科学网 › 标签 › 宇宙学 › 相关日志

标签: 宇宙学

相关日志

哲学是什么？: 热度 2 renxiuhong 2016-2-27 13:01; 哲学是什么？任秀红（延安大学财经学院，陕西延安 716000 ）摘要：哲学是认识事物的真实信息，目标是兴利治害，即解决使宇宙地球自然环境、国家社会环境、人类群体个人危病伤亡的问题，从而使天人安康即使宇宙地球自然环境、国家社会环境、人类群体个人都安全健康，使人类群体和个人安全健康、快乐幸福。哲学是天人学、宇宙人学、天学、宇宙学。关键词：哲学，天人学，宇宙人学，宇宙学中图分类号： C912 文献标识码： A 文章编号：收稿日期： 2016 — 作者简介：任秀红（ 1971 －），女，山西夏县人，经济学硕士，延安大学经管学院讲师。 “哲学”是一个概念，也是一门学科。对于“哲学”的含义，古今中外的人有许许多多相同和不同的认识、观点，因为太多，难以列举穷尽，因此，本人采用分析中文、英文、希腊文概念含义的逻辑演绎分析方法，得到对“哲学”的定义，以此为标准，可以分析认识古今中外各种关于哲学的认识或观点的异同对错，并求同存异、兴正纠错。 1. “哲学”概念在中文中的含义哲，智也，《尔雅》。智，知日，日既指“太阳”这个特定的事物，也可以指代天地人或宇宙及其中的一切事物，即宇宙太阳地球自然环境、国家社会环境、人类群体个人及它们的相互关系等。因此，“智”，既指明白、认识“太阳”这个特定的事物，也指明白、认识包括天地人或宇宙中的一切事物，即宇宙太阳地球自然环境或自然环境、国家社会环境、人类群体个人及它们的相互关系等。这也是“哲”的根本含义，即认识、明白事物，既指认识、明白特定事物，也指认识、明白包括天地人或宇宙及其中的一切事物，即宇宙太阳地球自然环境、国家社会环境、人类群体个人及它们的相互关系等。哲，知也，《说文》。知，会意字，从口，从矢，即矢口，矢即箭，口即说话，因此，知的意思是像箭一样快地说话，如段玉裁认为，知即“识敏，故出于口者疾如矢也。”意思是“认识、知道的事物，可以脱口而出”。说什么呢？所以，“知”的引申含义指口说像箭一样快地说话，飞快说话、敏捷说话。知，识也，《玉篇》。识，繁体字是“識”，从言从戠。“戠”，会意字，从音从戈。“音”指古代军阵操练时教官或指挥者的声音，引申为信息、消息；“戈”指参加操练的军士及其武器。“音”与“戈”联合起来表示“随着教官或指挥者的一连串指令或信息，军队方阵变化出各种图形动作”。所以，“戠”的本义指军队方阵操演图形及其变换，引申为图形或事物的形状特征和变化。“言”与“戠”联合起来表示“用语言描述军队方阵操演图形的形状和变化”，引申为用语言描述说明事物的特征及变化，这里的“事物”也包括天地人或宇宙及其中一切事物，即宇宙太阳地球自然环境、国家社会环境、人类群体个人及它们的相互关系等。因此，“哲”即“智”、“知”、“识”，也就是认识、明白事物，既指认识、明白特定事物，也指认识、明白包括天地人或宇宙及其中的一切事物，即宇宙太阳地球自然环境、国家社会环境、人类群体个人及它们的相互关系等。 “哲”也通“喆”。吉，会意字，甲骨文字形，上部象兵器，下部象盛放兵器的器具。上下部分合起来表示把兵器盛放在器中不用，以减少战争，使人民没有危难。吉，善也《说文》；礼义顺祥曰吉，《周书·武顺》；安贞吉，《易·坤》，所以“吉”的本义：吉祥、吉利。“哲”通“喆”，不仅包括了认识、明白的对象是指事物包括天地人或宇宙中一切事物，即宇宙太阳地球自然环境、国家社会环境、人类群体个人及它们的相互关系等，也包括了认识、明白事物的目标是“安人安天”，即使宇宙太阳地球自然环境、国家社会环境、人类群体个人及它们的相互关系都安全健康。综合起来，“哲”、“喆”，指认识明白天地人或宇宙及其中的一切事物，从而防范化解宇宙太阳地球环境、国家社会环境和人类群体个人及它们的关系危病伤亡的风险，使宇宙太阳地球环境、国家社会环境和人类群体个人及它们的关系都安康生存。学，效仿、认识、明白人事物的现象、行为以及效仿、认识、明白的结果如学科、学问等，所以，学有作为动词和名词的两种含义。作为动词，“学”偏重的是指认识、明白事物包括天地人或宇宙中一切事物；作为名词，“学”偏重的是指认识、明白事物包括天地人或宇宙中一切事物即宇宙太阳地球环境、国家社会环境和人类群体个人及它们的关系的结果，如学科、学问，也即思想、理论、信息、知识等。如宇宙学、宇宙人学、天人学、哲学、天文学、地理学、政治学、经济学等一切学科。为什么要学呢？使人能够明白、认识事物包括天地人或宇宙中一切事物，解决宇宙太阳地球自然环境、国家社会环境、人类群体个人的危病乱苦伤亡问题，实现环境和人安康和乐生活的终极目标。