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为什么不能用牛顿引力理论和牛顿力学来研究整个宇宙?: chenfap 2009-3-23 09:03; 为什么不能用牛顿引力理论和牛顿力学来研究整个宇宙 ? ( 宇宙演化中的逻辑关联Ⅻ 主流宇宙学的理论基础（二） ) 我在《宇宙演化中的逻辑关联Ⅺ 现代宇宙学的天文观测基础及其解释（一）》那篇博文中曾指出 , 牛顿引力理论和牛顿力学是不可能应用来研究整个宇宙的，现在来详细说明这个问题。首先指出，牛顿引力理论和牛顿力学理论均可看作广义相对论的理论（引力场方程和粒子运动方程）在弱场和低速条件下的近似。只有满足这两个条件时，才可以应用牛顿引力理论和牛顿力学理论来研究问题。在局部时空中的某些天体常可处于弱场和低速的情况下，故可用牛顿引力理论和牛顿力学理论来研究它们的运动。而对于整个宇宙，其中必包含强引力场（如黑洞刚要形成时之星体附近的引力场等）和高速物质粒子（如光子气、中微子辐射等，微波背景辐射便是光子气）；对这些情况只能应用广义相对论来进行研究，而不可能应用牛顿引力理论和牛顿力学来进行研究。其次还要指出，无限宇宙与牛顿理论二者之间存在着难以克服的内在矛盾。牛顿曾认为，为了避免宇宙坍缩，物质必须均匀分布在无限的空间之内。可是，把牛顿引力理论和牛顿力学应用于无限宇宙这一物理体系，仍然得出宇宙要坍缩，而根本得不到一个自洽的宇宙演化模型。以上两个方面就是为什么不能用牛顿引力理论和牛顿力学来研究整个宇宙的主要理由。若以星系为单元并把宇宙中的物质看成理想流体，对于这个理想流体的某些局部，可以认为弱场和低速的条件近似地满足，因而也可以用牛顿引力理论和牛顿力学对之研究，所得出的结果与应用广义相对论得到的结果相类似，这就是牛顿宇宙学；详细讨论请参考文献。在这里我们只是指出，牛顿宇宙学只是一种近似的方法，它不包含物理实质。参考文献 Weinberg S. 1972, Gravitation and Cosmology, Wiley, New York . 冯麟保 .1994, 宇宙学引论 . 科学出版社 , 北京 . 俞允强， 2003 ，热大爆炸宇宙学，北京大学出版社，北京 .; 个人分类: 未分类|6057 次阅读|1 个评论

宇宙演化中的逻辑关联Ⅻ 主流宇宙学的理论基础（一）: chenfap 2009-3-19 09:23; 主流宇宙学的理论基础（一）目前以宇宙大爆炸和宇宙大暴胀作为其形象特点的主流宇宙学的理论基础为： 5 ），应用了基本粒子的标准理论，还采用了超对称和超引力理论、超弦理论的一些观点和看法来研究宇宙中的物质场。要知道，在基本粒子的标准理论中也还有一些问题尚未定论，如 Higgs 粒子是否存在？等等，而超对称和超引力理论以及超弦理论还不很成熟；用它们来研究宇宙中的物质场，虽可开拓眼界，也可能带来负面影响。本专题将分别探讨和评论上述理论基础，我在前些时已详细论述过宇宙学原理，故下面几篇博文只讨论理论基础 1 ）、 2 ）、 4 ）、 5 ）。参考文献 Weinberg S. 1972, Gravitation and Cosmology, Wiley, New York . Plebanski J. , Krasinski A. 2006, A introduction to general relativity and cosmology ， Cambridge University Press, New York. 冯麟保 .1994, 宇宙学引论 . 科学出版社 , 北京 . Chen F. P. 2009, Further study on the conservation laws of energy-momentum tensor density for a gravitational system. Int.J.Theor.Phys.48 ， 847. 陈方培 .2008, Lorentz 与 Levi-Civita 守恒定律对黑洞形成的影响及其它 ( 引力体系协变的能动张量密度及其守恒定律与某些应用 Ⅳ ). 中国科技论文在线 200809-272.; 个人分类: 未分类|3895 次阅读|0 个评论

宇宙演化中的逻辑关联Ⅺ 现代宇宙学的天文观测基础及其解释（三）: chenfap 2009-3-15 11:31; 现代宇宙学的天文观测基础及其解释（三）主要内容： * 对宇宙中氦丰度的两种解释 * 宇宙空间在加速膨胀的观测基础 * 宇宙膨胀、微波背景辐射、宇宙中的氦丰度都没有肯定宇宙大爆炸的存在 3 ），对宇宙中氦丰度的两种解释大爆炸宇宙学认为 , 在宇宙最初期 , 物质粒子只有夸克、轻子，可能还有 Higgs 粒子；以后随着宇宙膨胀降温，。在大爆炸后大约 10 -5 秒，温度约 10 万亿度时，质子和中子开始形成；在大爆炸后大约 13.8 秒，温度约 30 亿度时，氘、氦类稳定原子核（化学元素）形成。大爆炸宇宙学认为 , 宇宙中的氦主要是在宇宙最初期由质子和中子合成的，根据当时的温度可计算出宇宙中的氦丰度（即氦的质量所占通常物质质量的百分比），详细讨论和计算请参阅宇宙学教科书有关章节。大爆炸宇宙学对氦丰度的计算的结果基本上是符合观测数据的，故主流宇宙学认为这也是存在宇宙大爆炸的另一重要证据。可是对宇宙中的氦丰度的来源，也有另外的解释：早在 1950 年代，有些宇宙学的学者曾主张，宇宙中的氦主要是在各恒星内部合成的，然而详细的计算表明，宇宙中所观测到的氦丰度难以于年之中在各恒星内部合成；年是根据大爆炸宇宙模型所算出的宇宙目前的大致寿命。可是，对修改的宇宙模型来说，宇宙至今已经历了无穷长的时间，氦在各恒星内部合成有着足够的时间。因此，主张宇宙中的氦主要是在各恒星内部合成的观点也有可能是对的。于是，对宇宙中的氦丰度的形成，存在两种不同的解释，并对应于两种不同的宇宙演化理论。那一种正确？有待于今后的观测事实和理论分析来决定。 4 ），宇宙空间在加速膨胀的观测基础 Ia 型超新星是超新星中的一种类型，它具有相对均匀的光谱、光变曲线及峰值光度，是较好的相对距离指示器。一旦它们的绝对光度得到标定，就可以定出它的距离和哈勃常数。对一个 Ia 超新星，可分别测出它的宇宙学红移 z 和相对于观测者的距离 L1 ，这也大约是该 Ia 超新星所属的星系的宇宙学红移和相对于观测者的距离。若假定宇宙是匀速膨胀，用 z 也可以算出该 Ia 超新星的距离 L2 ，然后和测出的实际距离 L1 比较，如果 L1=L2 ，则宇宙是匀速膨胀，如果 L1L2 ，则宇宙是加速膨胀，如果 L1L2 ，则宇宙是减速膨胀。结果得到的是 L1L2 ，这就是说，由 Ia 型超新星之光度 - 距离的分析，表明了宇宙空间在加速膨胀。宇宙膨胀、微波背景辐射、宇宙中的氦丰度都没有肯定宇宙大爆炸的存在人们曾经认为宇宙膨胀、微波背景辐射、宇宙中的氦丰度这些观测事实可以肯定宇宙大爆炸的存在；通过以上的分析，我们看到，对这些观测结果可以有不同的解释，既可以用发生过宇宙大爆炸来解释，也可以不用宇宙大爆炸来解释。也就是说，宇宙膨胀、微波背景辐射、宇宙中的氦丰度这些观测事实不是存在宇宙大爆炸的充分条件，仅靠它们不可能肯定宇宙大爆炸的存在。要判断是否存在宇宙大爆炸须要更多的观测和实验例如： a ），通过观测能否发现其年龄比根据大爆炸宇宙模型所算出的宇宙寿命还要长的星体。 b ），通过观测能否肯定黑洞存在或不存在，若能肯定黑洞不存在，这就意味着物质场能量密度不可能是无限大，因之宇宙大爆炸也就不可能存在。 c), 进行检定 Higgs 粒子是否存在的实验，暴涨理论须要 Higgs 粒子，如果 Higgs 粒子不存在，就可能意味着大爆炸不可能发生。等等。参考文献 Weinberg S. 1972, Gravitation and Cosmology, Wiley, New York .; 个人分类: 未分类|3561 次阅读|2 个评论

宇宙演化中的逻辑关联Ⅺ 现代宇宙学的天文观测基础及其解释（二）: chenfap 2009-3-13 11:17; 现代宇宙学的天文观测基础及其解释（二） 2 ），微波背景辐射的解释主要内容： A ，大爆炸宇宙学对微波背景辐射的解释 B ，大爆炸宇宙学对微波背景辐射的解释是有问题的 C ，修改的宇宙学对微波背景辐射的解释 D ，宇宙学进入了精确研究的时代吗？ A ，大爆炸宇宙学对微波背景辐射的解释按照大爆炸宇宙学的推论，在大爆炸发生后 0.1 秒 1 秒，温度约为 300 亿度 100 亿度，此时宇宙中的通常物质为一些较轻的元素，它们处于电离状态，由于温度较高，尚不能形成中性原子；这些处于电离状态的元素，自由电子和光子因频繁的碰撞而紧紧地结合在一起，它们构成了一种流体，致使光子不能自由地在宇宙空间传播。随着宇宙膨胀，宇宙温度和光子能量进一步下降。在宇宙年龄约为 30 万年时，温度大约降为 3000 度，此时光子的能量不足以克服原子核与电子间的电磁吸引力，结果，核与电子结合成中性原子；之后，光子的传播便不受中性原子的影响，这叫做光子退耦。退耦后的光子气（即当时存在宇宙空间中的全部光子）继续随着宇宙膨胀而不断降温。现在宇宙年龄约为 137 亿年，光子气的温度已降至大约为 2.7k 度；光子气位于微波的范围，故被称为微波背景辐射。以上是大爆炸宇宙学对微波背景辐射的解释。根据 1989 年 11 月升空的宇宙背景探测者（ COBE ）测量到的结果，宇宙微波背景辐射谱非常精确地符合其温度为 2.728K 的黑体辐射谱；另外微波背景辐射在不同方向上温度有着极其微小的差异，也就是说存在所谓的各向异性，但各向异性的幅度大约只有百万分之五的差异。对ＣＯＢＥ卫星测量结果进行分析计算、得出上述结果的两位美国学者马瑟 (J.Mather) 和斯穆特 (G.Smoot), 因之获得 2006 年诺贝尔物理学奖。他们的工作被誉为是使宇宙学进入了精确研究时代的标志。对微波背景辐射的观测，较好的证实了大爆炸宇宙学的推论；加以 COBE 的测量精确度很高， WMAP （威尔金森微波各向异性探测器）的测量精确度更高，就使得人们更加相信大爆炸宇宙学是正确的了，并误认为宇宙学已进入了精确研究时代。其实，大爆炸宇宙学对微波背景辐射的解释是有问题的。 B ，大爆炸宇宙学对微波背景辐射的解释是有问题的在大爆炸宇宙学对微波背景辐射的解释之中，默认了一个假设，就是假定：退耦后的光子气便自成一个孤立系统，其光子数不再增减，只随着宇宙膨胀而不断降温；这样才算出了现在的微波背景辐射之温度。但实际上的情况并不是这样。宇宙中的恒星在不断地辐射光子，这些光子将与退耦后的光子气混在一起，且互相碰撞，都随宇宙膨胀而不断降温，此外，退耦后的光子气中，也有些光子被星体吸收而消失；因此，退耦后的光子气决不会是一个孤立系统，其光子数必定会有所增减，而且会影响光子气的能量发生改变。这样，现在所测量到的微波背景辐射之温度，便不是那个退耦后的光子气因随着宇宙膨胀而降到的温度。怎么会是大爆炸的遗迹呢？这个遗迹的温度 2.728K 怎么能准确到小数点后第三位呢？反而，测量越精确，越说明有问题；因为退耦后的光子气决不会是一个孤立系统，怎么能不变呢？ C ，修改的宇宙学对微波背景辐射的解释我在前些时发表的博文中，已经讲过，修改的宇宙学的特点是：时间无始无终，物质粒子可不断创生，恒星不断生灭也不断地辐射出光子。天文观测表明，恒星辐射光谱接近于黑体辐射谱。修改的宇宙学认为：宇宙空间充满着各个时刻从恒星辐射出的光子，那些极早时刻辐射出的光子已随着宇宙膨胀，使其频率大大降低而位于微波的范围。恒星辐射光谱原就接近于黑体辐射谱，不同时刻从恒星辐射出的光子再经过不断的碰撞，最后也将趋于热平衡状态，从而可形成其光谱为黑体辐射谱的微波背景辐射。这就是修改的宇宙学对微波背景辐射的解释。因此，不用大爆炸遗迹，而用另外的原因来解释微波辐射背景之可能性是存在的。 D ，宇宙学进入了精确研究的时代吗？既然不用大爆炸遗迹，而用另外的原因来解释微波辐射背景之可能性是存在的，以大爆炸为主要特征的标准宇宙学是否正确便是个问题。加上在目前对宇宙学中的许多问题还没有搞清楚，应当说，目前宇宙学的理论还不是很完美的，甚至可以说，目前宇宙学的理论还不是很可靠的。在这种情况下，虽然测量技术很精确，在理论尚不完美甚至不很可靠时，是否能认为宇宙学已进入了精确研究时代？我觉得决不能这样认为。这好比是，倘若仍采用玻尔理论来研究原子光谱，虽然测量技术很先进、很精确，决不能说，这样的研究是先进的和精确的研究。; 个人分类: 未分类|2665 次阅读|2 个评论

