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136相对论宇宙模型

已有 61 次阅读 2025-1-10 07:51 |个人分类:构筑物理学与天文学全新框架精简版|系统分类:科普集锦

暗物质就是场物质，都是由正反粒子构成。正反粒子偶极子仅仅是隐身而非湮灭。解密暗物质与场物质，就能够解释您所了解的任何物理与天文观测，绝对不会再有任何不自洽或矛盾。《暗物质与宇宙模型》一书解密了场物质与暗物质，并轻松解密了一黑两暗三起源以及众多物理学与天文学重大谜题。

136相对论宇宙模型

19世纪末由于牛顿力学和麦克斯韦电磁理论趋于完善，一些物理学家认为“物理学的发展实际上已经结束”，但当人们运用伽利略变换解释光的传播等问题时，发现一系列尖锐矛盾，对经典时空观产生疑问。

1905年，爱因斯坦发表的题为《论动体的电动力学》一文中提出的区别于牛顿宇宙模型的新的平直时空理论。建立了可与光速相比拟的高速运动物体的规律，创立相对论。狭义相对论提出两条基本原理。(1)光速不变原理：在任何惯性系中，“真空”中光速c都相同，与光源及观察者的运动状况无关。(2)狭义相对性原理：物理学的基本定律乃至自然规律，对所有惯性参考系来说都相同。爱因斯坦曾经一度试图把万有引力定律纳入相对论的框架，几经失败后，他终于认识到，狭义相对论容纳不了万有引力定律。

1915年，爱因斯坦将狭义相对性原理推广到广义相对性，又利用在局部惯性系中万有引力与惯性力等效原理建立了用弯曲时空的黎曼几何描述引力的广义相对论。广义相对论认为引力是由时空弯曲的几何效应的畸变引起的，因而引力场影响时间和距离的测量。

狭义相对论只适用于惯性系，它的时空背景是平直的四维时空，广义相对论则适用于包括非惯性系在内的一切参考系，它的时空背景是弯曲的黎曼时空。广义相对论是一种关于万有引力本质的理论。

广义相对论的两个基本原理是：(1)等效原理：惯性力场与引力场的动力学效应是局部不可分辨的；(2)广义相对性原理：所有的物理定律在任何参考系中都取相同的形式。

在广义相对论中，引力作用被“几何化”，狭义相对论的闵氏空间背景加上万有引力的物理图景在广义相对论中变成了黎曼空间背景下不受力的自由运动的物理图景，其动力学方程与自身质量无关而成为测地线方程。按照广义相对论，在局部惯性系内，不存在引力，一维时间和三维空间组成四维平坦的欧几里得空间；在任意参考系内存在引力，引力引起时空弯曲，因而时空是四维弯曲的非欧空间。爱因斯坦找到了物质分布影响时空几何的引力场方程。时空的弯曲结构取决于物质能量密度、动量密度在时空中的分布，时空的弯曲结构又反过来决定物体的轨道。在引力不强、时空弯曲很小情况下，广义相对论的预言同牛顿万有引力定律和牛顿运动定律的预言趋于一致；引力较强、时空弯曲较大情况下，两者有区别。

由于牛顿引力理论对于绝大部分引力现象已经足够精确，广义相对论只提供了一个极小的修正，人们在实用上并不需要它，因此，广义相对论建立以后的半个世纪，并没有受到充分重视，也没有得到迅速发展。到20世纪60年代，情况发生变化，发现强引力天体(中子星)和3K宇宙微波背景辐射，使广义相对论的研究蓬勃发展起来。中子星的形成和结构、黑洞物理和黑洞探测、引力辐射理论和引力波探测、大爆炸宇宙学、量子引力以及大尺度时空的拓扑结构等问题的研究不断深入，广义相对论成为物理研究的重要理论基础。

自从广义相对论提出以来，预言了水星近日点反常进动、光频引力红移、光线引力偏折以及雷达回波延迟，都被天文观测或实验所证实。关于脉冲双星的观测也提供了有关广义相对论预言存在引力波的有力证据。在水星近日点的进动中，每百年43秒的剩余进动长期无法得到解释，被广义相对论完满地解释清楚了。光线在引力场中的弯曲，广义相对论计算的结果比牛顿理论正好大1倍，爱丁顿和戴森的观测队利用1919年5月29日的日全食观测到的结果，证实了广义相对论是正确的。按照广义相对论，在引力场中的时钟要变慢，因此从恒星表面射到地球上来的光线，其光谱线会发生红移，这也在很高精度上得到了证实。从此，广义相对论的正确性得到了广泛地承认。从1922年开始，研究者们就发现场方程式所得出的解答会是一个膨胀中的宇宙，爱因斯坦在那时自然也不相信宇宙会涨缩，所以他便在场方程式中加入了一个宇宙常数来使场方程式可以解出一个稳定宇宙的解。