)時所處的年代對宇宙的理解，認(rèn)為銀河系就是整個宇宙。銀河系之外還存在和我們銀河系類似的星系這個事實，是在愛因斯坦引進宇宙學(xué)原理假設(shè)之后十多年后，哈勃定律提出以后才為天文學(xué)家所認(rèn)識。因此宇宙學(xué)原理假設(shè)不符合客觀實際沒有什么好奇怪。在宇宙中，地球雖然不是位于宇宙的中心，但地球確實是在太陽系中一個特殊位置上繞太陽旋轉(zhuǎn)。從生物學(xué)角度來看，如果地球不是處于這個特殊位置上，我們?nèi)祟惪赡芫筒粫诘厍蛏洗嬖诤桶l(fā)展。從數(shù)學(xué)上來看，宇宙學(xué)原理純粹是愛因斯坦為了解決數(shù)學(xué)難題而提出的一個假設(shè)，沒有天文觀測作為依據(jù)，實際上也不符合宇宙中客觀存在的情況。宇宙中的物質(zhì)分布實際上存在有層次成團結(jié)構(gòu)，并不像宇宙學(xué)原理所假設(shè)的那樣是均勻分布。因此在宇宙學(xué)研究中引進宇宙學(xué)原理假設(shè)是沒有根據(jù)，也是不合理的。 為了在宇宙學(xué)研究中簡化廣義相對論的引力方程，我們完全可以引進其它更合理的假設(shè)。北京大學(xué)俞允強教授引進的‘球?qū)ΨQ引力場’假設(shè)實際上就是這樣一個更合理的假設(shè)。利用這個假設(shè)可以得到廣義相對論引力方程的一套更合理的特解，而且這套特解包含有引進宇宙學(xué)原理所得到的特解，是更普遍的解。這些解能更好地描述宇宙中天體在引力作用下的運動。詳細(xì)的數(shù)學(xué)推導(dǎo)和結(jié)果可以參看俞允強教授所著的‘廣義相對論引論’一書。我在題目為‘廣義相對論和標(biāo)準(zhǔn)宇宙學(xué)模型’的博客中，對這個問題也有簡單的介紹。 宇宙學(xué)原理的一個重廣義相對論的引力方程要推論是宇宙無中心，為了紀(jì)念哥白尼，這一推論也稱之為哥白尼原理。即：宇宙中沒的任何一點是特殊的，所有的位置都是平權(quán)的，地球不是宇宙的中心。從哲學(xué)上來看，它是一個正確的概念。我想大概正因為如此，宇宙學(xué)原理一直沒有受到過學(xué)者們懷疑。 在宇宙學(xué)的動力學(xué)研究中，宇宙學(xué)原理假設(shè)實際上是否定了宇宙中實際存在的層次成團結(jié)構(gòu)。由于宇宙學(xué)原理假設(shè)是現(xiàn)代標(biāo)準(zhǔn)宇宙學(xué)模型的基礎(chǔ)，不合理的宇宙學(xué)原理假設(shè)導(dǎo)致了正確的廣義相對論引力方程在現(xiàn)代宇宙學(xué)研究中得出了錯誤的宇宙膨脹結(jié)論。雖然現(xiàn)代宇宙學(xué)的觀測和研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，所謂標(biāo)準(zhǔn)宇宙學(xué)模型存在許多問題，但由于愛因斯坦巨大的科學(xué)威望，導(dǎo)致了在現(xiàn)代宇宙學(xué)研究中幾乎沒有學(xué)者敢于對愛因斯坦引進宇宙學(xué)原理的合理性提出質(zhì)疑和反對意見。許多學(xué)者寧愿提出一些虛構(gòu)的理論和概念（如暴漲理論，暗物質(zhì)和暗能量概念），用它們來修補標(biāo)準(zhǔn)宇宙學(xué)中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的許多漏洞，也不愿意承認(rèn)宇宙學(xué)原理假設(shè)是不合理的。這時宇宙學(xué)原理假設(shè)已經(jīng)對宇宙學(xué)的研究發(fā)展只有消極作用。 在標(biāo)準(zhǔn)宇宙學(xué)模型中，應(yīng)用宇宙學(xué)原理假設(shè)得出的兩個錯誤推論起了重要作用。第一個錯誤就是通過各向同性假設(shè)把和有心力場的存在和它對天體的作用，從動力學(xué)方程中暗暗地去掉，這樣就抹殺了天體系統(tǒng)中角動量的存在和它在天體運動和演化中的重要作用。第二個錯誤是通過所謂Seeliger佯謬來否定牛頓力學(xué)在宇宙學(xué)研究中的正確性和重要作用。 天體系統(tǒng)中角動量的存在和它在天體的運動和演化中的重要作用是客觀事實。愛因斯坦后來在宇宙學(xué)方程中又引進宇宙學(xué)常數(shù)，實際上就是為了修補引進宇宙學(xué)原理所產(chǎn)生的漏洞而作的努力。宇宙學(xué)常數(shù)實際上是和天體系統(tǒng)的角動量守恒聯(lián)系在一起的一個積分常數(shù)。在俞允強教授所得到的廣義相對論引力方程的解中，就包含有類似的積分常數(shù)。 由于宇宙學(xué)原理假設(shè)表面上看似合理，因此當(dāng)現(xiàn)代標(biāo)準(zhǔn)宇宙學(xué)模型導(dǎo)出的一些不合理的結(jié)論時，有些學(xué)者把這些不合理結(jié)論的出現(xiàn)歸結(jié)為廣義相對論的理論可能存在問題。我認(rèn)為，實際存在問題的是宇宙學(xué)原理假設(shè)而不是廣義相對論的理論，存在問題的是宇宙學(xué)原理假設(shè)。有些學(xué)者利用廣義相對論理論的正確性和愛因斯坦的巨大科學(xué)威望，簡單地把所有反對‘標(biāo)準(zhǔn)宇宙學(xué)模型’的人，統(tǒng)統(tǒng)扣上‘民科’帽子。把愛因斯坦所有理論和假設(shè)等同于‘人類科學(xué)史上業(yè)已公認(rèn)并得到實踐認(rèn)可的科學(xué)理論’，不允許提出不同意見和看法。我認(rèn)為這種做法不利于科學(xué)研究的正常發(fā)展，和科學(xué)院路甬祥院長所一直強調(diào)的‘科學(xué)研究要勇于創(chuàng)新’思想相矛盾。作為中國科學(xué)院的官方網(wǎng)站的科學(xué)網(wǎng)（sciencenet.cn），把愛因斯坦所有的理論和假設(shè)都認(rèn)為是‘人類科學(xué)史上業(yè)已公認(rèn)并得到實踐認(rèn)可的科學(xué)理論’，并作為“科學(xué)網(wǎng)的三條紅線”中一條不許跨越的紅線，不知這是否代表了中國科學(xué)院對路甬祥院長‘科學(xué)研究要勇于創(chuàng)新’思想的具體‘政策解讀’，還是科學(xué)網(wǎng)（sciencenet.cn）在某些人的影響下有意和路甬祥院長唱對臺戲？ |
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