综上分析，在中文中，“哲学”概念既指人类认识、明白事物，解决宇宙太阳地球自然环境、国家社会环境、人类群体和个人的危病乱苦伤亡问题，实现宇宙地球自然环境、国家社会环境、人类群体和个人安康和乐生活的终极目标。这里的“事物”，既指特定事物，也指天地人或宇宙及其中的一切事物，即宇宙太阳地球环境、国家社会环境和人类群体个人及它们的关系等。如果“哲学”中的事物指特定事物，那么，哲学就是认识、明白特定事物，对特定事物兴利治害，解决特定事物方面的危病乱苦伤亡问题，实现特定事物安全健康的目标，当然，这是直接目标，终极目标仍然是天人安康，即宇宙太阳地球环境、国家社会环境和人类群体个人及它们的关系都安全健康。事物不同，哲学的名称也不同，如自然哲学、人文哲学、社会哲学、政治哲学、经济哲学、法律哲学、文化哲学、教育哲学等；宇宙哲学、地球哲学、天人哲学、宇宙人哲学、地球人哲学、中国哲学、希腊哲学、欧美哲学等；生活哲学、工作哲学；饮食哲学、服装哲学、建筑哲学等。在这里，“哲学”和“学科”、“文化”等概念的含义相同，如“地球人哲学”即“地球人学”、“地球人文化”。如果“哲学”中的事物指“世界”，那就是现在一般所说的哲学，即对世界的认识和改造世界的方法，或“世界观”和方法论。“世界”也是一个有多种不同含义的概念，当“世界”指一个国家如“中国”时，哲学矢指对中国的认识和改造；当“世界”指“地球”如“世界地图”中的“世界”时，哲学是指对地球的认识和改造；当“世界”指“宇宙”即所有事物组成的统一的、最大、最长久的整体事物时，哲学是指对宇宙的认识和改造。因为所有哲学都是关于天和人、宇宙和人的认识，所以，所有的哲学都是天人哲学、宇宙人哲学。因为天人学和宇宙人学也都是关于天和人、宇宙和人的认识，因此所有哲学统而言之也都是“天人学”、“宇宙人学”。由此，哲学和中国文化中的儒家文化之“大学之道，在明明德，在亲民，在止于至善”和“格物，致知，诚意，正心，修身，齐家，治国，平天下”思想也相通了。但是，“平天下”也就是“平地球”了，因为天下就是地球，而地球之上的宇宙太空中，包括太阳活动在内的天体活动、宇宙射线，现在有越来越多的人类制造的宇航垃圾或太空垃圾，以及小行星等宇宙太空中的其它天体物质等影响地球安全，所以，仅仅“平天下”或“平地球”是不够的，也必须“平宇宙”才行。如果将人看作天或宇宙的一部分，那么，所有的哲学都是关于天或宇宙的哲学，即 “天学”或“宇宙学”。 2. “哲学”概念在英文和希腊文中的含义在英文中，“哲学”的对应词汇是 philosophy ，由 philo （爱，爱好） +sophy （智慧）组成。在希腊文中，“哲学”对应的是Φιλοσοφ ί α一词，即 Philosophia 一词， Philosophia 是由 philo 和 sophia 两部分组成： philein 是动词，指爱和追求； sophia 是名词，指智慧。 Sophia 所对应的智慧是什么意思？ so 是形容词，真的，事实如此； soph ，认识真实，知道事实，了解事物等； ia 是类属、相关，所以， siphia 即智慧也就是认识事物的真实或了解、明白、知道事实。 Philosophia 的含意是爱智慧，也就是喜欢研究认识了解明白事物的真实信息，这也就是哲学的含义，这也就是“哲学即追求真理”或“哲学即求真”的含义。这也体现出希腊哲学以及西方哲学以“求真”或“追求真理”为主的特点。真实、真理是事实判断。真实的事物，有些对人的安全健康生存有利，有些却有害，如新鲜成熟的苹果是真实的，有利于人的安全健康生活，而毒食品等也是真实的事物，却对人的安全健康生活有害；真理也一样，也有有害于和有利于人的安全健康生存的真理。综合中文哲学和英文、希腊文的“哲学”概念分析，“哲学”一词的概念共同都有“哲学是认识、明白事物”的含义；差异在于，中文的“哲学”概念还包括了“认识、明白事物，以兴利治害，使事物安全健康”的含义，而英文和希腊文的 philosophy 和Φιλοσοφ ί α、 Philosophia 等所对应的“哲学”概念，只说明“认识、明白事物”的含义，但是认识、明白事物却既可以有利于也可以有害于事物安全健康。换句话说，中文的“哲学”概念不仅包含是非判断，也包含利害等价值判断；英文、希腊文的 philosophy 和Φιλοσοφ ί α、 Philosophia 等“哲学”概念，只包括是非判断，不包括价值判断。从哲学是天人哲学、宇宙人哲学或天哲学、宇宙哲学出发，就能更清楚地认识宇宙地球自然环境、国家社会环境、人类群体和个人等事物，古今中外的哲学和哲学家，以及古今中外哲学和哲学家的共同和差异、正确和错误、利益和危害，并以求同存异、兴正纠错或坚持真理修正谬误、兴利除害，真正实现哲学的终极目标：使人能够解决宇宙地球自然环境、国家社会环境、人类群体和个人的危病乱苦伤亡问题，从而使人能够实现使宇宙太阳地球自然环境、国家社会环境安全健康以及人类群体个人安康和乐生活的终极目标。参考文献：任秀红 . 地球人学初论 . 延安大学学报（社会科学版）， 2010 （ 5 ）： 43-47.; 个人分类: 天人学|5459 次阅读|4 个评论