郑怡嘉先生,你为何要不断纠缠我?: chenfap 2009-3-5 16:33; 郑怡嘉先生 , 你为何要不断纠缠我 ? 我于 3 月 2 日因摔跤受伤，这几天正在医治和休息，本打算暂停发表博文。可是，这两天郑怡嘉先生接连发表两篇博文，点名针对本人。我多次说过，我不愿意和他辩论，不知何故 ? 他总是对我纠缠不休。我从来没有得罪过他，在来科学网之前，我不认识他，来科学网之后，对他的博文，我一直没有留言批评过。我和他在学术上的观点是有所不同，但我不主张彼此点名辩论，因为科学网的多次经验，都说明这样做的效果不好，不久前郑怡嘉先生自己也在科学网经历过一次不成功的教训，为什么还要转而纠缠我呢？我主张，当两位博主的学术观点不同时，各人可以在自己的博克中介绍自己的观点，不对人，只对事，各谈各的，让网友们去评论。一段时间以来，我就是按照这个原则写作和发表我的博文的。 3 月 2 日我发表了一篇博文《宇宙演化中的逻辑关联Ⅺ 现代宇宙学的天文观测基础及其解释（一）》，也是严格按照上述原则写作的；古庵对该文留言说：客观公正。写这篇博文是为了阐述我的学术观点，由于其中有些观点与郑怡嘉先生的观点相反，在写作时我还特别留意用词和问题的提法，怕引起误解。请网友们去检查一下（这篇博文的浏览数一直不多），看看这篇博文是否有伤害郑怡嘉先生之处？可是我的善意却未获得好报，那篇博文发表后，竟招来了点名批评。我曾打算不予理会，继续各谈各的；但仔细看过郑怡嘉先生的博文，发现他的博文对我的学术观点有所歪曲，很可能会误导别人对我产生不良的印象；因为郑怡嘉先生的博克很有一些影响，最近他的博文常受到推荐，好几次显现在《科研笔记》一栏中，最近他的博文的浏览数也超过我的。如果我保持沉默，可能使人误认为我理亏，并进而以为可能是郑的学术观点正确而我的学术观点错误。因此我必须作以下声明：（ 1 ），郑怡嘉先生在他的博文《我对宇宙学的看法（ 17 ）陈方培教授和标准宇宙学模型》中，强调我所提出的修改的宇宙模型本质上和稳恒态宇宙学理论一样。而在实际上它们是不一样的，主要有两方面的不同，一是我的修改的宇宙模型，像标准宇宙学模型一样，用了宇宙学原理，而稳恒态宇宙学理论用的是完全宇宙学原理；二是我的修改的宇宙模型中，物质粒子的创生是由于 Lorentz 与 Levi-Civita 守恒定律，能量仍是守恒的，而在稳恒态宇宙学理论中，物质粒子的创生是由于完全宇宙学原理，能量是不守恒的。显然这两种理论有着本质上的区别，决不能认为修改的宇宙模型本质上和稳恒态宇宙学理论一样。关于这个问题我打算在以后的博文中专门讨论，现在只是让大家来看看郑怡嘉先生歪曲我的学术观点会导致什么后果。大家知道，稳恒态宇宙学早被标准宇宙学打败；因此把我的学术观点打成为在本质上和稳恒态宇宙学理论一样，就等于告诉大家，陈某人的学术观点是早被打败的陈旧货色。（ 2 ）郑怡嘉先生在他的博文《我对宇宙学的看法（ 16 ）宇宙学的研究对象是什么？》中，把我看成是对宇宙学的研究对象还没有搞清楚的代表人物。其实，我对宇宙和宇宙学的看法，与现有宇宙学教科书上的看法大致是相同的，应当说我是向这些教科书学来的，我还不够资格成为这些教科书的代表。郑怡嘉先生若要批评应当去批评那些教科书和它们的作者。此外，郑怡嘉先生对宇宙学的研究对象提出了他的看法，他的看法对不对，我觉得也还是可以讨论的；不过本文也不去讨论。我只是想搞清楚郑怡嘉先生为什么要把我看成是对宇宙学的研究对象还没有搞清楚的代表人物。是否把我当成靶子，容易攻击，容易显现他的正确？; 个人分类: 未分类|5290 次阅读|2 个评论

宇宙演化中的逻辑关联Ⅺ 现代宇宙学的天文观测基础及其解释（一）: chenfap 2009-3-2 14:53; 现代宇宙学的天文观测基础及其解释（一）作为一门科学 , 宇宙学必须建立在天文观测基础之上。现代宇宙学有着如下一些主要的天文观测基础： 1 ），河外星系普遍存在宇宙红移，且大致遵从哈勃定律。这可解释为宇宙空间的膨胀。 2 ），微波背景辐射的观测结果。主流宇宙学解释为宇宙大爆炸后光子退耦的遗迹。 3 ），宇宙中氦丰度的实测。主流宇宙学解释为宇宙大爆炸后原初核合成的结果。 4 ），对哈勃望远镜观测到的 Ia 型超新星之光度距离的分析。这可解释为宇宙空间在加速膨胀。随着观测仪器的技术性能提高，观测结果的精密度也愈来愈高；应当说，上述四方面的观测结果是可靠的，不会有错误的。可是对观测结果往往可以作出不相同的解释。例如在我的博文《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 ? 》之中曾指出， Weinberg 在文献举例说明过在稳恒态模型里和重子一起产生微波背景并非完全不可能 , 还提到过早在 1950 年代，有些宇宙学的学者曾主张宇宙中的氦主要是在各恒星内部合成。对观测结果的不同解释 , 有的正确 , 有的错误或不完全正确 , 也有的尚难以判断是否正确。对观测结果的不同解释，有的有利于这种宇宙学，有的有利于那种宇宙学；也有的解释对几种不同的宇宙学都适用，即并不肯定某一种宇宙学更正确。例如，把微波背景辐射解释为光子退耦的遗迹，有利于大爆炸宇宙学，把宇宙中氦的丰度解释为原初核合成的结果，也有利于大爆炸宇宙学；而把河外星系普遍存在的宇宙红移解释为宇宙空间的膨胀，对大爆炸宇宙学和我在博文《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 ? 》中所建立的宇宙模型，都能适用，这一解释并不肯定大爆炸宇宙学正确。本博文主要讨论上述四种天文观测与宇宙学的关系，着重说明它们能不能肯定大爆炸宇宙学正确？在（一）中先谈宇宙红移，其它留在（二）中讨论。 1 ），河外星系宇宙红移的解释对河外星系普遍存在的宇宙红移也有一些各种各样的不同解释，它们的目的大都是为了否定把宇宙红移解释为宇宙空间的膨胀。那些不同的解释也许各有一些道理，但可以肯定它们是不全面的，它们否定不了宇宙红移能够反映宇宙空间的膨胀；虽然宇宙红移还可然有其它原因，但这些其它原因只能产生部分的红移，决不能用来完全代替由于宇宙空间膨胀而出现的宇宙红移。本博文不打算评论那些对河外星系红移的各种各样的解释，只着重说明为何那些解释决不能用来完全代替由于宇宙空间膨胀的解释。为什么这样说呢？在前几次的博文中，我已经详细说明，要建立一个合理的宇宙学模型，宇宙学原理是不可少的；广义相对论加上宇宙学原理就必然意味着宇宙空间要发生膨胀或收缩，结合宇宙红移的观测结果，便可以肯定宇宙空间目前在膨胀，但不能肯定发生过宇宙大爆炸。那么，不用广义相对论而用牛顿力学来研究宇宙学，是否宇宙空间就可以不发生膨胀或收缩呢？我的回答是：（ 1 ），牛顿力学是不可能应用来研究整个宇宙的，这个问题留在以后再详细讨论；（ 2 ），由于星系间的引力比较微弱，在宇宙的局部可以应用牛顿力学，再加上宇宙学原理 , 就形成牛顿宇宙学 , 它把宇宙中的物质看成是可胀缩的理想流体 , 在实质上仍是默认了宇宙空间可以发生膨胀或收缩。最后还要说明一个问题，在离银河系较近的星系中，有些星系不出现红移，反而是紫移，还有些星系的红移大大偏离哈勃定律，这是否表明宇宙红移系空间的膨胀的解释及哈勃定律都不适用了呢？不能这样看待！在《宇宙演化中的逻辑关联 Ⅵ 对宇宙学原理的再解释》那篇博文中，我曾指出，把宇宙中的物质看成理想流体，有一个如何选择单元的问题。现在有些学者主张以空洞及其周围的星系为单元，把宇宙作为整体来考虑；这样考虑，宇宙学原理才有可能成立，单元之间，除随着空间膨胀外，没有其它相对运动。若仅以星系为单元，宇宙学原理不完全成立，单元之间，除随着空间膨胀外，还可能有其它相对运动。结果空间膨胀与其它相对运动相叠加，就有可能使得某些星系出现紫移，还可能使得有些星系的红移大大偏离哈勃定律。参考文献 Weinberg S. 1972, Gravitation and Cosmology, Wiley, New York . Schneider P. 2006, Extragalactic Astronomy and Cosmology, Springer Berlin Heidelberg, New York.; 个人分类: 未分类|3662 次阅读|0 个评论

