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专业: 宇宙学

[交流] 【交流】广义相对论和宇宙学原理（2）---球对称引力场假设已有1人参与

广义相对论和宇宙学原理（2）---球对称引力场假设
既然宇宙学原理假设不符合宇宙的客观实际，有没有更符合客观实际的假设？答案是肯定的。实际天文观测证明，宇宙中物质的分布是不均匀的，是有层次成团结构的。在这些不同层次成团结构中，物质分布基本上是球对称的。因此俞允强教授用‘球对称引力场’的假设代替了爱因斯坦的‘宇宙学原理’假设，从广义相对论引力方程出发，得到了更符合客观宇宙天体运动的解。
球对称引力场假设和宇宙学原理假设的区别在于，球对称引力场假设承认宇宙中物质是有层次的球对称分布而不是均匀分布，因此更加符合宇宙物质分布的客观情况。虽然我们的地球不是宇宙的中心，但在考虑地球附件人造天体的运动情况，我们可以认为，地球附件空间中的物质分布是以地球为中心的球对称分布。同样，太阳也不是宇宙的中心，但在考虑太阳系中各个行星的运动情况时，我们可以认为，太阳系中的物质分布是以太阳为中心的球对称分布。……
俞允强教授在引进‘球对称引力场’假设后，用广义相对论引力理论对相应的天体在‘球对称引力场’中的运动进行了计算，得到了很好的结果。从这些结果我们可以看到，在实际宇宙中，除了在引力场为强场的少数局部小区域，广义相对论的计算结果和牛顿引力定律的计算结果有明显差别外；在绝大多数情况下，牛顿力学的计算结果是相对论计算结果精度很高的近似。因此广义相对论引力理论计算结果并没有否定牛顿力学理论的正确性，而是证明牛顿力学在绝大多数情况下是广义相对论精度很高的近似。
既然这样，俞允强教授为什么没有地明确提出，他所得到的天体运动的解，就是宇宙学的解？我认为出现这种现象有如下两个原因。
一．俞允强教授认为：他的‘球对称引力场’的假设只适用于恒星天体等局部区域的情况，没有想到用它代替宇宙学原理假设。俞允强教授在他的‘广义相对论引论’一书中的第五章讨论‘球对称的引力场’问题时，在内容提要中写到：‘球对称物体的引力场是引力理论中最有用的一类情形。著名的牛顿引力定律直接刻画的正是这种引力场。现在我们以广义相对论的引力理论为基础来求解球对称的引力场’。在第六章．‘粒子在球对称引力场中的运动’的内容提要中俞允强教授是这样写的：‘因为有恒星这样球对称引力场的存在，所以粒子在这种场中的运动问题是有实际意义的问题。本章将在广义相对论基础上讨论质点在席瓦西尔场中的运动。它与牛顿理论的相应结果之间的差别是特别令人感兴趣的。因此它可用来检验广义相对论的正确性’。
实际上在更大尺度层次的宇宙结构中，情况也是这样。从星系的旋转曲线推断出星系中存在暗物质的理论计算，也是假设星系中的物质分布是球对称的，星系中的恒星是在‘球对称引力场’中运动。没有人是用爱因斯坦的广义相对论引进宇宙学原理后的宇宙学方程进行计算。即使是学者们公认的，发现暗物质的鼻祖茨维基(F.Zwicky)， 1933年从后发星系团中星系的运动推断出暗物质存在进行的理论计算，也是假设了星系在后发星系团中是球对称分布，星系团中的星系是‘球对称引力场’中运动。所用的维里定理也是以牛顿力学定律为基础，根本没有引进什么宇宙学原理。
二．俞允强教授之所以没有否定爱因斯坦的宇宙学原理假设，反而认为宇宙学原理是正确的。我认为这可能是爱因斯坦的科学威望起了作用。这种现象的出现是可以理解的。其他已经有了一定学术地位的学者如果看到了宇宙学原理存在问题，他们同样也不敢轻易提出质疑或反对意见。本人对广大学者中流传的‘爱因斯坦引力场方程的波动解，在广义相对论创立之后一年就被爱因斯坦发现了’这个提法提出质疑时，就被某些网友认为：这是‘把精力花费在找伟人的纰漏上’。由此可见，现在由于人们对爱因斯坦的高度崇拜，已经到了不允许对神化爱因斯坦的任何观点提出质疑的程度。难怪爱因斯坦自己也叹息到：‘因为我对权威的轻蔑，所以命运惩罚我，使我自己竟也成了权威’。
实际上俞允强教授对‘宇宙学原理只是爱因斯坦的一个假设’，‘并没有事实根据’这个问题非常清楚的。俞允强教授在他的‘热大爆炸宇宙学’一书中第12页讨论宇宙学原理时明确指出：
‘第一个物理的宇宙学模型是爱因斯坦在1917年提出的。当时人们对宇宙的整体面貌还完全没有了解。因此他主要凭直觉，作了两个简化假设：（一）宇宙物质在空间上是均匀和各向同性的。今天人们把它叫做宇宙学原理。（二）宇宙物质的分布是不随时间变化的。在这个基础上建立了静态的宇宙模型。’……
‘如上所述，宇宙学原理原本只是爱因斯坦的猜想，而并没有事实根据。后人沿用了下来，很大程度上是把它当作一个方便的工作假设。因为如果宇宙是不均匀的，那么研究宇宙动力学的条件就更不成熟了。当然，均匀假设到底是否符合事实是根本问题。膨胀的宇宙理论在60年代前一直得不到学术界的认可，这基本假设没有证据是重要原因’。

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