中国科技新闻网梅晓春、俞平文章：LIGO真的探测到引力波了吗？: mxc001 2016-2-25 10:48; 您的位置：中国科技新闻网前沿发现 LIGO真的探测到引力波了吗? LIGO 真的探测到引力波了吗? 发表时间 2016-02-2412:31 来源本站原创　梅晓春(1) 俞平(2) (1) 福州原创物理研究所 (2) 美国 Cognitech 计算技术研究所 2016 年 2 月 11 日，美国激光干涉引力波天文台 (LIGO) 的负责人，加州理工学院的 David Reitze 教授向全世界宣布：人类首次直接探测到引力波，同时首次观测到双黑洞的碰撞与并合。　　这个实验结果轰动全球，成为各种媒体的热点新闻，在科学界被广泛讨论和高度推崇。它意味着物理学界苦苦追寻几十年之后，爱因斯坦广义相对论关于引力波的预言最终获得验证。标志着天文学已经进入新的时代，人类从此打开了一扇观测宇宙的全新窗口。　　事情追溯述到北京时间 2015 年 9 月 14 日 17 点 50 分 45 秒，位于美国路易斯安那州利文斯顿和华盛顿州汉福德的激光干涉仪引力波天文台的两个探测器，在相差千分之 7 秒的时间内观测到了一次引力波事件： GW150914 。根据 LIGO 的数据，该引力波事件发生于距离地球 13 亿光年之外的一个遥远星系中。两个分别为 36 和 29 太阳质量的黑洞并合为 62 太阳质量的黑洞， 3 个太阳质量的物质被转化成引力波辐射到太空。在双黑洞并合最后时刻，引力波辐射的峰值比整个可观测宇宙的电磁辐射强度还要高 10 倍以上，可以说是最为惨烈的宇宙现象。　　然而，由于距离的遥远，这次引力波爆发事件在地球上产生的效应却是极其微小。真空管道中相距 4 公里 40 千克的两个玻璃镜子，在持续时间不到 1 秒钟时间内振动了几十上百次。二者间距离的改变却只有10 -18 米，只是原子核半径的千分之一 ! 　　这样微小的信号实际上是淹没在大量的环境噪声中的，因此就有太多的偶然性造成实验假象。联想到 2012 年意大利 OPERA 的中微子超光速实验引起的轰动新闻，最后竟以计算机接口松动导致误差而草草收场。还有就是 2014 年的南极天文望远镜探测，实验者宣布发现早期宇宙引力波形成的 B 模偏振，但结果被证明是银河系尘埃的前景效应导致误判。这次 LIGO 的引力波发现是否也是一个乌龙事件呢 ? 　　在一阵非理性的狂欢和超高度的誉美之后，请物理学家们冷静下来，思考以下几个问题。一 . 引力波暴发源在哪里 ? 　　按照正常的实验程序，首先应当通过某种方式，确认在太空的某个位置上发生了两个黑洞并合事件，比如观察到黑洞边缘物质在并合过程产生的光学余辉。假定引力波的速度等于光速，当光学余辉传到地球时，物质湮灭过程产生的引力波也同时到达地球，并在 LIGO 的激光干涉仪上产生干涉条纹的变化。　　问题是， LIGO 真的观察到两个黑洞并合了吗 ? 没有，根本没有 ! 作者仔细阅读了 LIGO 发表在美国《物理评论快报》上的论文，没有找个一个字说他们实际观察到双黑洞并和的天文现象。 LIGO 是采用的是用倒推的方法，根据激光干涉仪上出现的信号，与爱因斯坦引力理论做计算机拟合，得出在 13 亿年前离地球 13 亿光年的某个地方发生了两个黑洞并合事件的结论。　　按照 LIGO 官方的解读，首先通过计算机的大量计算，事先建立了一个具有海量信息的波形库。 LIGO 干涉仪获得应变数据后，会与这个波形库中的各种波形进行对比，找到与干涉数据最匹配的波形，也就是通常的匹配滤波法。因此所谓的 13 亿光年远处两个黑洞的并合事件只是计算机的模拟结果，不是真实观察到的物理事件。　　然而计算机拟合过程需要输入许多自由参数，如果用来计算爱因斯坦引力场方程，自由参数可能多达十几个。结果就可能如物理学家费曼戏言，只要给四个自由参数，就拟合出一头大象，用五个参数可以让它的鼻子摆动。　　然而， LIGO 官方的解读是： “ 我们在此报告爱因斯坦预言的两个重要科学突破：首次直接探测到引力波和首次观测到双黑洞的碰撞与并合 ” 。