宇宙演化中的逻辑关联Ⅹ ‘大爆炸宇宙学’的缺点究竟是什么?（二）: 热度 4 chenfap 2009-2-26 08:02; 今后宇宙将如何发展？今后宇宙将如何发展呢？按照大爆炸宇宙学的精神，有人作如下推测：随着宇宙的不断膨胀，星系也开始互相远离，星系中的恒星也彼此远离。之后一切恒星的能量都将用尽，有些恒星会变成白矮星或褐矮星，有些会塌缩成中子星或黑洞。大爆炸之后数千万亿年，就连黑洞也会消失。所有的物质都会分解成最基本的成分。原子也会分解。最后，连构成原子的质子也会发生衰变；一切都会陷入停顿，这就是宇宙的结局。宇宙最后将会死亡，剩下的，只有冰冷、黑暗、死气沉沉的虚空。这是我在网上看到的美国凯斯西储大学劳伦斯克劳斯教授的说法，是他按照大爆炸宇宙学的精神，所作出的推论。宇宙的结局可怕吗？太可怕了，难道我们要相信得出这个推论的大爆炸宇宙学吗？这正确吗？不正确，我将说明，只要正确理解宇宙学的观测实验基础和理论基础，对主流宇宙学进行适当的修改，得不出宇宙大爆炸和宇宙大死亡的结论。宇宙大爆炸，宇宙大暴胀，宇宙大死亡这些说法胜过《天方夜谈》，比神话还更神话。它们真的是科学的结论吗？否！这些结论在科学性上是有问题、缺点和错误的。究竟是些什么问题、缺点和错误呢？下面谈谈我的看法。大爆炸宇宙学在科学性上的问题、缺点和错误（ 1 ），时间有起点而无终点 , 违背相对论的基本观点。（ 2 ），在宇宙之初，就存在着能量密度几乎是无限大的物质场。这些物质场及其能量从何而来？只能认为它们原来就存在，何以原来就存在呢？无法解释。（ 3 ），宇宙暴涨须假定存在希克斯场，而希克斯粒子一直没有发现，是否存在？还是个问题。（ 4 ），万物都有生有死，且生死不是一次性的，为何只有宇宙演化是一次性的呢？（ 5 ）,以存在宇宙大爆炸为特点的主流宇宙学没有考虑自由引力场的能量也没有充分应用引力体系的能动张量守恒定律；而 Lorentz 与 Levi-Civita 守恒定律既可阻止宇宙大爆炸出现，又可使物质场的能量与引力场的能量有可能同时从零创生。这些问题、缺点和错误是如何出现的？如何改正？后续博文将进行讨论。; 个人分类: 未分类|4023 次阅读|2 个评论

宇宙演化中的逻辑关联Ⅹ ‘大爆炸宇宙学’的缺点究竟是什么?（一）: chenfap 2009-2-25 17:49; 大爆炸宇宙学的缺点究竟是什么 ? （一）很多人不相信宇宙大爆炸的真实性，认为大爆炸宇宙学存在缺点、甚至错误。而在目前，更多人赞成大爆炸宇宙学，因之这个宇宙学仍是当前宇宙学中的主流。大爆炸宇宙学具有其观测实验基础和理论基础，要找出大爆炸宇宙学的缺点、错误，并进一步改正这些缺点、错误来建立新的宇宙学，必须全面和深入地研究大爆炸宇宙学的观测实验基础和理论基础。本人也不相信宇宙大爆炸的真实性，正在钻研大爆炸宇宙学的观测基础和理论基础并企图修改大爆炸宇宙学的缺点。我在各类网上拜读过一些批评大爆炸宇宙学的文章，发现这些文章对大爆炸宇宙学存在之缺点、错误的见解，对大爆炸宇宙学之观测实验基础和理论基础的分析，各不相同，且存在很大的分歧。这些文章中不乏真知卓见，给过我很多启发；但我也发现，有些文章似乎对大爆炸宇宙学的观测实验基础和理论基础，钻研得不够全面和深入。俗话说：打蛇要打在七寸，在批评大爆炸宇宙学时，也要抓准它的缺点、错误。为什么大爆炸宇宙学在众多批评之下仍占据当前宇宙学中的主流？除了由于頑固的惯性等原因外，我觉得一些批评者对大爆炸宇宙学的观测实验基础和理论基础钻研得不够全面和深入，因而对大爆炸宇宙学的缺点、错误抓得不准，也是重要的原因。从本篇博文开始，我打算用几篇博文，就本人最近的一些钻研，比较系统地谈论大爆炸宇宙学的缺点，分析它的观测基础和理论基础，并进而提出我对如何修改大爆炸宇宙学之缺点的一些看法。写作这些博文的目的，是抛砖引玉，希望能为建立更完善的宇宙学起到一些呼唤作用。下面将列出大爆炸宇宙学的几个主要缺点，至于大爆炸宇宙学的观测基础和理论基础以及如何修改大爆炸宇宙学缺点的看法，留待后续博文讨论。大家知道，宇宙空间可分为三种情况，即曲率常数 k0, k=0, k0, 我们只讨论 k=0 的情况，因为天文观测已认定 k=0 。大爆炸宇宙学的主要特征是存在所谓宇宙大爆炸，具体地说，是指宇宙系从其物质密度、温度和时空曲率都处于无穷大时的状态开始突然出现空间膨胀的现象，更正确地说，是宇宙的空间度规突然开始增大。在大爆炸开始后大约 10 -35 秒，又因相变引起宇宙空间线度产生指数级增长，称为暴胀。之后暴胀停止，那时宇宙的物质形式是夸克- 胶子等离子体。以后宇宙继续在空间上膨胀，随着温度降低，宇宙中的物质出现各种变化，以至形成目前所观察到的宇宙。现在宇宙空间仍在继续膨胀，而且是作加速膨胀。这里要强调一下，宇宙空间的膨胀是宇宙的空间度规的增大，不是空间各点的位置在变动；空间各点的位置由座标确定，当宇宙空间膨胀时，空间各点的座标没有变化，故其位置没有变化，但由于空间度规增大了，故任何两点之间的距离也增大了；从效果来看，好像两点彼此远离了。但这种远离与因运动而远离，在性质上是不同的，在物理学上，谈到运动（相对于该座标系）就意味着座标改变。（待续）; 个人分类: 未分类|4158 次阅读|2 个评论

