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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 专业学科区 » 物理 » 理论物理&天文 » 【交流】为什么说宇宙学方程是不完整的动力学方程？
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twxz

木虫 (正式写手)

[交流] 【交流】为什么说宇宙学方程是不完整的动力学方程？

为什么说宇宙学方程是不完整的动力学方程？

在我的博文“现代宇宙学存在的问题（1）”中我曾提到，现代宇宙学存在的问题之一是出在宇宙学界把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。实际上Friedmann方程的解的集合只是爱因斯坦引力场方程全部解的一个子集，是不完整的。它是只和爱因斯坦广义相对论的引力方程中初始条件为没有切向运动的解相对应。下面我们来具体讨论一下这个问题。
从我的博文“理论学家为什么这么说？”可以看出，宇宙膨胀实际上由爱因斯坦广义相对论的引力方程在引进所谓“宇宙学原理”后简化得到的Friedmann方程还可以有另外的表达式。在平直的，以实物为主的宇宙空间中，如果没有引进所谓宇宙学常数，Friedmann方程还可以简化成该文中的方程（4）（见附件1）。
                     
方程（4）实际上是在有心引力场中天体的运动只有径向坐标变化时的牛顿第二定律的积分表达式（坐标原点位于有心引力场的中心）。如果我们考虑天体运动包含有非径向运动，则爱因斯坦广义相对论的引力方程变得非常复杂，如果不是无法解，至少在目前还没有人解出来过。
    从我的博文“宇宙中天体分布的层次结构和漩涡运动”我们可以看到，对不同层次的天体，我们可以用不同层次的有心力场来描述它们的运动。已有的天文观测结果表明，天体在这些不同层次的有心力场中，显然都存在有相对于有心力场中心的切向运动。因此，爱因斯坦广义相对论的引力方程在引进所谓“宇宙学原理”后，宇宙学方程中不包含对有非径向运动问题的描述表明，这个宇宙学方程是不能完整地描述客观实际的天体运动。
   从爱因斯坦可以用他的广义相对论对水星近日点进动问题进计算来看，完整的广义相对论的引力方程的解是应当有包含带有切向运动问题的解。在引进所谓“宇宙学原理”后简化得到的所谓宇宙学方程（4）的解，它不包含有对天体具有切向运动时问题的解。因此，理论上它也只能是完整的广义相对论的引力方程解的集合的一个子集，一个不包含有初始切向运动问题的解的子集。是广义相对论的引力方程完整解的一个不完整的子集。
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1楼 2009-07-21 22:14:39
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woniu1025

木虫 (小有名气)
要考虑相对论的吧?
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2楼2009-07-22 08:20:25
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小木虫:)

荣誉版主 (著名写手)
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如果宇宙是无限均匀的，牛顿力学推广到宇观下直接会出现悖论和佯谬。

[ Last edited by 小木虫 on 2009-7-23 at 20:14 ]
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霸道做事，厚道做人
3楼2009-07-23 20:12:38
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twxz

木虫 (正式写手)
引用回帖:
Originally posted by 小木虫 at 2009/7/23 20:12:
如果宇宙是无限均匀的，牛顿力学推广到宇观下直接会出现悖论和佯谬。

[ Last edited by 小木虫 on 2009-7-23 at 20:14 ]

宇宙的实际情况不是无限均匀的，是有层次结构的。请参看我的帖子“宇宙中天体分布的层次结构和漩涡运动”。
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4楼2009-07-23 21:17:11
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quantumfang

至尊木虫 (著名写手)

小木虫中医研究院院长
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楼主最好能把文章整理发表。不然就是可怜的民科了
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5楼2009-07-24 09:38:09
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小木虫:)

荣誉版主 (著名写手)
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Originally posted by twxz at 2009-7-23 21:17:

宇宙的实际情况不是无限均匀的，是有层次结构的。请参看我的帖子“宇宙中天体分布的层次结构和漩涡运动”。

按照您这种层次结构，您认为就没有我前面说的佯谬了么？另外还有白夜佯谬，不知道您的理论是否能解释？
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霸道做事，厚道做人
6楼2009-07-26 09:02:05
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twxz

木虫 (正式写手)
引用回帖:
Originally posted by quantumfang at 2009/7/24 09:38:
楼主最好能把文章整理发表。不然就是可怜的民科了

我现在山东避暑。文章发表被拒，细节以后再谈。
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7楼2009-07-30 09:16:53
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twxz

木虫 (正式写手)
引用回帖:
Originally posted by 小木虫 at 2009/7/26 09:02:

按照您这种层次结构，您认为就没有我前面说的佯谬了么？另外还有白夜佯谬，不知道您的理论是否能解释？

按照我的这种层次结构，就没有您前面说的佯谬了。
另外,
所谓白夜佯谬就是著名的奥伯斯佯谬（Olbers paradox）。陈学雷先生在“无限时空－－谈谈宇宙学的科普和一些常见的误解（3）”中
地址：http://www.sciencenet.cn/blog/user_content.aspx?id=37257
对奥伯斯佯谬问题进行了比较详细的讨论。根据陈学雷先生的文章，在现代宇宙学里不存在奥伯斯佯谬的根本原因是：“恒星不是一直存在，而是只存在了有限长的时间”。这个论断和宇宙是否膨胀没有关系。在牛顿时空框架内，恒星照样可以形成和消亡。现在的天文观测证明，恒星的形成和消亡现在也仍然在许多星系中进行。因此每个恒星的寿命都是有限的。
由此可见不存在奥伯斯佯谬的根本原因是：恒星不是一直存在。这个论断和宇宙是否膨胀没有关系。宇宙的膨胀，恒星发出的光被红移了只是有利于这个问题的解决的另外一个次要因素，那就是由于宇宙的膨胀，恒星发出的光被红移了，这也减弱了星光。另外，这个次要因素对没有宇宙膨胀但存在有非多普勒红移的理论同样有效。

[ Last edited by twxz on 2009-8-8 at 07:18 ]
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8楼2009-07-30 09:20:40
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twxz

木虫 (正式写手)

请批评指教

引用回帖:
Originally posted by quantumfang at 2009/7/24 09:38:
楼主最好能把文章整理发表。不然就是可怜的民科了

我对宇宙学的看法还在发展中，因此在此交流。最新的有关文章是我的帖子“试解宇宙学常数之谜 ”，请批评指教。另外，“民科”这个词有很多含意。先生的“民科”是什么含意？请明示。
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9楼2009-08-08 07:09:21
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