也就是说，他们真实地观测到双黑洞的碰撞与并合。二 . LIGO 实验证实爱因斯坦引力理论了吗 ? LIGO 实验的计算机模拟过程以爱因斯坦引力场为基础，通过与激光干涉仪接受到的信号拟合，得到 13 亿年前离地球 13 亿光年的某个遥远星系中发生两个黑洞并合的结果。按照 LIGO 官方的说法： “ 该实验强有力地显示广义相对论完美地通过了这次检验。 ” 　　问题是 LIGO 并没有真正观察到两个黑洞并合，也没有观察到 3 个太阳质量的物质被转化成引力波。他们观察到的只是激光干涉仪上的一个信号，怎么可以说爱因斯坦引力波理论被证实呢 ? 　　因此这个实验的结论应当是，假定爱因斯坦引力理论为真，激光干涉仪探测到的确实是一个引力波信号，则 13 亿年前在离地球 13 亿光年的某个遥远星系中，发生过一次双黑洞并合事件， 3 个太阳质量的物质被转化成引力波能量，散发到宇宙空间。结果仅此而已，我们无法说得更多。　　由此可以看出， LIGO 实验者的论证逻辑是有问题的。他们首先根据激光干涉仪上读取的数据和爱因斯坦理论 ( 原因 ) ，推导出 13 亿光年发生过一次双黑洞引力波暴发事件 ( 结果 ) 。然后再根据这次天文事件和激光干涉仪上读取的数据的一致性 ( 原因 ) ，证明爱因斯坦理论是对 ( 结果 ) 。原因和结果互为因果，这是循环论证。然而众所周知，循环论证在逻辑上是无效的。　　除此之外，爱因斯坦广义相对论不是唯一的引力理论。至今为止，物理学家们已经提出许多不同形式的引力理论，比如平直时空的引力理论。这些理论都预言存在引力波，差别在于广义相对论的引力辐射涉及四极矩过程，其他引力理论的引力辐射涉及偶极矩或不同形式的多极矩过程。　　如果考虑这些引力理论，比如将平直时空中的引力理论与接收到的所谓引力波信号进行拟合，也会导出某些不同的天文物理过程。如果用来计算黑洞并合过程 ( 牛顿引力理论也有黑洞，但没有时空奇异性 ) ，导出的事件就可能不是发生在 13 亿光年远的星系中，而可能发生在银河内。在并合过程中就不是 3 个太阳质量被转化成引力能，而是少得多的质量被转化成引力能。　　在这种情况下，按照 LIGO 的逻辑，被证实的就应当是平直时空中的引力理论，而不是爱因斯坦弯曲时空中的引力理论。因此， LIGO 的引力波实验声称的结果并没有证实爱因斯坦引力理论，而是依赖于爱因斯坦引力理论。三 . 到达地球的引力波强度有矛盾吗 ? 　　我们首先要讨论的问题是，两个黑洞并合后 3 个太阳质量哪里去了。奇异性黑洞实际上只是一个奇点，所有的物质都被无穷压缩，物态不可能是光子、电子、质子、中子和夸克。黑洞外围有一个视界，视界内是真空，没有任何物质能够停留。但黑洞的引力仍然存在，也就是说黑洞通过质量对外界产生影响。在这种意义上， 3 个太阳质量只能通过引力波的爆发，变成引力波的能量散发到宇宙空间。如果变成其他物质形态停留在黑洞内，仍然可以折合成质量，对外界的引力影响不会改变。光波不可能穿过黑洞，但引力波是可以从黑洞传出的，引力不可能被黑洞的视界屏蔽。从这种意义上，引力波的传播速度可能是超光速的。　　按照弯曲时空引力理论，引力波表示时空的振荡，即所谓的时空 “ 涟漪 ” 。 LIGO 实验原理是，引力波会对激光干涉仪两条臂的长度产生影响。由于两条臂相互垂直，引力的影响不一样，就会引起激光干涉条纹的变化。一个基本的问题是，引力波以什么方式使长度发生变化 ? 按照广义相对论的严格说法，粒子在真空中沿测地线运动时，引力波会使粒子间的距离产生振荡。　　然而 LIGO 实验中，干涉仪的两条臂固定在地球表面，两个反射玻璃不是处在真空中。固定系统受到电磁力的平衡，在引力波的作用下平衡被破坏，系统产生振动。如果严格讨论，就要在爱因斯坦引力场方程中考虑电磁相互作用。由于电磁相互作用比引力相互作用大10 40 倍，引力波效应实际上不能被观察。因此在 LIGO 实验的分析中，实际上省略了许多重要因素。我们以下也按这种简化方式计算，假定干涉仪的两个反射玻璃悬在真空中，只讨论引力波对两个玻璃的运动的影响。　　为了实验稳定， LIGO 干涉仪采用很重的悬挂反射玻璃，质量为 40 千克。实验中干涉仪系统在 1 秒钟内来回振动几十上百次，但两个玻璃之间距离的改变只有约10 -18 米。假设引力波的振动为正弦波，将引力引起的空间距离变化折算成力的作用，按照牛顿力学计算，引力波作用在每块玻璃上产生的平均作用力约为10 -13 牛顿。假设 LIGO 实验干涉仪反射玻璃的面积为 0.5 平方米，将这种作用力在单位时间内做的功折算成能流密度，约为8x10 -29 焦耳 / 平方米 . 