宇宙之网: eloa 2009-2-19 10:16; Shea 发表于 2009-02-16 10:52 Adrian Cho　文　Shea　译融合了天文学、天体物理学以及宇宙学，科学家们正在探测我们所处的这张宇宙之网。：星系团暗示着其中有暗物质的存在。　　整个宇宙就像一张复杂的网，所有的恒星和星系都附着在它之上。诗人们也许会因此吟唱，但是在这些华丽的诗篇中却保藏着科学家们对宇宙的认识。揭开这张宇宙之网将会是天文学家、天体物理学家和宇宙学家们的下一个巨大挑战。　　宇宙之网是构筑宇宙的框架。它主要由占宇宙物质85%的暗物质构成，但是这些暗物质除了引力作用之外不存在其他任何的相互作用。在宇宙逐渐演化的过程中，出现了巨大的由物质聚集形成的纤维状结构。在其中落户的星系与恒星，它们发出的光芒打破了黑暗的寂静。更为神奇的暗能量则驱动着宇宙加速膨胀，影响着宇宙之网的演化。　　这就是宇宙的宏观图像。现在科学家们正打算深入其中的细节。暗物质和暗能量的性质是什么？宇宙之网是如何精确组织的？宇宙之网张开的范围从单个星系一直延伸到了可观测宇宙的边界。它的演化描绘着我们今天看到的、一直可以追溯到大爆炸的复杂性。同时它也在简约的宇宙学理论和丰富多彩的星系、星系团天体物理学之间架起了桥梁。　　对我来说，下个15年天文学和天体物理学中真正激动人心的事情就是认识我们看到的这张宇宙之网，2007年12月聚会商讨宇宙之网探测未来的106位科学家之一、加拿大多伦多大学的天文学家霍华德叶（Howard Yee）说，但我们目前还无法告诉你，在某个时刻这张网中的某个星系究竟有多大。　　探测宇宙之网的过程正改变着天文学的面貌。美国芝加哥大学的天文学家迈克尔格莱德斯（Michael Gladders）说，科学家们正在用全新的眼光来看待星系。我们将看到经典天文学在光学和红外波段观测遥远的天体的复苏，唯一不同是我们现在一次能同时观测几百万个目标，格莱德斯说。宇宙的组成　　10年前，由于需要额外的引力来束缚星系，因此绝大多数的理论家都同意暗物质的存在。随后紧接着的三个观测帮助宇宙学家们明确了宇宙的精确组成。　　1998年，两个小组使用Ia型超新星爆发来测量宇宙的膨胀。让他们惊讶的是，和预计的减速膨胀相反，他们发现宇宙正在加速膨胀。　　与此同时，天文学家们也正在进行星系巡天。作为2度视场星系红移巡天的一部分，天文学家们使用澳大利亚新南威尔士的3.9米英澳望远镜测量了约22万个星系的三维空间位置。这个计划从1997年开始一直持续到了2002年。另一方面，1998年启动的斯隆数字巡天使用美国新墨西哥州的2.5米望远镜精确测量了80万个星系。这些巡天的结果会帮助科学家们了解把星系束缚到一起的暗物质和把它们拆散的暗能量之间的相互作用。　　之后的2003年，美国宇航局（NASA）的威尔金森微波各向异性探测器（WMAP）通过观测宇宙大爆炸的余辉微波背景辐射，为我们带来了婴儿宇宙的图像。宇宙被认为始于无穷大的密度和温度，随后瞬间膨胀增大了100倍。在这个被称为暴涨的阶段之后，宇宙便放缓了膨胀的速度。40万年后，宇宙进一步冷却，使得质子和电子形成了氢原子。这一转变释放出了被束缚的光子，随着宇宙的膨胀它就成了今天我们观测到的温度为2.725开的微波背景辐射。　　微波背景辐射并不是完全均匀的。暴涨在新生的宇宙中放大的无穷小量子涨落最终成为了宇宙之网中纤维结构的种子。量子涨落同时还造成了微波背景辐射的温度在全天的跨度上出现0.001%的变化。通过分析这一温度起伏并且结合超新星和星系团的观测数据，WMAP的科学家惊奇地发现，宇宙由73%的暗能量、23%的暗物质和4%的普通物质组成，同时还得出宇宙的年龄为137亿年。：微波背景辐射和所对应的星系分布。　　由于涨落足够大利于测量，同时它又很小利于研究，因此微波背景辐射真是天赐良机，NASA戈达德航天中心的宇宙学家盖瑞辛肖（Gary Hinshaw）说，你可以立刻从涨落的谱中得到有关参数。但是很多问题依然还不清楚，美国芝加哥大学的宇宙学家爱德华库伯（Edward Kolb）说。我们大致的图像是正确的，他解释道，但是对于星系如何形成、如何相互作用的细节以及星系并合的重要性等问题还有待进一步的研究。身处玻璃鱼缸　　科学家们希望可以由近到远、从现在到过去地追踪宇宙之网。尽管我们已经能观测到来自大爆炸之后40万年的辐射，但是我们也已经开始探测我们附近的宇宙之网。因此我们有一点像是鱼缸中的金鱼，既能看到污迹斑斑的玻璃又能看到身边的城堡。而两者之间的正是有待发现的。　　科学家们正在绘制位于暗物质纤维结构上的星系。2005年，他们在星系的分布和微波背景辐射之间建立起了联系。在原子形成前物质进入原初涨落的时候，质子会撞击光子，形成海啸般扫过宇宙的声波。根据在微波背景辐射中留下的印记，这些波在原子形成前大约传播了10万个秒差距，相当于32.6万个光年。　　随着宇宙膨胀了1000多倍，长度结构也会显现在星系中。美国宾夕法尼亚大学宇宙学家拉维沙斯（Ravi Sheth）说，根据斯隆巡天的结果，通过比较星系之间的距离，科学家们发现对于某一个给定的星系随着和它距离的增加发现另一个星系的概率也会增加。对这一重子声速振荡的更精确测量将会为科学家们提供另一条研究宇宙膨胀、揭示暗能量属性的途径。　　同时科学家们也在通过对星系团的计数来探测宇宙之网，这些星系团是单个星系落入巨大暗物质团块而形成的。星系团的尺度和数量可以揭示出暗物质的分布。同时，暗能量的拉伸效应则会抑制大质量团块的形成。因此加拿大多伦多大学的叶说，统计不同红移、不同大小的星系团的数量有望揭示出这两者的性质。　　此外他还说，使用光学和红外望远镜能较为容易的观测到星系团。这是因为星系团中的星系通常都较为年老，且其中充满了红巨星，它们会发出相同颜色的光。因此根据星系的颜色，天文学家们就能立刻区分出一个星系是否隶属于某个星系团以及这个星系团的红移。使用这一技术，叶及其红色序列星系团巡天计划的同事利用夏威夷的加拿大-法国-夏威夷望远镜已经观测了1000平方度的天空，发现了2万个星系团。　　通过观测暗物质纤维结构的引力对遥远星系影像的扭曲，科学家们正在试图发现它们。美国宾夕法尼亚大学的宇宙学家盖瑞伯恩斯坦（Gary Bernstein）说，被称为弱引力透镜的这一技术使得科学家们可以直接探测暗物质团块，而不必去寻找位于这些暗物质团块中的恒星和星系。　　由于弱引力透镜效应，星系因此会看上去倾向于整齐排列，就像是鱼群中的鱼。2000年科学家第一次观测到了这一现象，而2007年美国加州理工学院的天文学家理查德梅西（Richard Massey）及其同事则又往前迈了一大步。利用哈勃空间望远镜拍摄的50万个星系，他们把位于3个不同距离上的引力透镜星系和宇宙之网的大致三维结构进行了对比。伯恩斯坦说，科学家们希望能在更大的范围上进行类似的三维研究。另眼看宇宙　　使用光学和红外望远镜观测星系并不是研究宇宙之网的唯一途径。射电天文学家通过观测微波背景辐射中的斑点也能发现星系团的踪迹。这些宇宙微波背景辐射中的斑点是由苏尼阿耶夫-泽尔多维奇效应造成的。加拿大蒙特利尔麦克吉尔大学的天体物理学家马特道布斯（Matt Dobs）解释说，当背景辐射中的微波光子与星系团里高温电离气体中的电子发生碰撞的时候，会改变光子它的能量，暴露星系团的位置。他进一步说，由于这一效应并不依赖于星系团自身的亮度，这将有助于发现那些更暗弱、更遥远的星系团。　　到目前为止，绝大多数的观测已经探测到了由已知星系团造成的这一效应。但是由8架3.5米射电望远镜组成的苏尼阿耶夫-泽尔多维奇阵正在6平方度的天区分全盲搜索新的星系团。同时，位于智利的6米阿塔卡马宇宙学望远镜和10米的南极望远镜也将分别扫描200和4000平方度的天空，它们将发现数千个星系团。　　星系并不是科学家们的唯一选择。绝大多数的普通物质并不在恒星和星系中，而是位于巨大的中性或电离气体云中。天文学家通过观测天上的灯塔类星体来探测这些中性氢云。不管什么时候只要类星体发出的光穿过中性氢，其中的一部分就会被吸收，并且在光谱中体现出来。美国卡内基研究所天文台的天文学家迈克尔劳奇（Michael Rauch）说，吸收发生的波长可以反映出中性氢云的红移，吸收的宽度可以揭示出它的温度，吸收的深度则可以告诉我们星云中气体的含量。通过研究大量的类星体，科学家们希望借此能描绘出这些气体在宇宙之网中的分布。　　科学家们也许还能更进一步。当原子中的质子翻转的时候，中性氢会在21厘米的波长上发射出射电辐射。天文学家们想通过它来探测宇宙年龄小于10亿年时中性氢的分布，那时第一代恒星正在形成。但是，为了做到这一点，他们将需要使用计划中的一平方千米阵（SKA），这个阵将由几百架射电望远镜组成，计划在下一个十年在澳大利亚或者南非建成。我们成团的近邻　　星系形成于宇宙之网的小型节点中，科学家们正在试图搞清楚它们是如何形成的。因为星系中暗物质占主导的图像很模糊，因此搞清楚这个问题十分重要。在大尺度上暗物质模型与观测符合得很好，美国哥伦比亚大学的天体物理学家凯瑟琳约翰斯顿（Kathryn Johnston）说，但是在小尺度上就存在一些问题了。例如，数值模拟预言银河系应该拥有比目前观测到的更多的小型卫星系。　　目前天文学家们对星系的形成知之甚少，在他们的数值模拟中他们仅仅让暗物质在其中演化，只是到最后才把星系画到暗物质团块和节点中去。为了填补认识上的空白，天文学家们正在研究我们自身银河系。银河系是唯一一个我们能获得其中恒星位置和速度三维数据的星系，美国伦斯勒理工学院的天体物理学家海蒂纽伯格（Heidi Newberg）说。：星系碰撞。现在认为，类似银河系这样的大型星系都是通过小型星系并合而形成的。　　银河系中的绝大部分恒星都位于银河系的薄盘中，而同时薄盘被暗物质晕所包围。科学家们曾经认为这个晕是平滑的，其中的恒星也是均匀分布的。在过去的十年中，正是由于斯隆巡天对恒星的研究才使我们逐渐转变了观点。当我们不断挖掘数据，我们就会看到越来越多的成团性，纽伯格说，它们到处都是，大小不一，有的甚至还能贯穿整个天空。　　纽伯格说，因此晕看来只能是通过小型星系并合所产生的。当小型星系掉入银河系的时候，银河系的引力会它们身上拉出一条潮汐星流，例如人马座星流。通过测量恒星的位置和速度，科学家们可以从统计上确定哪些恒星属于星流。而通过比较这些恒星的化学组成，它们就可以被更清楚地区分开。融会贯通　　最终，宇宙之网会在宇宙学和天文学与天体物理学之间架起一座桥梁。宇宙学家们渴望简化宇宙，只留下最基本的成分和规律。天文学家和天体物理学家们则试图研究天体如何演化以及它们之间是否彼此关联。总体上讲，宇宙之网把这两者网罗到了一起。实际如何还需拭目以待。从现在起的10年或者20年后，我们也许可以回过头来看它的整合作用，库伯说，但是现在我们还有一步之遥。　　然而，对宇宙之网的关注正在改变天文学的基本面貌，促成了越来越大规模的巡天。例如，虽然斯隆巡天仍在继续，但是暗能量巡天计划的科学家打算使用智利中美洲天文台的4米布兰科望远镜观测5000平方度的天区、精确测量2亿个星系。从2008年起，全景巡天望远镜与快速反应系统将开始对全天3/4的天区进行巡天。同时科学家们已经提议建造口径8.4米的大口径全天巡视望远镜，通过采用30亿像素的照相机同时可观测10平方度的天区。并计划从2014年起测定30亿个星系的位置和红移。　　许多项目都打上了越大越好的标签。你身处这一大潮之中，美国国家射电天文台天文学家史蒂文迈耶斯（Steven Myers）说，大规模巡天的新时代即将到来。　　随着巡天计划正在变得越来越大，一些学者开始讨论观测宇宙中所有可观测的1千亿个星系。美国密歇根大学的天体物理学家、同时也为斯隆巡天和暗能量巡天工作的蒂莫西麦克凯（Timothy McKay）说，虽然宇宙总会在你面前呈现出新的神秘，但是科学家们总有一天会搞清楚它的所用重要特征。我们应该放眼未来，到那时我们可观测的宇宙将变得历历在目，他说，现在潜藏在宇宙中的未知事物将会在我们的有生之年暴露在我们的眼前。　　然而，天文学家们暂时不会把所有的星系都观测完。同时，为了更深入地了解我们所处的这张宇宙之网，科学家们还有很多事情要做。; 个人分类: 天文|1482 次阅读|0 个评论

对物理关注的几个方面: ZHULIN 2009-2-1 14:51; 2007年年末，多位科学家提出物理学应向ET（环境和能源科技）方向发展。2008年年末，在全球面临金融危机的威胁下，新能源、新材料被认为有可能取代IT成为继续推动经济及生产力发展的重要方向。 2008年8月，美国MIT的科学家宣布将一种磷酸钴盐作为催化剂溶解在电解水中，能使得水电解为氢气和氧气的效率达到几乎100％，这样就可以将电能以氢能的方式储存起来，甚至实现24小时不间断发电。这项研究成果可能会对太阳能、风能等大规模应用起重要推动作用。暗物质和暗能量的本质以及它们的理论解释还有待进一步探明。今后几年，暗物质和暗能量的研究以及超越粒子物理和宇宙学标准模型的新物理将是热点。（转摘）; 个人分类: 问题讨论|1464 次阅读|1 个评论

