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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】爱因斯坦的最大错误
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twxz

木虫 (正式写手)

[交流] 【交流】爱因斯坦的最大错误 已有9人参与

爱因斯坦的最大错误
在Steven Weinberg题目为‘爱因斯坦的错误’的文章中，Steven Weinberg把爱因斯坦引进宇宙学常数列为第一个错误。爱因斯坦自己也曾经公开承认，在宇宙学研究中引进宇宙学常数是他一生中所犯的最大错误，我认为情况并非如此。关键是如何理解宇宙学常数的物理意义。
自从1998年有些天文学家发现了所谓宇宙加速膨胀现象以后，许多宇宙学家和理论物理学家都认为应当把宇宙学常数请回到宇宙学方程中来。他们把宇宙学常数和‘斥力’以及‘暗能量’概念联系起来。把宇宙学常数和‘斥力’联系起来和爱因斯坦当初的初衷还比较一致，但和‘暗能量’概念联系起来，则完全和爱因斯坦当初的初衷完全挂不上钩。爱因斯坦当初引进宇宙学常数确实是为了平衡天体之间的相互吸引的引力作用，从而得到静态的宇宙学解，因此宇宙学常数应当具有‘斥力’特性。但爱因斯坦并没有认为宇宙学常数这个‘斥力’效应是由什么‘暗能量’所产生。
从太阳系中各个行星绕太阳转动的实际情况来看，太阳系中各个行星之所以没有被太阳的引力吸引而落到太阳中去，是由于行星绕太阳转动时所产生的离心力，起到了和太阳引力吸引相平衡的斥力作用。因此我认为宇宙学常数实际上可以看成是一个天体在有心力场中运动时，和角动量守恒相联系的一个积分常数。宇宙学常数为零的情况，相当于一个天体在有心力场中运动时，没有和引力相垂直的运动分量，因此角动量为零。这样的宇宙学解，只是宇宙学方程中的一个特解，不是通解。角动量为零的天体在有心力场引力的作用下，当然只能塌缩或膨胀。这样的情况在宇宙中是存在，但出现概率较小。例如彗星和木星相撞事件可以看成是塌缩的例子。超新星爆炸则可以看成是膨胀的例子。但大部分天体的运动情况是绕某个中心转动，例如双星系统中的两个子星就是绕它们的质量中心转动，星系团中各个子星系则是绕星系团的中心转动。这样的宇宙学解也应当是正确宇宙学方程中的合理的解。只不过是在引进宇宙学原理后的宇宙学方程中被不合理地抛弃了。
爱因斯坦之所以引进宇宙学原理，主要是数学上的原因。因为广义相对论引力方程形式上虽然非常简单，但数学上很复杂。用普通的方程表达式写出来有10个方程。方程中包含有对时间的二次微分。直接对这些方程求通解到目前为止似乎还没有人能够做到。为了能够对广义相对论引力方程进行求特解，爱因斯坦引进了宇宙学原理。在爱因斯坦引进宇宙学原理后，广义相对论引力方程被简化成两个很容易求解的微分方程。但是，由于在广义相对论引力方程中引进了宇宙学原理后，本来在各个层次有心力场中绕引力中心旋转运动的天体，无法被这样的宇宙学方程所描述。这样的宇宙学方程所描述的天体只能在引力作用下产生塌缩或膨胀，因此爱因斯坦无法得到他所希望得到的静态宇宙学解。只有在这样的宇宙学方程中引进宇宙学常数后，由于宇宙学常数能起到‘斥力’作用，从而可以和天体之间引力的相互吸引作用达到平衡，爱因斯坦才得到他所希望得到的静态宇宙学解。
由此可见，爱因斯坦引进的宇宙学常数，实际上可以看成是一个和天体在有心力场中运动时的角动量守恒相联系的积分常数。爱因斯坦引进宇宙学常数后，实际上相当于把所谓宇宙学方程回归到牛顿运动方程。这样宇宙学方程就可以正确地描述天体在有心力场中的运动，弥补了由于引进了宇宙学原理后得到的宇宙学方程无法描述天体在有心力场中绕引力中心做旋转运动的错误。具体的有关宇宙学常数引进之后宇宙学方程如何回归到牛顿运动方程，宇宙学常数如何和天体在有心力场中运动时的角动量守恒相联系的数学推导请参考我的博客：‘宇宙学常数和角动量守恒’和‘试解宇宙学常数之谜’。
因此我认为爱因斯坦一生所犯的最大错误不是在宇宙学研究中引进宇宙学常数，爱因斯坦最大的错误应当是引进了宇宙学原理。而引进宇宙学常数只是为了弥补由于引进宇宙学原理后产生的错误而采取的补救措施，不能算是什么大错误。
宇宙学原理的引进，完全没有任何事实作为根据，只是爱因斯坦为了工作方便而引进的一个假设。在实际宇宙中，物质的分布是有多个层次成团结构的，引力场也是由许多层次的有心力场组成的。宇宙中物质的分布并不像宇宙学原理所假设的那样是均匀分布。由于宇宙学原理的引进，在宇宙空间中普遍存在的物质分布的层次成团结构无法被考虑。实际决定天体在宇宙空间中运动，客观存在的多层次有心力场也无法被考虑。这导致了广义相对论引力方程得出了错误的描述天体运动动力学的宇宙学方程。
由于爱因斯坦的巨大科学威望和宇宙学原理表面上看似合理，宇宙学原理一直没有受到学者们的怀疑，因此宇宙学原理的引进对宇宙学的研究造成了巨大的误导。使不合理的大爆炸宇宙学模型变成标准宇宙学模型。所有对标准宇宙学模型提出不同意见的模型都被打入‘另类理论’，无法进行深入研究。这个现象是世界性的。2004年5月22日英国的《新科学家》（NeW Scientist）杂志发表了一封由34位科学家和工程师的签名的《致科学界的公开信》，cctv网站已将它翻译成中文，目的是让读者对大爆炸理论的人的论据有所了解。这封公开信被贴到网上后，得到了185位科学家的网络签名（到2008年03月已达四百多人了）。cctv网站中文翻译的网址是：
http://space.tv.cctv.com/article/ARTI1205226154219927
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1楼 2011-01-24 08:40:50
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孙?�730