秒，是一个非常小的量。　　另一方面， LIGO 声称在两个黑洞并合期间， 3 个太阳质量的物质在 1 秒钟的时间内被转化成引力波的能量，散发到宇宙中。我们来估计一下这次引力爆发波事件中，地球表面接受到的引力波能流密度。按照爱因斯坦质能关系计算， 3 个太阳质量对应的能量是5.4x10 48 焦耳。设引力波以球面波的方式发射，在离爆发中心 13 亿光年距离的球面上，能流密度为2.9x10 -4 焦耳 / 平方米 . 秒。　　可见用两种方法计算，引力波的能流密度相差3.6x10 24 倍 ! 这样大的误差在物理上是不能接受的， LIGO 实验给出的结果自相矛盾，不能自圆其说。遗憾的是， LIGO 物理学家没有注意到这一点。　　问题的根本原因在哪里呢 ? 这里存在三个可能的原因，以下我们来详细分析。四 . 实验设计原理正确吗 ? 　　前面已经说过， LIGO 实验干涉仪及其悬挂玻璃固定在地球表面，系统受到电磁力的平衡保持静止。要使系统产生振动，施加的外力至少要与电磁相互作用在同一个数量级。然而电磁力比引力大10 40 倍，因此传到地球表面的弱引力波是不可能破坏电磁力的平衡，使干涉仪系统产生振动的。除非系统离引力爆发源足够近，爆发产生的引力波能量足够大，足以抵消电磁力的作用。　　另一方面，目前广义相对论讨论引力波对空间距离的影响时，只对真空中的两个粒子而言的。如果考虑引力波对固定在地球表面上物体之间距离的影响，就涉及到组成物体的带电粒子之间的电磁相互作用。如果在爱因斯坦引力理论中考虑电磁相互作用，引力场方程无法求解的，我们根本无法讨论问题。　　因此在目前的广义相对论中，引力波对空间距离影响的公式只对真空中粒子之间的距离有效，对固定在地表上受电磁相互作用支配的 LIGO 干涉仪无效，这是 LIGO 实验失败的最基本原因。按照 LIGO 的计算方法，干涉仪长度变化10 -18 米是没有将电磁相互作用考虑在内的，对应于 13 亿光年远处 3 个太阳质量在 1 秒钟内变成引力波。如果将电磁相互作用考虑，要使干涉仪长度发生同样的变化，引力波源爆发的能量就要大10 40 倍，到达地球的能流密度就会达到10 12 焦耳 / 平方米 . 秒。　　这是一个什么样的概念呢 ? 在地球的赤道上，太阳光照射产生的能流密度是1.33x10 3 焦耳 / 平方米 . 秒。能流10 12 焦耳 / 平方米 . 秒相当于 7.5 亿个太阳辐射的引力波能量同时作用在地球表面，在 1 秒钟的时间内来回震荡了 100 多次。在这样强大的引力能作用下，别说 LIGO 的激光探测仪，就连地球本身也可能被引力波撕得粉碎。　　我们还可以用当量为 2 万吨当量的广岛原子弹爆炸产生的光辐射和冲击波来做比较，爆炸后产生的能量为8.4x10 13 焦耳，当于大约 1 克物质被转化成的能量。假设核弹爆炸的产生能量在 1 秒钟内散开，只有在离爆炸中心 2.6 米的球面上，才能产生10 12 焦耳 / 平方米 . 秒的能流。广岛原子弹弹的半径是 0.71 米，长度是 3.05 米。想想看，一个人站在边上爆炸后结果又当如何呢 ? 　　这也可以解释以往引力波的观察和实验中，为什么有时成功有时失败的原因。美国物理学家韦伯 1959 年最早提出引力波的探测方案，他认为引力波可以使圆柱形天线发生共振，并声称已经观测到从银河系中心发出的引力波。然而韦伯的实验无法被其他物理学家重复，他观测到的引力波强度被认为太大。按照韦伯接实验接收到的信号强度，银河系在几亿年内就会因引力辐射而消失。因此目前学术界认为韦伯当年观测到的不是引力波信号，而是某种偶然的干扰信号。 1978 年美国天文学家泰勒和赫尔斯宣布对射电双脉冲星 PSR1913+16 历时四年的观测结果，指出该脉冲双星的周期发生的变化与引力波辐射损失的能量相符，意味着间接观测到引力波。这个结果得到科学界的认可，泰勒和赫尔斯获 1993 年诺贝尔物理奖。　　因此， LIGO 实验失败原因与韦伯实验失败的原因是一样的。韦伯实验采用金属合金制造天线，由于引力波太弱，不可能克服天线中金属离子间的电磁力而产生振荡。从这种意义上，包括 LIGO 在内的目前在地球表面上运行其他引力波激光干涉仪，都不可能真正观测到引力波产生的信号。　　引力波观测实验只有移到太空中进行，这不仅仅是为了消除环境噪音，更主要的是消除电磁力的影响。事实上，正是由于不存在电磁力的干扰，泰勒和赫尔斯射电双脉冲星的观察才比较靠谱。五 . 数值相对论计算方法可信吗 ? 　　爱因斯坦引力场方程是非线性的，严格求解非常困难。至今为止，只有少数几个精确解，而且大多都是静态解。