黑夜中的畅想——夜空为什么是黑暗的？: eloa 2008-12-13 10:46; Shea 发表于2008-12-10 星期三 14:10 Ken Croswell 文 Shea 编译版本信息：本文最初于2002年5月首次刊载于火流星网站，此版本为译者再编辑版。有时，天文学中最简单的问题却是最难回答的太阳又下山了。玫瑰色的云在头顶上浮动，朱红与金黄又一次出现在地平线上。家里都点上了灯，餐桌上蜡烛隐隐作亮，在晚霞的映衬下，街边的路灯就像是项链上的珍珠闪闪发光。黄昏越来越暗，星星出现了，它们一如既往地出现在这墨黑的穹顶之上。但是为什么夜空是黑的呢？这是一个简单的也许只有孩子才会问的问题，父母对此也许会不屑一顾，但是宇宙学家爱德华哈里森（Edward Harrison）却花了几十年的时间来研究这个看似简单的问题。许多年前我开始对夜空的黑暗之谜产生了兴趣，在《夜的黑》（Darkness at Night）这本书中他写道，我常常思考宇宙为什么没有充满光，即使在我解决了这一问题之后也是如此。这个古老的谜题仍旧萦绕在我周围。有时几个小时，有时几天，我会重新思考这个问题，为大自然的力量和精妙所深深打动。图片版权：Wojciech Gaczek。夜空为什么是黑的，乍一看很明显，因为太阳下山了。但是还有恒星在闪耀啊。如果宇宙是无限的，充满着无数颗恒星，那么夜晚将和白天一样的明亮。这种理论和观测之间的矛盾被称为奥伯斯佯谬，奥伯斯是19世纪的医生和天文学家。从彗星到宇宙学海因里奥伯斯（Heinrich Wilhelm Olbers）每晚只睡4个小时。白天医治德国北部城市布莱梅（Bremen）的病人，为此他赢得了治愈霍乱的荣誉。晚上他观测天空寻找彗星，发现了前4颗小行星中的2颗。：海因里奥伯斯。 1823年，奥伯斯写了一篇宇宙学论文。他说，想象一下，如果恒星均匀的分布在宇宙空间里。离地球近的恒星，自然看起来就大，但远处的恒星数量多，因为在一个固定的视角下，距离越远空间就越大。奥伯斯证明数量巨大的远距离恒星弥补了它们较小的视尺寸，在给定半径的球壳中也能覆盖整个天空。如果宇宙是无限的，这样的球壳也将有无限多个，就意味着天空中将充满星星，夜空将会和白天一样明亮。奥伯斯写道：多幸运，大自然并没有这样安排事物。多幸运，地球并没有沉浸在耀眼的星光之中。否则，天文学仍将处于蒙昧的阶段。我们将无法看到星星，只有通过观测黑子来推断太阳的行踪，而月亮和行星仅仅是明亮背景上移动着的暗斑。那时，奥伯斯的工作并没有引起注意，同样夜晚的黑暗之谜也无人问津。英国人托马斯迪格斯（Thomas Digges）赢得了这一荣誉。1576年，在其父所写的一本书（Prognostication Euerlastinge）的附录中，迪格斯提到了这个问题。这本书采用了以地球为中心的宇宙体系，但在附录中迪格斯却是哥白尼的支持者。而且他比哥白尼更进一步，他认为恒星散布于宇宙空间中。之后，他尝试解释为什么夜晚没有被星光照亮：无穷天球上的恒星发出无限的光芒。但是它们互相遮挡，而且距离相当遥远，于是星光就越来越弱。所以我们就看到了现在的景象。因此，迪格斯认为夜晚是黑的原因是遥远的恒星太暗弱以致于看不见了。尽管这个解释看起来是合理的，但它是错的。把所有看不见的恒星的光结合起来，可以达到能被看见的程度。事实上，肉眼可以看到仙女座星系，但是仙女星系中没有一颗恒星亮到足以能让肉眼看到。：肉眼可以看到仙女座星系，但是仙女中没有一颗恒星亮到足以能让肉眼看到。图片版权：Jerry Lodriguss。迪格斯认为宇宙是无限的，但是伟大的德国天文学家约翰内斯开普勒（Johannes Kepler）却对此表示不满。开普勒认为无限的宇宙会使太阳迷失在茫茫的星海之中。他说，夜空之所以是黑的，是因为在我们居住的星际空间周围有一堵暗墙。一百多年后，爱德华哈雷（Edward Halley）也思考了这一问题。1721年，在皇家科学院的一次演讲中，他提出了两个方法来调和无限而又充满恒星的宇宙，使它有一个黑暗的夜晚。第一，由于数学上的错误，他错误的认为远处大量恒星的光无法等效为近处少量恒星的光。第二，他重复了迪格斯的观点，看不见的恒星对于光没有贡献，它们的光线太弱，无法使我们感觉到。所以，哈雷也没有给出夜晚为什么是黑暗的的答案。另一个思考这一问题的人是瑞士天文学家让-菲利普卢瓦斯德谢诺（Jean-Phillippe Loys de Cheseaux）。1744年，在有关当年一颗有着6条彗尾的彗星的书的附录里，他也讨论了这个问题。与迪格斯和哈雷不同，谢诺认识到远处看不见的恒星对于整个天空中的光是有贡献的。他说，夜空之所以是黑的，原因是宇宙空间并不是透明的。相反，它充满着物质，它们会吸收光线，产生一个黑暗的夜空。奥伯斯在1823年的论文中也提到了相同的观点。但是奇怪的是，奥伯斯有谢诺写的这本书，但是他却没有引用它，可是却提到了哈雷。然而，谢诺和奥伯斯也都错了。空间中的消光物质无法使夜空变暗。不久，天文学家认识到，消光物质在遮挡光线的同时，也会被光线所加热，进而发光，它们将会和恒星一样的明亮。这就像大雨中的树。起先叶子还能保护地面不受雨淋，可是不久雨水便会从叶子上滴落下来，最终地面还是会湿透。渡鸦的述说令人惊讶的是，第一个给出奥伯斯佯谬正确解释的人不是来自欧洲装备齐全天文台的天文学家，而是一个美国诗人。在他短暂的一生中，爱伦坡（Edgar Allan Poe）以其带有恐怖和超自然色彩的小说、诗歌享誉世界。黑暗笼罩着爱伦坡的一生。在他两岁时，他的母亲死了。在大学时，因为赌博和酗酒而生活拮据，之后他便生活在贫困之中。他妻子二十几岁时便离开了人世。他40岁时，在一阵狂饮之后，结束了自己的生命。：爱伦坡。黑暗也同样萦绕着爱伦坡的作品。在《渡鸦》（Raven）中他写道： Deep into that darkness peering, long I stood there wondering, fearing, Doubting, dreaming dreams no mortal ever dared to dream before; But the silence was unbroken, and the darkness gave no token 哈里森发现，爱伦坡在其死前一年所写的《我发现了》（Eureka）中正确揭示了奥伯斯佯谬。哈里森说：当我第一次读爱伦坡的作品时，我大吃一惊。一个诗人，不，一个最了不起的业余科学家在140年前就领悟到了问题的本质，而在我们的学校中仍旧在宣扬错误的观点。 1848年，爱伦坡出版了《我发现了》。他写道，当我写完〈我发现了〉之后，我便丧失了对生的渴望。我已无法再写作了。爱伦坡本希望他的出版商能出版5万本，结果只有5百本。评价也是各不相同，有人说它新颖、骇俗；另一些人则对此不屑一顾。在近代，当哈里森欢呼，认为它是人类思想的杰作时，英国天文学家爱丁顿（Eddington）爵士则认为它是怪人的理论。对爱伦坡来说，上帝就是一个诗人，宇宙就是最卓越的诗。他这样解释奥伯斯佯谬：星星无穷无尽，天空的背景就会呈现出明亮，就象是银河它们不会呈现点状，在背景中也不会出现一颗星星。因此，只有一种可能，由于恒星的距离实在是太远了，它们发出的光还没来得及到达地球。简要地说，爱伦坡认为，之所以遥远恒星的光没有照亮星空是因为它们还没来得及到达地球；我们无法看到比宇宙更远的地方。用现在的话来讲，我们无法看到137亿光年之外的东西。所以，黑暗的夜空是宇宙诞生的证据。但是，立刻爱伦坡又开始怀疑自己的解释。也许是这样的吧，有谁会冒险来质疑它呢？他写道，我相信它是正确的。：宇宙诞生和演化的时间线。图片版权：NASA。在《我发现了》中，爱伦坡数次提到了德国天文学家约翰马德勒（Johann Madler），由于在他十几岁时出现的大彗星使他对天文学产生了兴趣。马德勒绘制月面图，并且出版了一本书《大众天文学》，这本书再版了6次。在早期的版本中，马德勒和奥伯斯一样，认为是星际物质吸收星光而使夜空变得黑暗。但在1858年的另一本书（《我发现了》出版后10年）以及畅销的1861年版的《大众天文学》中，他则给出了和爱伦坡相似的解释：光速是有限的；它传播需要时间，因此，我们看到的光是经过有限的时间才到这我们这儿的。这样夜空黑暗之谜就可以得到合理而充分的解释，星际消光的限制就可以被排除了。更确切的讲，远处的星光还没有到达我们这里。 1901年，苏格兰数学家、物理学家开尔文（Kelvin）对这一解释进行了量化。开尔文的计算表明，若要夜空变得明亮，我们至少要能看到数百万亿光年远的范围。由于宇宙的年龄现在远小于1万亿年，所以夜空是黑的。爱伦坡、马德勒和开尔文都认识到了天文学家所能看到的宇宙是过去的样子而不是现在的样子。看得越远，就越深入过去哈里森认为宗教的信条延缓了奥伯斯佯谬的解决。我们回顾历史，为什么人们对整件事无动于衷，这个问题有着文化背景，哈里森说，从一个层面上讲，人们已认识到了光速的重要性，但是真正的矛盾来自根深蒂固的宇宙观。这涉及到宇宙的年龄。如果你意识到这将与《圣经》相悖，你最好保持沉默。《圣经》是这样说的，宇宙将近有6000年的历史，也就是说天文学家仅能看到6000光年远的范围。深入奥伯斯佯谬尽管奥伯斯佯谬已有几个世纪的历史，但是直到20世纪50年代它才开始引人注目。的确，如果你在奥伯斯的年代，提起奥伯斯佯谬，人们根本不知道你在谈论什么。 1952年，亨曼邦迪（Hermann Bondi）的《宇宙学》（Cosmology）一书首次提到了奥伯斯佯谬。邦迪是稳恒态宇宙学的支持者。与大爆炸宇宙学不同，稳恒态宇宙学认为宇宙不是创生于150亿年前的大爆炸，相反宇宙永远存在着。在一个永存的宇宙中，爱伦坡对奥伯斯佯谬的解释遥远的星光还没有抵达地球就行不通了。如果宇宙的年龄是无限的，则天文学家能看到无限远处。为此，稳恒态理论用宇宙膨胀来解决这个问题。膨胀的空间会使穿行其中光的波长变长，或者红化，因此光传播的越远，红移就越大。红光的光子能量比黄光或是蓝光来得低，红移会减弱来自遥远星系星光的能量，进而夜空是暗的。1955年，稳恒态宇宙学家福雷德霍伊尔（Fred Hoyle）在他的《天文学前沿》（Frontiers of Astronomy）一书中写道，因为宇宙膨胀，所以夜晚是黑的。这是一个意料之外的解释以致于19世纪的天文学从来没有想到过。：膨胀的宇宙就好像是不断往里吹气的气球，随着气球变大，波长也在增大。图片版权：Addison Wesley。虽然，这是一种进步，但是红移无法解释奥伯斯佯谬。它仅仅在稳恒态宇宙学中适用，而这一宇宙学模型并没有被天文学家广为接受。在大爆炸宇宙学中，膨胀的空间对夜晚的黑暗不起什么作用，即使宇宙停止膨胀夜晚仍将是黑的。然而大多数的书中却不是这么写的。1987年的调查显示，只有30%的天文学书籍正确解释了为什么夜晚是黑的。哈里森认为夜晚的黑暗和膨胀的宇宙之间的联系很清楚第一，微不足道；第二，过于深奥这得归咎于50年代的宇宙学普及。晚上走到户外，天文学家这样吸引他们的听众，抬头仰望繁星点点的夜空，他的《夜的黑》一书中写道，黑暗的夜空证明宇宙在膨胀。这就象是一本书的主题，扉页上则写着多普勒效应，以此来吸引大量的听众。宇宙的能量危机从爱伦坡开始，天文学家已对黑暗的夜空有了一个正确的解释：宇宙还太年轻。1964年，哈里森发现了另一个正确的解释：宇宙拥有的能量太少。在邦迪的宇宙学书中，哈里森首次知道了奥伯斯佯谬。哈里森决定计算，若是夜空要被无数的星星照亮要多少能量。起先，我的计算结果简直我法令人相信，他写道，但之后，事情就清楚了，我们一直沿用错误的角度来看待整个问题。：射电波段的天空。：近红外波段的天空。：可见光波段的天空。：X射线波段的天空。：射线波段的天空。在可观测的宇宙中，所有恒星所产生的能量是非常小的。哈里森的计算表明，若要照亮夜空，可观测宇宙需要的能量为现今的10万亿倍每颗恒星的发光度要上升10万亿倍，或者恒星的数目要增加10万亿倍。另外，恒星不可能永生，就算宇宙无限老，夜空仍旧是黑暗的，原因是恒星总是会死亡的。就像太阳，恒星通过核反应将质量转化成能量。哈里森证明，就算宇宙中的所有质量都转化成能量，夜晚也不会比一个有月亮的晚上亮。因此，现在有了双保险宇宙还太年轻而且能量不足。点亮整个宇宙就像是用一根蜡烛花上一个小时来加热一幢房子：一个小时太短了，即使你能等更长的时间，可是在完成这项任务前，蜡烛也已燃尽了。所以，天文学家终于能回答为什么夜空是黑暗的了。一百多年前科学家解释了为什么天空是蓝的，但是看起来更简单的问题夜空为什么是黑暗的，却直到20世纪才有了完整的答案。它印证了，被黑暗迷住的人才是第一个揭开它神秘面纱的人。转载原创文章请注明，转载自：科学松鼠会本文链接: http://songshuhui.net/archives/5711.html; 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瓶中的宇宙：你厨房里的“黑洞”: eloa 2008-12-13 10:03; Shea 发表于2008-12-8 星期一 10:02 Geoff Brumfiel 文 Shea 译物理学家们经常借鉴其他领域的技术。但是从这些技术中你能获得些什么呢？实验桌上的简单实验能为早期宇宙提供新的见解吗？信不信？你们家的厨房里就隐藏着司空见惯但却令人着迷的物理现象！当从龙头中流出的水打到洗碗池底部的时候，它会形成一个由水流组成的圆盘。水从上方缓缓地注入这个水盘，然后沿着径向流出。水流甚至还会形成一个波纹环，这个环中有着比水池中其他部分更多的湍流。在这个环以外，水池中充满了波动和漩涡；但是在这个环以内，由于水流过快使得外面的水波无法穿过，因此水池中这个环以外的其他信息无法进入这个环的内部。天文学界长久以来的一个愿望就是重建黑洞周围的视界一个有去无回的面。理论物理学家已经花了几十年的时间在计算视界周围的物理现象上，而天文学家则花了更长的时间和几十亿的美元想一窥视界究竟是个什么样子。然而，其他一些物理学家认为，通过研究水池中的水流，他们也许至少能提供这个问题的部分答案。水池中的水盘和黑洞还是存在一些差异的。例如，水池中的水是从波纹环内部向外流动的，而黑洞吸积物质的情况正好相反。但是按照加拿大不列颠哥伦比亚大学的理论物理学家比尔昂鲁（Bill Unruh）的说法，这两者要比你想象的还要接近。早在20世纪80年代早期，作为思想实验昂鲁就设想了一种类似的流体运动。他假想有一个瀑布，其中水流的速度超过了水中的声速。在这样的系统中，在水流达到声速的那个面就形成是了视界，水中的声波无法逃逸到视界之外。如果你能恰到好处地调节水流他说，你确实可以模拟出一个黑洞。调节水流从那时起，有一小批科学家便投身到模拟黑洞和早期宇宙等深奥现象中去了。但是在有人开始考虑聪明地采用厨房的水池之前，有一些事情值得提醒。昂鲁说的恰到好处地调节水流现在意味着使用温度仅仅高于绝对零度的超流液氦或者是更复杂的系统，例如在玻色-爱因斯坦凝聚中被束缚住的超低温原子另一种具有量子特性接近绝对零度的流体。目前绝大多数的实验设计还停留在图纸的阶段，仅有一小部分的实验才成功地进行了。那么下一个问题就是这些模型究竟可以告诉你些什么？如果系统B可以在某些方面模拟系统A并且呈现出了一些迄今尚未观测到的现象，这是否就意味着系统A也是如此呢？或者是否干脆就说明了两者确实存在差异呢？：加拿大不列颠哥伦比亚大学的理论物理学家比尔昂鲁（Bill Unruh）。虽然有这些忧虑，但为数不多却非常执著的物理学家在厨房的水池或者是桌面宇宙学中正不断地创造出新的惊喜。这些科学家绝大多数来自欧洲，那里为这些研究提供了少量但却稳定的资助。许多的研究要用到超流氦，这是一种研究相变不同物态之间的转变和量子效应的绝佳物质，而这两种现象在宇宙学中也极为重要。2008年1月底，这些对凝聚态物质和宇宙学感兴趣的科学家在英国伦敦皇家学会聚集一堂商讨他们的未来。既然你无法去黑洞周围或者早期宇宙现场做实验，美国华盛顿天主教大学的宇宙学家坦梅梵恰斯帕蒂（Tanmay Vachaspati）说，那么我们就在实验室里来实现它。宇宙暴涨按照美国普林斯顿大学宇宙学家保尔斯坦哈特（Paul Steinhardt）的说法，含盖从瀑布到半导体的凝聚态物理学总能为宇宙学家们提供灵感。20世纪80年代中期，他从事的工作是完善暴涨宇宙学。暴涨宇宙学提出，宇宙在大爆炸之后不久经历了一个极端高速膨胀的时期。斯坦哈特说，当时的问题是没有人知道怎样才能解释暴涨是如何转变成现在的慢速膨胀的。那时主流的观点是现在的宇宙形成于暴涨宇宙的一个时空泡中，但是按照计算，这样一个时空泡只能是真空的物质和能量无法在其中形成。斯坦哈特自己也深陷其中很长时间，直到他看到了一篇关于混有氦同位素的奇特相变的报道。普通的流体会改变它们的相，例如从气态变成液态，类似于理论物理学家相信的宇宙暴涨停止转化的过程。但是混合的超流氦则会以完全平滑、均匀的方式来改变它们的属性。斯坦哈特说，把这一现象应用到宇宙学，超流相变就能使得整个宇宙从暴涨缓缓地滚落到目前的状态。从此，超流氦成为了这些模拟实验的首选材料。尤其是氦的同位素氦-3（具有2个质子和1个中子），它具有极为不同寻常的特性，使得它成为了绝好的宇宙代言人。除了奇特的相变之外，氦-3还会发生对称性破缺的现象。通常情况下，流体中原子对的自旋和轨道角动量的指向是随机排列的。但是随着温度的降低，氦原子们会一下子指向同一个方向。这个过程有点类似铁屑会沿着磁场分布，但是氦原子的自发排列制造的却是混乱。物理学家们相信宇宙早期的对称性破缺产生出了除了引力之外的其他力。芬兰赫尔辛基技术大学理论凝聚态物理学家格里沙沃洛维克（Grisha Volovik）说，把这些都放到一起，氦-3的对称性破缺和相变赋予了量子流体以重要的宇宙学特性。他说：所有的成分都一应俱全。那么这些相似性在多大程度上是可信赖的呢？而且如果要是宇宙学理论自身被证明是错误的呢？在斯坦哈特完善暴涨理论的同时，英国伦敦帝国大学的理论物理学家汤姆基伯（Tom Kibble）提出了另一个模型。基伯认为，早期宇宙由于膨胀而冷却会形成大质量的结构性缺陷被称为宇宙弦它们是今天我们所看到大尺度结构的种子。基伯的理论和氦-3符合得很好。氦-3的快速冷却会导致量子涡旋的产生，这与他的理论一致。但是他说，不幸的是，他关于星系结构的宇宙弦理论无法解释大爆炸之后所残留的宇宙背景辐射的天文观测结果。在20世纪90年代早期用于研究宇宙背景辐射的卫星发回观测结果之后，基伯说：很显然，暴涨对观测的预言非常精准，而宇宙弦的预言则完全错了。换句话说，实验室模型验证了理论家的方程式，但是绝对没有办法告诉我们这些方程式在宇宙学中是不是适用。这一早期的失败使得许多实验和理论物理学家对实验室里的早期宇宙模型疑窦重生。坦率地讲，美国麻省理工学院凝聚态物理学家、诺贝尔奖得主沃尔夫冈凯特勒（Wolfgang Ketterle）说，我不认为未来的实验室实验能回答宇宙学的基本问题。检验弦理论这些关注并没有阻止英国兰开斯特大学的理查德哈雷（Richard Haley）把与基本物理理论中最难赴诸实验的弦理论有相似性的实验进行下去。弦理论之所以饱受争议就是因为在其发展的20多年中几乎就没有可供佐证的实验或者天文观测，难怪一些批评家认为弦理论更像是一个数学分支而不是物理。一些弦理论认为，我们的宇宙是一张悬吊在高维空间中的三维膜，就好像是处于三维空间中的一片二维纸张。在这些模型中，弦理论提出我们身处的膜与其他膜的碰撞终止了暴涨过程。如果真是如此，那么膜理论便解释了暴涨为什么在那一时刻停止，这一在斯坦哈特早期工作中没有回答的问题。为了在实验中制造出两个碰撞的膜，哈雷把两种处于不同相的氦-3放到了一起。他的小组使用磁场做出了一个氦-3三明治，其中A相的超流氦位于中间而B相的氦位于两侧。然后他们通过降低磁场强度来使得两层B相的氦碰撞。哈雷说，从数学上讲它和宇宙膜十分相似。在哈雷的实验中，两层碰撞的氦并没有缓缓地合并成一层均匀的B相氦，相反地留下了结构性缺陷，其中绝大多数是与基伯预言相似的量子涡旋。如果这些涡旋在宇宙中有与之相似的对应物的话，它们就应该是可探测的宇宙弦。与基伯原始的想法不同，这些弦占宇宙质量的比例要小很多，但是通过使用地面和空间观测引力波的干涉仪应该可以探测到它们的存在。同时，哈雷说他和他的小组正在试图了解碰撞产生的不同种类的涡旋的性质。检测不可测的事物当然，宇宙学家们在解释这些实验室的结果的时候需要格外谨慎。斯坦哈特注意到，弦理论中的膜是平直的而且会相互吸引，但是实验室中的氦-3膜却是卷曲的而且彼此之间不具有吸引力。这个模型还远没有达到完美的地步。但是美国卡弗利理论物理研究所的弦理论学家乔坡钦斯基（Joe Polchinski）说，在弦理论这样一个极端数学化的领域，任何一个能产生可检验预言的实验都会具有重大的影响。你永远不会知道你会发现什么，他说。从实验者的角度来看，即使是不成功的相似性在其他领域也能找到新的用途。按照芬兰赫尔辛基技术大学的马蒂克鲁修斯（Matti Krusius）的说法，由基伯及其同事美国拉斯阿拉莫斯国家实验室的量子物理学家沃奇克祖瑞克（Wojciech Zurek）首次预言的量子涡旋已经在其他实验中用于追踪氦-3的运动。这是一种很漂亮的现象，他说，我们用它来研究湍流。德国德雷斯登技术大学的量子物理学家拉尔夫舒茨霍德（Ralf Schtzhold）说，宇宙学和凝聚态物理之间的交叉对双方而言具有普遍而长远的好处。由于自大爆炸之后宇宙一直在膨胀，宇宙学家们手中用于描述这一膨胀的方程也能很好的用来描述那些不断变化的系统。这使得它们特别适合用来研究相变和其他过程。根据来自宇宙学的这些方程，我们可以很好地用它们来描述一些凝聚态物理中的现象，他说。舒茨霍德和他的小组正在致力于另一个不同的宇宙学相似物的研究，它将有助于解释宇宙中物质和能量的起源。在通常的环境下，原子会不停地运动。但是当单个原子被冷却到绝对零度附近时，它真实的运动就会转化成虚的量子涨落，这会暂时改变小范围空间内的能量。根据暴涨，宇宙学家们相信宇宙经历了正好相反的过程，真空中的虚量子涨落转变成了实实在在的物质和能量。舒茨霍德说，针对单个原子的实验可以告诉我们热噪音和其他真实世界的效应是如何改变量子涨落的。量子振动控制单个原子并不是一件轻而易举的事，但是舒茨霍德的合作者、德国马普量子光学研究所的图比亚斯沙兹（Tobias Schatz）说，他有理由相信他们能成功。他说，即使我们最终失败了，这一计划也会对他在量子计算领域的工作颇有帮助。不管怎样我们都会在这条路上走下去，沙兹说。为了在实验中实现单个原子的量子振动，需要完美地控制用来冷却原子的激光系统。这真的需要要把目前所能达到的技术推向极至，凯特勒说。他说，把自己的职业生涯建筑在这些相似性上无异于科学上的自杀，特别是那些和实际宇宙相联系的实验。根据昂鲁提出的模拟黑洞的实验境况不佳。使用氦-3制造一个瀑布的努力终因流体中的湍流而宣告失败。目前正在尝试一些其他的手段。一些小组正在使用玻色-爱因斯坦凝聚，它的流速较氦-3更小。另一些所采用的技术则是在特殊的光缆中输入一系列的光脉冲。不管怎么样，最终需要一个实验能具有类似黑洞的量子行为。它可以使得我们观测到霍金辐射一种理论上预言的在黑洞视界周围所产生的量子力学辐射效应。一旦实验成功，它的报偿也是丰厚的。在这样的系统中观测到的霍金辐射有助于告诉我们黑洞是否以及是如何蒸发的。因此尽管为此等待了近20年，昂鲁的热情依然不减当年。这是一个漂亮的想法，如果它能实现的话就更好了，他说，每次实验家们呈现在我面前的结果都能让我惊叹不已。转载原创文章请注明，转载自：科学松鼠会本文链接: http://songshuhui.net/archives/5577.html; 个人分类: 物理|2213 次阅读|0 个评论

