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错误解读难成基础
人类对宇宙的认识手段终究是十分有限的。现今虽然拥有了相对先进的观测手段,但也只局限于观察宇宙中的各种现象,即使通过研究能够使了解有所深入,但也只是知其然,并未知其所以然。说到所以然就总不外乎是猜想、推测而已。这是认识能力所限,短期内无法改变。对整个宇宙而言,人类生存的地球本就无足轻重。在太阳系边界附近的飞船上回眸观察,它不过只是一个毫不起眼的小蓝点,人在其上就更是微末之末,不值一提。以为只要根据现今有限的片面甚至错误的认识,就能够洞察宇宙的往世今生,显然是有点不自量力了。
当前人类对宇宙的总体认识除了已由现代宇宙巡天观测证实了的宇宙学原理外,也只有宇宙膨胀概念和哈勃定律了,但这两项却未必正确。百年前人们观测到星系普遍存在谱线红移现象,这当然是划时代的发现。但人们并没有仔细探讨其产生的原因,就认定这是星系都正在远离我们产生的多普勒效应,进而形成了宇宙膨胀的概念,这是相当主观草率的。因为这是由结果来断定某一原因的存在,但能造成某一结果的原因往往不是唯一的,甚至还可能存在人们未知的原因,要断定确是哪一种原因造成了该结果就必须要有证据,说宇宙膨胀造成了星系谱线红移当然也不能例外。但百年来人们并未找到相应的确凿证据。由于任何膨胀毫无例外是从里向外的体积增加,宇宙膨胀必然会造成宇宙中物质密度会出现由内向外连续急剧减小的后果,但是并没有观察到这样的现象。这实际上已表明宇宙膨胀是似是而非的。哈勃定律是说星系的远离速度与它和我们的距离成正比。但这里的距离都是以“我们”作为起算点的,由于无法知道我们和星系在宇宙中的真实位置,只要起算点一旦改变,各星系的远离速度就会全然不同,这显然对了解宇宙并没有任何价值。
有人声称广义相对论中引力场方程有一个所谓的膨胀解,以为这是现代物理学对宇宙膨胀的支持,甚至有人就此将广义相对论说成是宇宙大爆炸学说的理论基础。可谓言之凿凿,不可动摇。但事实究竟如何?这是需要探讨的。
爱因斯坦确实说过:“在我看来,不利用广义相对论,人们不可能从理论上得到任何宇宙学上的可信的结果。”创立广义相对论无疑是爱因斯坦对理论物理的重大贡献,但既没有分析研究宇宙需要怎样的理论,又没有指出广义相对论是否具备相应的能力,不给出任何具体理由就这样说其说服力显然大打折扣。宇宙中所有物质的分布和运动状况是客观存在的事实,这应该是形成宇宙引力场的根本!没有这些物质就不会有全宇宙的引力场,没有这些物质的运动也就不会有引力场的不断变化。引力场的所有特性都只能取决于这些物质。引力场的状况不可能反过来再去决定宇宙中物质如何运动。如果宇宙膨胀确实存在,它能使方程得到所谓的膨胀解倒是可能的,但根据引力场方程有所谓的膨胀解就认为宇宙必然存在膨胀,显然就是本末倒置了。这可以就所谓的膨胀解进行讨论。
众所周知,广义相对论中的引力场方程是一个二阶张量偏微分方程,其左边是对应于引力场的时空几何量,其度规gμν就是反映引力势或引力场强度在相应时空中的具体分布的。方程右边的物质能量动量张量Tμν则给出了形成引力场的物质的具体状况,其各分量分别是对应于时空中物质的能量或动量的有关数据,是物质的分布和运动状况的反映。就现今人们对宇宙的认识水平是不可能获得宇宙的相应数据的。实际上解宇宙的引力场方程的过程或许只是通过某些合理的假设来简化宇宙中物质的分布和运动状况,以得到相应的Tμν数据,再用其作为已知量来求解方程。由此得到的解当然是对应于引力场的,不可能是宇宙中物质的分布和运动情况。宇宙膨胀当然对应于后者,它显然不可能由此得到支持。也就是说,所谓引力场方程的膨胀解并不能简单地解释为宇宙膨胀。实际上爱因斯坦创立广义相对论就是用场来描述引力,以避免引力能即时发生作用的困惑。上述的所谓膨胀解不过是反映了引力场和其它场一样,具有从中心向外扩展的特性。将其解读为宇宙膨胀不啻是指鹿为马,是完全没有道理的。引力场不过是引力的存在方式,而宇宙膨胀对应的是星系等宇宙中的物质的互相远离,在其中起作用的并非引力,而应是排斥力!两者显然南辕北辙,根本不能混为一谈。
任何物体只可能在受到非本身形成的引力场作用时才会引起状态的变化。能证明广义相对论正确的水星近日点进动、日全食时的光线弯曲等实际上都是受到太阳引力场作用的结果,并非水星、光线自身的引力场就能造成的。地球的运动受到太阳、月亮和其它天体的引力场的作用才会有公转、自转轴进动及各种摄动效应,这些肯定不是地球自身的引力场引起的,更确切地说或许是地球自身和其它天体的引力场共同作用的结果。可见物体的位置及其运动的变化必然需要外在引力场的参与!宇宙膨胀是全宇宙的物质运动的变化。如果它是引力场造成的,它也需要有宇宙外引力场的参与!但人们对宇宙的了解十分有限,直到现今并没有观察到宇宙的边界,宇宙到底是有限,还是无限?尚没有确凿的证据做出定论。现代宇宙学是主张宇宙存在膨胀的,而这只有对有限宇宙才有意义。但有限宇宙外一无所有,不可能存在宇宙外的引力场,这就不会产生全宇宙的物质运动的整体变化,也即不会造成宇宙膨胀。在宇宙有限抑或无限尚无定论的情况下来说全宇宙的引力场本无意义,对其具体状况当然就更难以有客观的了解。在此情况下当然不可能应用广义相对论来研究宇宙。
综上所述,引力场方程有一个所谓的膨胀解不过是一个错误的解读,根本不可能构成广义相对论对宇宙膨胀的支持,更不能成为宇宙大爆炸学说的理论基础。
才疏学浅难免错谬,上述所言不过是一孔之见,敬请高人不吝赐教,万分感谢。
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