博文
宇宙演化中的逻辑关联Ⅴ 宇宙膨胀是什么在膨胀?和为什么膨胀?
|||
宇宙膨胀是什么在膨胀?和为什么膨胀?
宇宙膨胀是什么在膨胀?和为什么膨胀?对于初学宇宙学的人,可能常常会提出这个问题。我先简单地回答一下：所谓宇宙膨胀，在本质上是指，宇宙作为整体来考虑时之度规张量的空间分量在膨胀，通俗地说，就是空间本身在膨胀；什么会膨胀呢?这是由于爱因斯坦方程（或推广的爱因斯坦方程，或其它更复杂的引力场方程）所起的作用，因为度规张量是由这个方程解出来的。现在来对上述回答进行一些解释。
首先说明一下，‘宇宙作为整体来考虑’一词是什么意思？大家知道，宇宙是由许多星系构成的，而星系又是由多种多样的天体（包括恒星、双星、星团、星云、分子云、星际尘埃、宇宙线、星际磁场等等）构成的。如果把星系用一个
质点来代替，这个质点位于该星系的质心，其质量等于该星系的质量；在作这样的代替后来研究宇宙，就叫做‘以星系为单位，把宇宙作为整体来考虑’。同样道理，如果把星系团用一个质点来代替，这个质点位于该星系团的质心，其质量等于该星系团的质量；在作这样的代替后来研究宇宙，就叫做‘以星系团为单位，把宇宙作为整体来考虑’。近几年发现宇宙广泛地存在空洞结构，空洞的周围分布着星系及星系团。有些学者为了肯定宇宙学原理, 把空洞及其周围的星系用一个质点来代替，这个质点位于该体系的质心(在空洞之内)，其质量等于该体系的质量；在作这样的代替后来研究宇宙，就叫做‘以空洞及其周围的星系为单位，把宇宙作为整体来考虑’[1]。
近几年的天文观测表明, 以星系或以星系团为单位，把宇宙作为整体来考虑,严格的宇宙学原理都不成立。是否以空洞及其周围的星系为单位，把宇宙作为整体来考虑，严格的宇宙学原理也不成立？我还没有从文献中找到答案。不过从郑怡嘉研究员的博文《再谈宇宙学原理（三）》中所附的宇宙地图来看，空洞及其周围的星系的质心在 空间的分布，似乎是均匀的。即使以空洞及其周围的星系为单位，把宇宙作为整体来考虑，严格的宇宙学原理也不成立，仍不足以否定这个原理而把它完全扬弃。其理由已在我的博文《为什么需要宇宙学原理？（一）、（二）、（三）》中详尽论述过了，不再重复。
我的博文《为什么需要宇宙学原理？（一）、（二）、（三）》发表之后，郑怡嘉研究员也接连发表博文《再谈宇宙学原理（一）、（二）、（三）》批评我的观点和看法。我已说过，我不主张两位博主利用Blog平台来针锋相对的进行辩论；因为两个学术观点不同的博主企图通过辩论来取得一致是很困难的，况且学术
上的是非往往要经过很长时间才能看得清楚，有时真理还会在争论失败的一方，因此，我觉得两位博主针锋相对的进行辩论意义不大。对郑怡嘉研究员的批评，一般我不会回答。我主张，当两个博主学术观点和看法不相同时，各人可以在自己的Blog中详细地说明自己的观点和看法，请广大网友提出评论。我发表博文《为什么需要宇宙学原理？（一）、（二）、（三）》就是抱着这种态度，这三篇博文没有针对任何人，只是针对宇宙学原理。我对宇宙学的观点和看法也很明显，集中表现在我的博文《能否建立一个既符合观测事实又不存在‘大爆炸’的宇宙模型?》之中。
看过郑怡嘉研究员的博文《再谈宇宙学原理（三）》，原也不打算写博文回答。
后来一想，郑怡嘉研究员的这篇博文提出了有关宇宙学研究的重大问题，既然他的这篇博文是针对我的博文写的，我也就应当谈谈我的看法。
郑怡嘉研究员在他的博文《再谈宇宙学原理（三）》中提出了两个重要观点：
1，宇宙演化问题，可以从局部的研究开始；2，研究宇宙的演化可以不需要爱因斯坦方程。必须强调宇宙学是把宇宙当作一个整体来研究的，这不同于个别天体的研究，例如不研究宇宙整体，就说不清楚星系是如何形成的，也说不清楚各个星系中的恒星的演化过程为何大致是相同的。大家知道，就目前人类知识水平而言，宇宙学只能建立在广义相对论（超引力理论和超弦理论是广义相对论的发展）
的基础上或牛顿力学的基础上。以牛顿力学为基础来研究宇宙学，早已在物理学的理论上遭到否认，对此有兴趣的网友可参考文献[2]。必须指出，现今宇宙学中关于星系形成的研究就是建立在广义相对论和宇宙学原理的基础之上的。
郑怡嘉研究员认为研究宇宙学可以不需要爱因斯坦方程，宇宙学原理可以
扬弃，他还曾主张河外星系的红移不是由于宇宙膨胀。他几乎否定了现今宇宙学的全部理论基础，我要请问郑怡嘉研究员，在否定这些之后，您的宇宙学理论的内容是什么呢？
参考文献
[1] Plebanski J. , Krasinski A. 2006,“A introduction to general relativity and cosmology”，Cambridge University Press, New York.
[2]俞允强，2003，“热大爆炸宇宙学”，北京大学出版社，北京.
https://blog.sciencenet.cn/blog-71626-213011.html
上一篇：宇宙演化中的逻辑关联Ⅳ 为什么需要宇宙学原理？（三）
下一篇：宇宙演化中的逻辑关联 Ⅵ 对宇宙学原理的再解释