‘宇宙大爆炸’在理论上的缺点和问题: chenfap 2008-11-21 06:49; 在 20 世纪 80 年代之前 , 所谓宇宙大爆炸原是用来形容宇宙从其物质密度、温度和时空曲率都处于无穷大时的状态开始突然膨胀的现象。近 20 年来 , 由于量子宇宙学研究宇宙的起源 , 对宇宙大爆炸的理解与 20 世纪 80 年代之前的理解有所不同，但不少特点仍是相近的。量子宇宙学的版本很多，下面只简略介绍其中一个版本对宇宙大爆炸的看法。这个量子宇宙学的版本认为，我们的宇宙是从宇宙量子真空中的一个宇宙泡'演化而来的。量子宇宙学认为宇宙量子真空具有零点能量，存在真空涨落，可形成宇宙泡。宇宙泡的线度大约等于普朗克长度；当宇宙泡的能量非常非常大时，该宇宙泡经过暴涨阶段便演化成我们的宇宙。在这个版本中，从宇宙泡的出现到暴涨阶段就相当于宇宙大爆炸；因为它们有着相近的的特点： 1 ），在时间上有个起点， 2 ），宇宙泡与膨胀后的宇宙相比较，空间线度小到可看成趋近于零， 3 ），宇宙泡与膨胀后的宇宙相比较，能量密度非常之大，大到可看成趋近于无限大， 4), 都主张有个暴涨阶段， 5 ），都认为宇宙在空间上是均匀和各向同性的，其时空度规是 Robertson-Walker 度规。这些特点总起来看 , 都可以用宇宙大爆炸来形容。宇宙大爆炸在理论上有如下的缺点和问题 : （一），时间有起点而无终点 , 违背相对论的基本观点。（二），在宇宙之初，就存在着能量密度几乎是无限大的物质场（按照量子场论的解释，真空是其能量处于基态的物质场）。这些物质场及其能量从何而来？只能认为它们原来就存在，何以原来就存在呢？无法解释。（三），宇宙暴涨历时极短极短，而正规的宇宙膨胀历时很长很长，何以如此？难以理解。有人用人择原理来解释，我认为是倒果为因。（四），宇宙大爆炸之初，宇宙空间线度为零（或宇宙泡的空间线度趋近于零）；可是，当 Robertson-Walker 度规中的曲率指数 k=0 或 -1 时，所求得的宇宙空间体积为无限大；在 k=0 或 -1 的情况（对实际宇宙 ,k=0 ）下，宇宙一膨胀，其空间体积立即由零变成无限大。这怎么去理解呢？此外，量子宇宙学允许除我们的宇宙外，还可能存在许多其它的宇宙，也就是说，存在许多其它的宇宙大爆炸；这么多宇宙如何理解呢？愈研究只会感到愈来愈玄 , 例如虫洞、时间机器等。如果我们的宇宙大爆炸不存在，那末，其它的宇宙大爆炸；也就不存在。（五），以存在宇宙大爆炸为特点的流行宇宙学没有考虑自由引力场的能量也没有充分应用引力体系的能动张量守恒定律；而 Lorentz 与 Levi-Civita 守恒定律既可阻止宇宙大爆炸出现，又可使物质场的能量与引力场的能量有可能同时从零创生。适当修改流行的宇宙学的理论基础，可以克服上述缺点和问题，得出修改的宇宙标准模型，从而获得一些新的见解。这些将在后续博文中详细介绍。; 个人分类: 未分类|7382 次阅读|2 个评论