如果考虑场源物质的运动，能量动量张量中包含运动速度，爱因斯坦引力场方程实际上无法求解。　　双黑洞并合过程需要考虑场源物质的运动，按照常规的数学分析方法就无法描述。因此物理学家们就提出计算机数值方法，模拟爱因斯坦引力场方程描述的引力过程，简称数值相对论。问题在于黑洞物理学涉及时空奇点，物理学规律在奇点附近失效。这种失效实际上是数学的无穷大引起，体现在计算机模拟过程中，就是计算机经常死机，程序无法正常运行。以下文字改写于网络文章《浅谈数值相对论》。　　最早的数值相对论尝试可以追溯到 60 年代，有两个人为好玩搞了个小程序模拟双虫洞。用了一堆近似，结果程序死了，他们发了两篇文章说了程序的死状。自此程序崩溃的梦魇却一直困扰着数值相对论。两个黑洞放在那里，别说要它们并合，就是让它们走两步，程序都会崩溃。后来研究者才发现，爱因斯坦场方程存在大量非物理的形式解，这些解往往会导致指数增长，最终程序崩溃。于是研究者就设置程序，每次碰到这些非物理解时就先杀掉它们，然后在顺着物理解走。虽然程序最后还是会崩溃，但总算是一个进步。黑洞终于可以走上 10 个史瓦西半径了，不过离走完一圈依然显得遥遥无期。　　一般数值模拟大体的思路是，给出方程组和初始边界条件，然后让计算机去跑。可是数值相对论麻烦多了，因为广义相对论中时间和空间是一个整体，特别是在强引力场下，时空更显得紊乱。怎么去寻求信号的时空演化呢 ? 数值相对论专家于是使用 3+1 的方法，把时空分割成 3 维空间切片和 1 维时间。　　然而黑洞的存在会导致坐标被吸到视界中，什么都做不了。怎么办 ? 只好每次算一步都重新画一下坐标。至于初始边界条件怎么确定，到现在还是一个问题。只能慢慢找，不能解析地给出。 10 几个非线性偏微分方程， 100 多个变量耦合，而且必须保证解的稳定性。数值相对论的目的是算引力波的波形，但规范选择存在 4 个自由度，如何知道这个波的是规范变化引起的，还是物理变化引起呢 ? 这么一堆难题，难怪 40 多年来，数值相对论进展甚微，巨大的困难吓跑了不少人。当 2004 年第一次有人让双黑洞绕完一圈时，已经是欢天喜地的突破性进展了。可是刚刚绕完一圈，坐标又开始纠结，不稳定性又一次出现，程序又一次崩溃。 2005 年的一次调程序的手误，让黑洞动了起来。黑洞中心的奇点在数值计算时很不好处理，一般都是用穿刺法，即用已知黑洞解来替代黑洞，从而规避了奇点。在之前的计算中，黑洞都是被按在网格上的，这次调试的无心插柳，竟然让两个黑洞演化下去，一直到并合结束，程序都没有崩溃。然而在后来的会议上，这个结果一度受到质疑。直到另外一个研究组在同一个会议上公布他们用同样的方法独立得到的结果后，才让人们严肃对待。　　当程序的稳定性不再是绊脚石以后，程序的精确性就成了新的要求。不同组的程序都是独立完成的，他们给出的结果吻合度之高，让人们充满信心。一些新的课题也顺利展开，比如两个黑洞初始位置改变会影响波形吗 ? 不同方向和不同大小的自旋对结果有什么影响 ? 黑洞并合后，反冲的大小和方向是如何 ? 　　此外，如何调和双致密天体并合过程三个阶段的波形，也仍然是一个大问题。黑洞內旋过程采用后牛顿近似，并合过程采用是数值相对论，而铃荡过程采用的则是微扰法。三个阶段三种不同的方法，如何将信号平滑地拼合在一起，形成一个完整的模板，依然需要仔细研究。　　总之，与其他数值模拟问题比较，数值相对论的方程更多、变量更多、变量的耦合也更多。除了存在大量的非物理解会导致程序崩溃外，还要面对物理量随时间的演化。时间和空间纠缠在一块，想要研究物理量随空间分布，坐标系会不断被黑洞吞噬。数值相对论的难度可想而知，在这个领域的学者取得成就实为不易。　　诸位看到了吧，数值相对论存在太多的随意性。为了让计算机避开奇点能够运行，程序设计者不得不添加太多的限制条件，对演算过程做太多的人为干预。为了计算海量的波形库，不知有多少台计算机日夜运转。虽然运动方程本身是精确的，但方程的非线性却可能产生蝴蝶效应。一个小小的初始边界条件的改变会被不断地放大，可能导致巨大的误差，使结果天差地别。 LIGO 实验用数值相对论计算双黑洞并合过程，就有可能得到相互矛盾的结果。这也给从事数值相对论的学者提个醒，非线性过程蝴蝶效应无法避免，数值相对论的有效性是值得怀疑的。六 . 奇异性黑洞存在吗 ? 　　如果数值相对论的研究者坚持认为，他们的计算方法虽然存在误差，但不可能导致10 24 倍的误差，答案则只能是另外一个。那就是广义相对论的奇异性黑洞理论是错的，奇异性黑洞根本不存在 ! 自然界中不存在 36 和 29 个太阳质量的黑洞并合，会导致 3 个太阳质量湮灭的现象。　　