宇宙中的物质是否存在整体的旋转运动?

     我在前一篇博文《宇宙学原理成立或不成立的后果》之中，曾谈到：“如果宇宙学原理成立，我们就可以肯定，宇宙中的全部物质不可能存在整体的旋转运动（根据各向同性），亦即总动量矩为零。”可是，由于宇宙学原理只是一个假说， 有些人并不信服它的推论。加以恒星、双星、聚星、星系、星系团、以至超星系团都存在整体的旋转运动，自然会使人推想‘宇宙中的全部物质可能也存在整体的旋转运动’。然而，这类推想既没有理论上的根据、也缺乏观测事实的支持。倒是有些理论分析可以说明不存在宇宙物质整体的旋转运动：

1），我在博文《为什么需要宇宙学原理？（二）》之中，曾经讨论过，宇宙可由

Minkowski时空生成的可能性，并曾指出，由于Minkowski时空本身是均匀的，

这意味着在Minkowski时空的空间中，各点创生出物质场能量的机率是相等的。

因此当物质场能量大量地创生，宇宙逐渐从混沌状态‘平静’下来之后，则所创

生的物质场（能量等）在空间的分布，平均来看，也将是均匀和各向同性的。创

生的物质场反过来又要影响时空的度规，既然所创生的物质场（能量等）在空间

的分布，平均来看，是均匀和各向同性的，则度规就必然是Robertson-Walker度

规[1] ；因之，物质大量地创生后的时空，仍然是均匀和各向同性的。另一方面，

一个具有旋转运动的星体系统，例如星系，其总动量矩必有一个空间取向；由于

时空是均匀和各向同性的，整个宇宙中的各个星系之动量矩在空间取向的分布，

应当是杂乱无章的，于是，全部星系之动量矩的总和（矢量和）必为零。因此，

宇宙中的全部物质便不可能存在整体的旋转运动。

2），如果宇宙中的全部物质存在整体的旋转运动，整个宇宙中的物质将绕着某一

轴线旋转；由于宇宙空间是无限大的，离开轴线足够远处之质点的速度便可能超

过光速。而按照相对论，这是不可能的。

     以上的分析有助于说明不存在宇宙物质整体的旋转运动，但这些分析也是

建立在一些假定之上的，如假定各个星系之动量矩在空间取向的分布是杂乱无章

的，假定超光速不可能存在,等等。因此这些分析不是严格的证明。宇宙中的物质

究竟是否存在整体的旋转运动?这个问题只能由观测来检验。现在并没有什么有力

的事实可以肯定表明存在宇宙物质整体的旋转运动。如果存在宇宙物质整体的旋转

运动，就说明宇宙学原理不正确；而我已在前几篇博文中详细和深入地讨论过，

目前还不能说宇宙学原理不正确，在宇宙学中仍然要借助于这个原理来进行研究。

 

 

参考文献

[1] Weinberg S. 1972, “Gravitation and Cosmology”, Wiley, New York.

 

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