对《如何说明‘宇宙大爆炸’不可能存在?》一文的补充: chenfap 2008-11-16 12:58; 昨日我发表了一篇博文《如何说明宇宙大爆炸不可能存在 ? 》，受到了许多网友的关心和支持，谨在此表示感谢！宇宙大爆炸是否存在？是宇宙学中的一个重大问题，也是广大群众关心的问题。我写上述博文的用意就是提出问题，供大家共同研究讨论。我的上述博文并没有驳倒宇宙大爆炸理论，持存在宇宙大爆炸观点的人士可以这样来回答我的问题：如果采用式（ 2 ）为引力场方程，固然目前宇宙在作加速膨胀；但推到过去，物质场的能量密度会大大增加，以致超过与尺度因子相联系的能量（即暗能量）密度，那时宇宙便要作减速膨胀，于是仍然可能存在宇宙大爆炸。对此，我也可以反问，暗能量和暗物质的特性现在都还不大清楚，你如何能肯定过去宇宙一定是作减速膨胀呢？看来这个问题还需要进一步在天文观测上寻找依据和在理论上分析探讨了。谨提出来供大家参考。; 个人分类: 未分类|4470 次阅读|9 个评论

如何说明‘宇宙大爆炸’不可能存在?: chenfap 2008-11-15 10:37; 所谓宇宙大爆炸原是用来通俗地形容宇宙从其物质密度、温度和时空曲率都处于无穷大时的状态开始膨胀的现象。这个名称很不好，不仅没有确切地反映它所要形容的现象，而且很容易引起错误的理解。但由于这个名称已被普遍接受，本文也就仍然采用这个名称。现在宇宙学中流行的宇宙模型是宇宙标准模型。宇宙大爆炸是宇宙标准模型初期所提出的一个假设，由于能够解释天文上观测到的一些现象曾获得过公认。但现在由于天文观测的进步和发展，一些新的天文现象意味着宇宙不可能从其物质密度、温度和时空曲率都处于无穷大时的状态开始膨胀；这也就是说，宇宙大爆炸不可能存在。如何来说明宇宙大爆炸不可能存在呢 ? 我们将在宇宙标准模型的理论框架中来加以说明。目前作为宇宙学主流的宇宙模型是建立在爱因斯坦广义相对论和宇宙学原理基础上的宇宙标准模型 , 具体地说，这个模型的理论基础为：; 个人分类: 未分类|5389 次阅读|8 个评论

