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木虫 (正式写手)

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[交流] 【交流】再评宇宙学原理已有1人参与

再评宇宙学原理
我的博客‘爱因斯坦的错误’在几个网站发表后，反应很平淡。因为它的内容主要都是有比较权威的出处（Steven Weinberg 2005年在11月份的Physics Today上的文章，2005年中国科学院理论物理研究所刘寄星先生在‘物理’杂志34卷7期“世界物理年”专稿的文章）。但我的博客‘爱因斯坦的最大错误’在几个网站发表后，反应却很强烈，受到许多人的反对，认为是民科的文章。主要原因是我把爱因斯坦在宇宙学研究中引进宇宙学原理列为爱因斯坦的最大错误是他们所不容。这里面既有学术问题，但更多的成分我认为是非学术问题。因为在网站上把我认为是民科的人大部分都是非宇宙学专业的学者，而研究宇宙学的专业学者则基本上不表态。为此我又发表了‘评宇宙学原理’，进一步说明我的看法，希望能看到各方面的不同意见。在仔细地看了一些网友的反对意见后，我认为有必要再写一篇‘再评宇宙学原理’，希望能对网友们提出的问题进行深入的讨论。下面是我认为有关的几个重点问题：
1．有网友认为，我反对在宇宙学研究中引进宇宙学原理，就是反对广义相对论。实际上宇宙学原理和广义相对论是两码事。宇宙学原理不是广义相对论的内容。它只是爱因斯坦在用广义相对论引力方程进行宇宙学研究时，为了方便而引进的一个工作假设。
2．有网友把爱因斯坦的广义相对论的引力理论和牛顿的引力定律对立起来，这是一种误会。中国科学院理论物理研究所李淼研究员2011年1月9日在北京国家会议中心做了一次题目为看‘扁宇宙有关’的讲演。讲演的主要内容是有关‘引力的起源’问题。在讲演中李淼研究员明确地提到：‘爱因斯坦广义相对论的引力理论并没有推翻牛顿的引力定律。爱因斯坦广义相对论只是认为，牛顿的有关引力的概念存在有问题，但牛顿的引力定律仍然是对的’。‘牛顿认为引力是所有物体之间无条件的万有引力，而爱因斯坦则认为引力是时空弯曲的结果’。李淼研究员讲演的视频可以在下面地址中找到。
http://v.youku.com/v_show/id_XMjM5ODA3ODE2.html
3． ‘在弱场和低速条件下，牛顿力学方程是广义相对论引力方程的精度极高的近似’这个结论已经为大部分学者所承认，包括主张标准宇宙学模型的学者。但这个结论的数学证明，也是在球对称的有心力场假设下得到的。北京大学俞允强教授在他的‘广义相对论引论’一书中对这个问题有具体的数学推导。在实际宇宙环境中，在大部分情况下，‘弱场和低速’这个条件都是得到满足的。因此牛顿力学方程完全可以很好地描述天体运动。现在天体力学的基础仍然是牛顿力学。天体力学的内容并没有因为广义相对论的出现而失效。
4．爱因斯坦在宇宙学研究中引进宇宙学原理作为一个工作假设时，并没有给出任何理论证明和观测依据。所有对宇宙学原理合理性的讨论似乎都是后人替爱因斯坦做出的，不是爱因斯坦自己的原创。学者们之所以这样做除了受哲学上哥白尼原理的影响外，另外一个重要因素就是爱因斯坦现在已经被许多人神化了。
5．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了，得到了所谓宇宙学方程。但是对这个宇宙学方程求解得到的结果却无法完整地描述宇宙中天体在宇宙空间中不同类型的运动。而北京大学俞允强教授在他的‘广义相对论引论’一书中引进的‘球对称引力场’假设，却可以直接从广义相对论引力方程得到一组更合理的解，它们可以全面地描述天体在宇宙空间中的各种类型运动。我认为这是因为‘球对称引力场’假设更符合宇宙的实际环境。在实际宇宙中，不同层次的天体是在不同层次的有心力场中运动。地球是在太阳系的有心力场中运动。太阳系是在银河系的有心力场运动。后发星系团中的各个星系是在星系团的有心力场中运动……。
6．所有广义相对论的天文观测验证，也都是把广义相对论应用到有心力场的实际环境中得到的。如水星近日点进动；在日全食时太阳边缘恒星位置发生变化；引力红移等。所有这些天文观测验证都离不开要考虑到实际环境中存在的球对称的有心力场这个重要因素。
综上所述，我认为在宇宙学研究中引进宇宙学原理假设是错误的。引进‘球对称引力场’假设才是更合理的选择。

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1楼 2011-02-08 06:41:47

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Wenn

新虫 (初入文坛)

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专业: 宇宙学

★
小木虫(金币+0.5):给个红包，谢谢回帖交流

楼主好，我看过了你前几篇帖子，在这一起回复了。以下是我个人的理解。

首先，天文观测确实证实了天体均匀分布。在10^8光年数量级以上（即本超星系团的尺度），这个尺度上的天体系统是均匀分布，尺度越大，涨落越不明显。研究宇宙和研究气体是一样的，宏观上是均一稳定的，尺度越小涨落越大，而到分子的尺度时就无均一可言，尺度再小到核子数量级时就基本是空旷的。而成团结构只是相对较小尺度下的涨落效应，李淼教授也说过星系结构是最大的量子效应。所以宇宙学原理应该是合理的，至少在大尺度结构上，尺度越小，偏离越大。

其次，我觉得宇宙学假设和球对称引力场假设并不是冲突的，如果研究大尺度结构，引力很难形成束缚态，而且由于均匀同性，此时两种模型的宇宙学解是相同的，至少是定性相同。只是球对称引力场模型是可以用来研究较小尺度。而小尺度结构下有很多是束缚态系统，是有稳定解，这让我想起向守平教授说过束缚态系统不会随着宇宙膨胀而膨胀。

总的说来考虑了引力场的解肯定要更精确而且适用范围更广，但是研究对象是整个宇宙时，两种模型开始等同。就像用理想气体模型和范氏气体模型去研究实际稀薄气体结果都一样。

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