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【交流】现代宇宙学存在的问题
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现代宇宙学存在的问题（1） 我在上一篇博文“现代宇宙学的理论基础”中已经提到现代宇宙学的理论基础主要有两个。一个是由爱因斯坦广义相对论的引力方程加上爱因斯坦提出的宇宙学原理所推导出来的所谓“宇宙学”方程。Friedmann证明了在没有宇宙学常数的情况下，爱因斯坦宇宙学方程变成了Friedmann方程，在数学上Friedmann方程是可以有解的。因此Friedmann方程就成了现在为大部分学者公认的大爆炸宇宙学的理论基础。另一个就是在星系的红移只能用星系运动的多普勒效应来解释前提下的哈勃关系。 我认为现代宇宙学的这两个理论基础都存在问题。本文首先讨论Friedmann方程的问题。Friedmann方程的问题是它的存在基础是爱因斯坦提出的所谓“宇宙学原理”。爱因斯坦广义相对论的引力方程在没有引进所谓“宇宙学原理”时是由时空度规，其一二级微商张量和引力源的能量——动量张量组成的方程。具体数学表达式见附件1。 在引进所谓“宇宙学原理”后，爱因斯坦广义相对论的引力方程简化成Friedmann方程。具体数学表达式见附件2。 这时二级微商张量从方程中消失。只剩下度规的一级微商。理论宇宙学家对它的解释是：如果说宇宙学原理是对的，我们把所有看到的天体只用一个量a刻画，r对于每一个固定的天体它是不变的，它的位置在变化，由一个函数所决定，宇宙学原理决定的，我代进来得出一个著名的方程，Friedmann方程，它不像牛顿方程说天体是怎么样运行的，而是（描述）整个（宇宙的）几何是如何运行的，因为每一个天体都由一个a来刻画。上面这段文字的红字部分是引自李淼先生4月11日在院图科学文化传播服务平台的演讲：院图的演讲（部分）的原文。 在这里天体本来实际存在的三维空间运动不知不觉地暗地里被改成只存在有相对于观测者的径向运动。因为r（它只代表天体相对于观测者的径向距离）对于每一个固定的天体它（指r）是不变的，它（指天体）的位置在变化，由（a的）一个函数所决定，（a的这个函数是由）宇宙学原理决定的（指Friedmann方程）。 那么问题出在那里？我认为问题出在把Friedmann方程的解看成是爱因斯坦广义相对论的引力方程的全部解。我们知道，爱因斯坦引力场方程是一个以时空为自变量、以度规为因变量的带有椭圆型约束的二阶双曲型偏微分方程。它应当有无穷多个和初始条件有关的解的集合。Friedmann方程的解的集合只是和初始条件没有切向运动相对应的爱因斯坦引力场方程的解的一个子集。初始条件存在有切向运动的解的集合，虽然不满足Friedmann方程，但它们还是可以满足爱因斯坦引力场方程。只是数学上我们还没有能够得到分析表达式。用一个具体例子我们就可以了解这个问题。当我们在地球上垂直向上发射一枚火箭，如果速度达不到可以克服地球引力的要求，那么这枚火箭最后必然落回地面。但是如果这枚火箭在达到离地面最高点之前改变运动方向为切向运动，则只要速度达到某一足够数值，虽然这个速度还达不到可以克服地球引力的要求，这枚火箭是可以避免落回地面而成为绕地球运动的人造卫星。 现代宇宙学存在的问题（2） 我在上一篇博文“现代宇宙学存在的问题（1）”中已经讨论了现代宇宙学理论基础存在的这两个问题中的第一个问题---Friedmann方程问题。现在我来讨论现代宇宙学理论基础存在的这两个问题中的第耳个问题---哈勃关系问题。 1929年爱德温•哈勃得出星系的红移和距离成正比关系后，宇宙膨胀的理论得到大部分宇宙学家的认同。因为大部分宇宙学家认为星系的红移只能用星系运动的多普勒效应来解释。因此星系的红移和距离成正的哈勃关系，既是现代大爆炸宇宙学理论的直接观测证据，也是现代大爆炸宇宙学理论的基础。 把星系的红移和距离成正比的哈勃关系看成是现代大爆炸宇宙学理论的基础，其关键是观测到的星系红移只能用星系运动的多普勒效应来解释。因此现在我们观测到星系的红移表明星系在远离我们而去，宇宙在膨胀。实际上，对这样的解释一直存在有不同意见。特别是在上个世纪70到80年代，这个争论更是达到高潮。根据Astron. Astrophys. Suppl. Ser. 45, 129-144 (1981) 上一篇文章 Untrivial redshifts: a bibliographical catalogue 的粗略统计，早在1910年这个反常红移问题的争论就已经出现，到1980年，大约有近780篇文章出现在各种学术刊物上。大部分出现在APJ, A&A, Phys. Today, Nature, Science, 等世界著名刊物上。大部分文章主要是关于反常红移的观测结果，给出反常红移的理论解释文章较少，基本都站不住脚。因此1980年以后，有关文章发表的数目急剧减少。我国国内有关这个问题的争论，有兴趣的网友可以google搜索到有关信息。 本人有关非多普勒红移物理机制的文章也曾投过APJ，第一个审稿人没有提出异议，但后来APJ又找了另外两个审稿人审稿，他们没有提出具体的意见，只说和人们通常的理解不一样，是怪异的（unearthly）理论。不同意发表。后来，在彭恒武先生的帮助下得到了胡宁先生的推荐，1980年在《科学通报》上发表了一篇短文。短文只有公式推导，没有具体对天文观测结果进行解释。因此我的非多普勒红移的理论不是没有观测根据。特别是—分光双星两个子星的谱线红移问题是可以通过天文观测加以验证的。我在科学网曾发表过一篇博文“祝贺和建议”，（ 地址：http://www.sciencenet.cn/blog/user_content.aspx?id=47490）在文中我提出过建议可以对我的理论进行实验验证的。不过由于科学网现在关闭了我的博客，已经无法在科学网看到我的博客。 [ Last edited by twxz on 2009-8-12 at 10:45 ] |
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4楼2009-07-19 06:54:59
姐姐，你就不要耍我了吧，你的那篇文章又没有放到网上来，而且我个人猜测这套理论应该有问题哦，因为你的这个统一理论应该可以描述量子电动力学吧，应该可以描述强力弱力这些有实验支持的量子理论吧，如果是这样你也不会说是“电磁与引力”的统一理论了。 5楼2009-07-19 14:41:40
6楼2009-07-20 22:33:41
7楼2009-07-24 15:59:08
8楼2009-07-25 08:28:50