二傻西天取经记 (小游记@小小说@小探索): 热度 5 隔壁家的二傻子 2008-9-26 18:41; 二傻西天取经记 . ( 小游记 @ 小小说 @ 小探索 ) 话说当年的二傻，在得到许多师傅的栽培之后，号称上知天文，下知地理、东通易经，西贯逻辑、明察亘古，倾听未来等等。。。还专门给霍金写过三封信，其中问了他三个问题：（ 1 ） . 如果您不知道真理在哪您如何去逼近真理？（ 2 ） . 如何正确理解爱因斯坦的这句话 : 没有科学的宗教是瞎子、没有宗教的科学是跛子？（ 3 ） . 科学到底是在带领人类加速进化 , 还是在加快人类灭亡的进程 ? （请参阅二傻的博文：给霍金先生的一封信（ 1 ）（ 2 ）（ 3 ））结果，霍金给二傻来个王顾左右而言它，不予正面回答！并说这些问题太偏哲学，不是他的长项二傻很生气，您不敢谈哲学？ OK ！那咱们就谈物理。。。于是，专门到霍大侠的宇宙黑洞武学馆踢场子，又下了三道战书如下： (1). 角动量的定义需要一个各向异性的空间背景 , 而角动量守恒却是空间各向同性的结果 ! --- 您为何说黑洞三毛定理中有一毛是黑洞的角动量 ? 地球的角动量到底是多少? 如果地球的角动量无法定义 , 又如何定义黑洞的 ? . (2). 熵的定义是系统整体的概念,无法象局部物理量那样满足加减规则！ --- 黑洞的存在是否违反热力学第二定律？一个完美的鸡蛋 ( 未受精 ) 、一个不完美的鸡蛋 ( 受精卵 ) 和一个刚出生的小鸡，这三者谁的熵更高 ? . (3). 科学崇尚简单就是美但是，完美即意味死亡！因为熵极大了、没有发展了！宇宙热寂了 ... 死了 ! --- 阿罗不可能定理和哥德尔不完备定理对人类到底是好事还是坏事？ . （请参阅二傻的博文：宇宙学交响曲系列）霍大侠看二傻不屈不挠的样子，心中暗喜，特邀请二傻到他在英国牛津的老巢，专门给他老人家一个人讲讲宇宙万有智慧定律，有照片为证：二傻兄弟在英国牛津的时候结果，霍大侠听了大为感慨：智慧从东方来！咱以后也不搞科研了，就写点科幻和科普吧哪个什么能够让标准模型一劳永逸的 HIGGS 粒子，俺赌一百块大洋，绝对不可能被 LHC 发现！一些未知的东东（如额外维）倒没准会出现！不过，霍大侠同时也告诉二傻，英国学术界向来以严谨著称，特别是牛津大学，特牛！前英国首相布莱尔仅仅因为想帮人走走后门上牛津未果，不高兴发了几句牢骚，就被剥夺了其本来会有的牛津大学名誉博士学位！不过，布莱尔自己也牛 , 这不 ? 他今年 9 月份将到美国的耶鲁大学任教 , 专门讲授宗教与全球化课程。。。看来美国比英国思想开放一些？于是二傻专门飞到美国，找到其最牛的大学哈佛大学，想找几个高手切磋宇宙万有智慧，结果发现人家最牛的其实是哈佛商学院的经济学导论，专门为华尔街培养百万富豪的。。。唉！俺对股市向来不感兴趣，而且师傅说过：什么时候你隔壁家的二傻子也开始炒股了，股市就要崩盘了！。。。所以俺牺牲自己发财的机会，一直不炒股，其实不就是博弈论加上厚黑学吗？纯属歪门邪道，师傅不让学！。。。而且，师傅说那些所谓经济学全是骗人的把戏，房丽美和房地美都不美了吧？雷曼兄弟倒下了吧？ AIG 破产了吧？后来，听说哈佛大学去年新开了一门选修课，叫什么幸福课，据说比其王牌课经济学导论还受欢迎！听听大家的评论 : 它的奇妙之处在于 , 当学生们离开教室的时候 , 都迈着春天一样的步子 ! 。。。二傻一激动，赶紧去旁听了一把，果然不错！有点宇宙万有智慧的味道了。。。看看俺的这些傻同学，是不是个个都春风满面，全然不知当下美国已经陷入自二战以来最危险的经济危机？幸福的哈佛学生不过 , 二傻对哈佛确实已经有点失望，于是想找个思想更深刻而且开放的地方于是问了上图中右下角那个穿白色运动鞋的漂亮妹妹，去那里找思想开放的高手切磋？（因为俺觉得她好象有点同性恋倾向？思想应该比较开放？）。。。她说：要不您去布朗大学看看？它号称是全美最自由的名牌大学，而且学生的幸福指数也是全美第二高的！吔！高手原来不在哈佛。。。二傻兴冲冲赶到布朗大学，在洛克菲勒图书馆对面的草坪上赫然发现一堆稻草！与环境极不协调，而且有很大的火灾隐患！...赶紧找到布朗大学校长，指出其违反 NFPA 防火标准之处...没想到该校长大笑说：这才是自由的真蒂啊！自由是没有规则和标准的，必然也一定要与危险相伴的...定义了规则和标准的所谓自由已经不是自由了! 你想要规则? 去 MIT; 你想要博弈? 去哈佛; 你想要自由? 来布朗！布朗大学的自由鸟巢雕塑 . 高！实在是高！守着家里的一亩三分地没有危险...... 跨过没有人爬过的高山则很危险...... 但是，山的那边是什么？ --- 房龙的大作宽容里的那个年轻人真的很想知道！您不想知道吗? . ... 。。。。。。。。。于是，二傻告诉布郎大学校长，说自己走南闯北几十年，就是要找高手切磋宇宙万有智慧。。。目前在中国找到了几个：呆、傻、疯、痴、癫，不知美国有没有类似的高手？ . 没想到他在草坪上大喊一声：有谁想听听中国来的二傻子讲宇宙大智慧？ . 您猜怎么着？就一眨眼工夫，自由鸟巢周围已经聚集了一堆老少，个个衣冠不整，却仙风道骨、神光内敛... . 二傻喜出望外，拿出中国带来的二锅头，连喝三口...咳咳咳！好酒！ . 可从哪里开始跟他们讲起呢？对了，就从多年前的那个梦讲起吧（请参阅科学网李亚辉的打打基础系列和杨玲的考磐笔记系列）：天狼梦那天二傻喝高了，连作了好几个梦，如黄粱梦、蝴蝶梦等，可惜都是发生在地球上的，不过瘾！在梦中暗自一使劲，便又做了个外星梦，至今记忆犹新。。。曾几何时，因开采无度，地球能源枯竭、环境恶化，已经不适合人类生存！地球人都想移民天狼星。。。可天狼星人要求贼高！要面试！还要按指印。。。 BULL SHIT ！天狼星人面试地球人的两个基本题目就是 : . (1). 如何将一个圆球里的水一滴不剩地全部装到并装满一个立方体中 ? (2). 如何再将这个立方体中的水全部装到并装满一个长方体中 ? 一般地球人如是回答 : 答问题 (1): --- 与圆周率 PAI 有关 ... 但是我们无法准确知道 PAI... 所以总会差那末一点点 .... 无法准确做到 ! 答问题 (2): --- 与黄金分割 PHAI 有关 ... 但是我们无法准确知道 PHAI... 所以总会差那末一点点 .... 无法准确做到 ! 天狼星移民官对此类回答的评价是 : --- 如果这末简单的两件事都做不到 , 如何知道宇宙的秘密 ? --- 如果总是这里差一点点 , 哪里差一点点 ... 最后搞出的东东会差多少 ? --- 而你们的微积分还就靠差的这一点点来推动世界了 ! --- 哈哈 ! 回去吧 ! 本次拒签 ... 下次再来！ ...... ...... 后来 , 二傻面试的时候 , 二傻的师傅赤脚大仙在一旁自言自语道 : --- 俺以前也穿过很多鞋 , 有皮鞋 , 有草鞋 ... 皮鞋不能登山 , 草鞋不能跳舞 ... 没有一双是可以穿上就不用换的了 ... 于是再也不穿鞋了 !(偷偷地: 其实俺穿的是真皮 ! 嘿嘿...) 于是俺醍醐贯顶 , 对天狼星移民官说 : --- 您的第一道题出错了 ! 球形处处光滑可导 , 而立方体存在许多不可导的奇线和奇点 ! 它们是属于不同层次的东东 , 原则上没有可比性 ! 天狼星移民官使劲瞪了俺师傅一眼 , 说 : ---SHIT! 那第二道题呢 ? 它们都有一样多的奇点 ... 该有可比价性了吧 ? 俺正想听听师傅赤脚大仙又会如何自言自语 , 却见他已经被几个异形架到门外去了 ... 完蛋了 ! ...正左顾右盼 , 却猛然见一锅粥在一旁与几个异形讨论作粥的诀窍 ... 只听他问道 : . 你们熬粥时都见过滚粥冒泡 ... 你们见过方形的泡泡吗 ? . 二傻何等聪明 ! 立即又大彻大悟 ... 于是如是回答移民官 : --- 你们熬粥时都见过滚粥冒泡 ... 你们见过方形的泡泡吗 ? --- 没有吧 ? 为何没有 ? 方形皆有奇点 ... 而形成奇点所需要的能量是无限大 ! 比整个宇宙加起来的总能量还大 !... 可能吗 ? --- 所以 , 自然界根本不可能存在奇点 !... 也不存在包含奇点的任何图形如方形 ( 和三角形等 )! --- 您先造一个真正的正方形或长方形给我 , 我就能回答您的第二问题 ! 移民官又一声 SHIT! 让几个异形又把一锅粥赶出去了 ... 俺回头看移民官 , 他的表情已经有点和缓了 ... 他看俺半天 , 笑问道 : --- 你到底有几个师傅 ? 阿凡提也是你师傅 ? 您对第二个问题的回答怎么那末象阿凡提回答财主问他脑袋有多重 ? 的问题 ... . 看来这个大脑袋可以保住了...俺也放松了 ...于是说 : --- 阿凡提也是俺师傅无道子的徒弟吔 ! . 移民官又问 : --- 无道子是诡辩分子的祖师爷 ? . 俺不高兴地说 : --- 无道子不信上帝 ! 上帝是人造的 ... 就象奇点 ! --- 反过来说 , 包含奇点的理论体系是人造的 ... 就象上帝 ! --- 俺智商已经到 250 了吧？可以给俺天狼星签证了吗？移民官笑笑： --- 没那末容易！您的智商虽然已经达到天狼星幼儿水平了...不会被无理（自欺欺人）的问题骗倒了。但这还远远不够！我们需要真正能干活的，所以您还要回答以下两个没有奇点的真实的问题： . （ 3 ）如何将两个小圆的东东全部装到并装满一个大圆 ? （ 4 ）如何将两个小球的东东全部装到并装满一个大球 ? . 我靠!虽然到处都是圆和球,二傻已经知道答案其实与圆周率 PAI 完全无关！以下是回答的思路线索：问题（ 3 ）的解决方程为 : A2=B2+C2 ，即： A2=B2+C2 。 --- 整个就是毕德哥拉斯定理嘛！（勾股定理只是其 3/4/5 的特例） --- 其整数解 ( 丢番图方程 ) 存在性问题涉及到 HILBERT 第十猜想和哥德尔不完备定理及蔡汀定理的证明。。。存在无法证明的解！！！问题 (4) 的解决方程为： A3=B3+C3 ，即： A3=B3+C3 。 --- 其整数解存在性问题 ... 其实就是费马大定理 ... 无解！！！为什么整数解如此重要？因为整数极其重要 ! (1). 所有的数理逻辑问题最后都可以化为对整数 ( 自然数 ) 的研究 ! --- 参阅哥德尔定理的证明过程 ... 特别是集合论部分 ... (2). 所有的数理逻辑问题最后都可以化为对图灵机的研究 ! --- 参阅图灵机停机定理 ... (3). 已经证明哥德尔定理和图灵机停机定理是等价的 ... (4). 图灵机就是 0/1 信息处理器 , 是离散的 , 也就是只涉及整数 ! (5). 人类所有知识都可以化为 0/1, 以 1 比特为最小信息单位 ... 信息量本身就只有整数 ! （注：反对集合论最激烈的克洛耐克认为只有他研究的数论及代数才最可靠。他有一句著名的话：上帝创造了正整数，其余的是人的工作。他认为除了由数经过有限多步推出的事实，其他一概无效。他甚至认为圆周率都不存在，证明是超越数也毫无意义。）。。。。。。。。。。。。听了二傻一通胡吹之后，移民官有点高兴了 : --- 不错！不仅不要奇点了，连非自然数也想抛弃了！。。。 --- 问题是，如果只要整数，那末多无解的问题和不可证明（或证伪）的问题怎么办？ . 二傻有点幻晕, 便给他来个厚黑学回答: ---该咋办咋办! . 这老哥直摇头, 说: --- 唉! 当然其中许多定理的证明和意义你们地球人可能还不太清楚，如四色定理、庞伽莱定理和哥德巴赫猜想等等...但至少你已经能够摘下有色眼镜，开始直面真实而惨淡的现实了！... . 突然想起师傅一锅粥最爱唱的那首歌谣（他至今还十分痛苦地呆在地球上）：那无边无际的苦难啊，像一口鼎沸的大锅，不惮辛苦不惮烦，要把一切都化成羹汤。莎士比亚《麦克佩斯》 . 参考资料 : 百度 - 哲学吧 - 第三次数学危机 --- http://tieba.baidu.com/f?kz=37018031; 个人分类: 科学反思|12726 次阅读|76 个评论

[原创]两重宇宙大循环理论将借助CERN质子对撞试验提供有力证据: lixie6110532 2008-9-21 14:11; 按照两重宇宙大循环的时空原理和太极宇宙模型，从物质宇宙进入光子宇宙的临界速度是0.94281C（光速的三分之二倍根号二），该速度人类目前的科技水平难以突破。如果CERN质子对撞试验的设计速度小于0.94281C，任何物质都完全属于物质宇宙，其速度特性完全符合物质宇宙的速度矢量规律，物质的空间位置、速度大小和方向都可以利用现代科技实现人为控制。当速度大于0.94281C以后，物质的宇宙属性将处于物质宇宙和光子宇宙的临界状态，即物质可能处于物质宇宙中，也可能处于光子宇宙中，这种状态出现的几率是随机的，其现象和原理与核外电子的描述一样。如果CERN质子对撞试验的设计速度大于0.94281C，那么对撞将很难发生。因为当质子速度加速到大于0.94281C以后，质子属性已经发生变化，它可能仍然属于物质宇宙，也可能进入光子宇宙而在物质宇宙中消失。当质子从光子宇宙中返回，再次出现在物质宇宙中，其空间位置有二种情况：一种情况是在原位置附近出现，于是试验会发现质子就象核外电子一样，呈现出消失、再现的现象，准确的描述就只能借助电子云的概念；另一种情况就是根本就不在加速器可控范围内出现，于是试验发现质子永远消失了。也就是说，当速度大于0.94281C以后，质子的速度大小和方向、空间位置、存在时间都将变得不可预测和控制。就好比在沸腾的水中控制二个水分子相撞一样难，二个水分子的状态可能在沸水中，可能在升腾的蒸汽中，也可能在盖子上的凝水中，随机而且难以控制。按照上述研究结论，CERN质子对撞试验的设计速度在0.94281C以下，成功率应该为100%；如果CERN质子对撞试验的设计速度大于0.94281C，那么对撞试验的成功率几乎为零。两重宇宙大循环的理论体系是否正确，借助CERN质子对撞试验，将提供最有力的证据，我拭目以待！成都飞机设计研究所李燮 2008年9月21日; 个人分类: 业余研究论文|2712 次阅读|1 个评论

同时性测量的问题: iwesun 2008-9-12 11:10; 同时性测量的问题　　记得科网有位大侠,举过一个例子：　　一个小轿车的车库，原本只能装下一辆小轿车，根本装不下一辆大公共，但大公共以接近光速的速度，冲进去，由于相对论，接近光速的物体，长度收缩，在大公共装到墙的一瞬间，关上车库门，在这一时刻，大公共装到小轿车的车库里了。　　但相对论的长度缩短是相对的,公共汽车上的人看,车库更小了,根本装不进去! 　　但结果只能有一个,不可能又装进去,又装不进去。　　其实这个问题，涉及到同时性以及测不准，不单纯是个相对论的问题，我不做详细分析，想听听大家的意见。　　同时性的问题，其实很关键，宇宙是一架超大型的计算机，不可能存在统一的时钟节拍驱动全宇宙的运行，现在人们想的，t=0，宇宙如何，t=1，宇宙如何，t=2，宇宙如何，如果不是建立在测量基础上的同时性，其实是毫无意义的。　　宇宙的信息系统是异步模式，同步仅仅在局部有效。　　同时性必须建立在信号（信息）传递的基础上才有意义，没有信号传递的同时性是主观臆断的，毫无意义的，那么有一个问题，存不存在单向的同时性的信号传递？解释一下，在宇宙中，我们作为观测者，只能使用被动雷达（只接收不发射）进行测量，根本无法实现同时性的双向标定，和时钟的本地校准，这样条件下，同时性到底应该如何定义？　　既然我们坚持测量即真实，没有比测量更真实的真实了，就应该坚持得彻底点，别坚持一段时间，就潜移默化的放弃了。　　狭义相对论中有同时性的讨论，但这个意义经常被人们忽略，宇宙的大尺度的等时线，应该如何绘制？; 个人分类: 科学探索|1164 次阅读|9 个评论

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标签: 宇宙学

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