至尊木虫 (知名作家)

优秀版主

也谈对宇宙学原理的理解

★
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小木虫:): 现代物理宇宙学是有符合实验和观测的定量结果的，要推翻别人的理论就要拿出比别人理论更好的定量结果来，拿不出更好的定量结果来的就是白扯 2011-01-24 13:58:35
小木虫:): 同意！我也觉得尝试是必要的，但是在没有得到更好的结果之前就说前人错了，这个就过分了 2011-01-24 14:01:47
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[ Last edited by ????730 on 2011-1-24 at 13:04 ]
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sunyu730_emuch@126.com
3楼2011-01-24 12:45:14
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xdecat

金虫 (正式写手)
★
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小木虫:): 在98年以前，大家几乎一致认为宇宙学常数的引入是爱因斯坦的错误，但是自从宇宙加速膨胀的天文学现象被发现以后，人们就发现当初爱因斯坦的这个最大的错误就未必是一个真正的错误了。其实楼主这篇文章也蛮高深的，尤其是“由此可见，爱因斯坦引进的宇宙学常数，实际上可以看成是一个和天体在有心力场中运动时的角动量守恒相联系的积分常数。”这一句以及这一句所在的那一段，小虫无论从逻辑还是数学上都是无法理解的。 2011-01-24 21:53:47
小木虫:): 最后说一下，文中提到了34位科学家和工程师写了公开信，这个我感觉就有点扯了，首先其中的科学家是什么科学家就不说了，先说工程师，好象宇宙学这种纯理论的东西搞工程的人应该是外行吧？就好象如果有三百个植物学家写联名信反对群论，我们要不要大惊小怪呢？科学本来就是自由的，有什么新见解就写文章呗，搞什么大签名、公开信啊？这本身就可笑。那要是做个民意调查1+1=？结果认为等于3的人最多，那么从此以后数学界就承认1+1=3了么？几千年前，人们认为大地是平的是方的，按照当时的投票和民意调查，我们是不是不要去考虑地球这个概念了？ 2011-01-24 22:02:17
呸，自己没能力没胆量研究新理论却去怪爱因斯坦的巨大科学威望；爱因斯坦怎么没因为牛顿的巨大科学威望和经典物理表明上看似合理放弃现代物理呢？
再说，人家那公开信是表达对科学上一家独唱现象的不满，你倒去抓爱因斯坦的小辫子，然后说他的假设是个理论上大错误，是不是过分了点。
如果有400个科学家说微积分有问题，是不是又要怪牛顿的巨大科学威望让你不敢怀疑了？
科学需要的是争论，不是人云亦云的墙头草
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2楼2011-01-24 11:53:54
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孙?�730

至尊木虫 (知名作家)

优秀版主
★
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小木虫:): 没看懂您的意思，现在定量的解释宇宙学观察的各种现象的理论中，最符合观察的就是大爆炸理论，这也就是大爆炸理论虽然让人感觉不可思议，但是却成为主流的原因 2011-01-24 21:41:19
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[ Last edited by ????730 on 2011-1-24 at 14:53 ]
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sunyu730_emuch@126.com
4楼2011-01-24 14:50:07
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twxz

木虫 (正式写手)
引用回帖:
Originally posted by xdecat at 2011-01-24 11:53:54:
呸，自己没能力没胆量研究新理论却去怪爱因斯坦的巨大科学威望；爱因斯坦怎么没因为牛顿的巨大科学威望和经典物理表明上看似合理放弃现代物理呢？
再说，人家那公开信是表达对科学上一家独唱现象的不满，你倒去抓 ...

Xdecat（银虫）先生： (小有名气)
1.        Steven Weinberg在《今日物理》(Physics Today) 上发表文章列举了爱因斯坦的几个错误，你认为那是‘抓爱因斯坦的小辫子’吗？
2.        如果爱因斯坦有错误，那个错误是最大的错误？
3.        如果我只能在Steven Weinberg列举的爱因斯坦的几个错误中比较出，那个错误是最大，是不是‘人云亦云的墙头草’？
4.        我对宇宙学的看法已发表在‘我的宇宙学模型’中，请具体指教。
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5楼2011-01-24 15:41:26
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