事实上，梅晓春已经在美国《现代物理学杂志》和《国际天文与天体物理学杂志》发表了多篇文章，证明爱因斯坦奇异性黑洞不可能存在。 LIGO 实验给出相互矛盾的结果，实际上是在实验上强化了这个结论，或者说以实验的方式证明了这个结论。　　奇异性黑洞理论起源于罗伯特 · 奥本海默的一篇论文，奥本海默可以说是始作俑者。根据爱因斯坦广义相对论，罗伯特 · 奥本海默证明，质量足够大时宇宙中天体将崩塌成奇异性的黑洞。梅晓春仔细分析罗伯特 · 奥本海默的原始论文，指出该计算存在一系列严重的错误。最基本的问题是，奥本海默假设星体的密度不随时空坐标而变，他先假设密度不随空间坐标而变，然后再假设不随时间而变。但最后却得出星体崩塌，半径变成无穷小密度无穷大的结论，前提与结论相矛盾。　　另外按照这种计算，星体崩塌成奇异性黑洞与星体的质量和初始密度无关。即使星体的质量和密度非常小，比如一小团密度均匀的稀薄的气体，在引力的作用下也会收缩成奇点，如此等等。广义相对论的计算还忽略了大质量高密度天体的转动速度，高速的转动可能导致天体分崩离析，而不是崩塌成奇点。　　由于我们事先不知物质密度对时空坐标的依赖关系，采用爱因斯坦引力场方程还存在计算程序的合理性问题。除了物理上的问题外，罗伯特 · 奥本海默的计算还存在一些明显的数学错误。物质崩塌成奇异性黑洞的另外一种改进型的计算方法也存在上述问题，甚至引入随意的坐标变换来简化运动方程，结果同样是不可信的。　　梅晓春的结论是，广义相对论至今为止实际上并没有证明，质量足够大的星体会崩塌成密度无穷大的奇异性黑洞。事实上相对论物理学家心里都明白，至今为止物理学上并没有一个说得过去的，黑洞物质崩塌湮灭成引力波的理论。即使未来将引力波的观测移到太空进行，如果还用奇异性黑洞碰撞的模型，则仍然是要失败的。　　如果说 LIGO 实验的结论还有什么正面的意义的话，那就是将奇异性黑洞的荒谬性，彻底地展现在世人的面前。它使物理学家不得不深思，物理学理论中引入奇异性会导致什么样的实验后果。对于如此精细化和抽象化的现代物理学，事情往往如爱因斯坦所言，是理论告诉我们观察到什么。七 . 接受到的是引力波信号还是噪音 ? 　　为了排除环境噪音，保证探测到的是来自外太空的引力波信号， LIGO 实验采用了两台相距几千公里的激光干涉仪。 LIGO 实验假设引力波以光速传播，因此只有两台激光干涉仪在光速传播的限定的时间范围内探测到相同波形的信号，才可以考虑是引力波信号。 LIGO 的实验者认为已经非常仔细地考虑了噪音问题，采取了许多措施。比如通过计算机设置，自动排除了海量出现的，在时间上不匹配的信号。　　对于这种说法我们不予怀疑，但也要强调出现意外的可能性。我们知道，地球表面每年会发生 500 万次左右的地震。这还是地震仪可感知到的地震，地震仪无法探测到的小地震不计其数。强度越大的地震波频率越低，强度越小的地震波频率越高。地震仪可感知的地震波的频率为 5~ 20 赫兹，不可感知的地震波的频率高于 20 赫兹。 LIGO 实验测量到的频率在 35 ~ 150 赫兹，小地震波的频率可能与它重合。比如有可能在某个时刻，位于 LIGO 实验两台激光干涉仪中间点附近出现了一个小地震。地震台的仪器测量不到，但 LIGO 的激光干涉仪却能感知。虽然小地震不是一个低概率的现象，但恰好在两台激光干涉仪中间点附近发生，却不是经常可能的。是否 LIGO 的激光干涉仪会将这个地震视为引力波的信号呢 ? 这种可能性是不能排除的。　　除了地震波，还有空气振动产生的声波等，都可能产生类似频率的扰动 ( 声波的频率是 20-16000 赫茲 ) 。这种扰动也可能通过地壳，传到 LIGO 的激光干涉仪器。由于干涉仪是如此的敏感，在两地中间点附近出现了一个微小扰动，都有可能被记录造成误判。比如那天刚好有一阵狂风，吹过两台干涉仪中间点附近的一块岩石，引发一次短时间的振动，就有被可能与干涉仪相连的计算机误判为接受到引力波。因此我们不能够断定， LIGO 实验中测量到的一定是天体物理学过程产生的引力波。　　总之，这次的 LIGO 实验， 2012 年的中微子超光速实验， 2014 年的宇宙早期引力波实验，以及 2011 年的斯坦福大学绕地球轨道运动陀螺实验给我们的深刻教训是，用大科学设备探测小物理效应失败的可能性极大。尤其引力效应方面，通过大投入来做科学实验的风险极高。物理学家评价自己的这类研究成果时，要极为谨慎。在没有得到同行充分的检查和肯定的评价前，对研究成果做过度的解读，通过媒体进行过分的渲染，以追求社会轰动效应的行为是非常不合适的。 2016 年 2 月 16 日; 46 次阅读|0 个评论

宇宙学能否回答宇宙万物从哪里来？: 热度 1 sciencepress 2015-12-15 08:21; 核科学揭开了微观世界的神秘面纱，使我们能遨游在原子核及其组成的亚原子世界。同时，核科学的许多知识和研究方法又与宇宙学交叉在一起，将宇宙学带入了物理学的领地，开创了近代宇宙学的时代。人们朝着认识宇宙万物本源的方向又前进了一大步，让我们看到在宇宙巨大的尺度上借助于核科学表示的描述万物起源与其遵循的定律的壮观、优美和和谐。核科学也在与其他学科的交叉中不断地发展自己。目前，现代宇宙学已经利用现代物理学尤其是核科学的成果，在爱因斯坦的广义相对论、质能等效定律以及量子力学的理论基础上，对宇宙的起源作了描述，这就是大爆炸理论，与已有的观测结果一致。但是对宇宙是否有一个开端，在宇宙起源的10 -43 秒之前现有的物理定律都失效的情况下，是否有一个有效的方法去描述它，至今还没有形成一致的看法。要想预言宇宙的未来，更是一个复杂的问题。基于爱因斯坦的广义相对论的大爆炸理论至少存在以下四个重要问题未被解答。（1）为何早期宇宙如此之热？（2）为何宇宙在大尺度上如此一致？（3）为何宇宙在介于坍缩和无限膨胀之间的速率中膨胀了100 亿年？（4）为何宇宙在大尺度均匀的情况下又存在局部的无规性，如星系、诸星？为了解释这些疑问，发展了诸多关于宇宙大爆炸早期的宇宙模型，如暴涨模型、新暴涨模型、紊乱暴涨模型等。暴涨模型认为在早期宇宙可能存在过一个非常快速膨胀的时期，在远小于1s 的时间内，宇宙的半径增大了 10 30 倍，在这样一种加速膨胀过程中，开始宇宙的任何不规则性都将被抹平，就像现在看到的宇宙在各方向的均匀一致的状态（可以用吹气球来比喻），而随后宇宙再由于引力的作用进入目前所处的缓慢减速膨胀的状态。至于为什么宇宙中会有那么多物质，暴涨模型也作出了解释。在宇宙开始时，总能量是等于零的，从爱因斯坦的质能公式中可知质能之间是可以转换的，因此，物质可以认为是由正能量构成的，物质之间由于质量而互相吸引，而把物质拉开的引力场则可以认为是一种负能量。所以在宇宙进入膨胀状态后，宇宙的体积加倍，此时正物质能与负引力能都加倍了，而宇宙的总能量却仍为零，因为零的加倍还是等于零。这样，用于制造粒子的总能量可以变得非常大，宇宙就这样从“一无所有”变成了如今的无边无垠的物质世界，有人把这称为“最彻底的免费午餐”是不无道理的，从某种意义上说宇宙是真正的 “无中生有”。暴涨理论解释了部分宇宙开端的问题，下面介绍霍金量子引力论作出的解释。英国著名物理学家史蒂芬·霍金证明了，在经典广义相对论的框架中，一般条件下，空间- 时间一定存在一个奇点，宇宙大爆炸处就是一个奇点，在奇点处，所有定律和可预见性都失效。奇点可以看成空间时间的边缘或边界。要预测宇宙的演化，必须要给出边界条件，而这个边界条件只能是宇宙外的造物主给出，这就是所谓的第一推动。而在大爆炸处引力场变得如此之强，以至于量子引力效应变得重要，经典广义相对论失效。如果将量子力学和引力结合在一起，就没有奇点，空间-时间就没有边界，就不需要上帝的第一推动了。霍金提出：宇宙的量子态是处于一种基态，空间-时间可看成一有限但无界的四维面，正如地球表面一样，只不过多了两维。宇宙中的所有结构都可以用量子力学的测不准关系带来的起伏来解释，如恒星、星系的成团结构和大尺度的各向同性和均匀性的矛盾就变得可以理解了。霍金的量子宇宙论是一个自足的理论，原则上可以预测宇宙的一切。如果宇宙确实是自足的，没有边界或边缘，既没有开端也没有终结——它就是存在的。霍金认为，他的贡献是：在经典物理的框架中，证明了黑洞和大爆炸奇点的不可避免性，黑洞越变越大；在量子物理的框架中，黑洞因辐射而变得越来越小，大爆炸奇点不仅被量子效应抹平，而且整个宇宙正是起源于此。人们期望有这样一种大统一理论，可以把制约自然界的4 种基本力统一起来，得到一个宇宙的终极理论，可以对已经观测到的天体现象作出合理解释，并可以预言宇宙的未来。目前，已经建立了除了引力之外的其余3 种力的统一理论。在宇宙学中，制约引力的定律尤为重要。我们知道：虽然引力是自然界4 种力中最弱的一种，两个电子间的引力只有其电磁力的 10 -43 倍；但是引力是万有的，每一个粒子都因其质量或能量而感受到引力；引力又是长程的，而且总是吸引的。太阳和地球之间的引力使地球围绕太阳公转，就是因组成太阳和地球的所有粒子的微弱引力的叠加产生的。而其他3 种力则是短程的，或者吸引或者排斥，在大的尺度上或者等于零，或者吸引与排斥互相抵消而不产生效应。是引力的作用使得宇宙在大尺度上构造成形，广义相对论的时空弯曲也是由引力场的存在所致的，引力与广义相对论相关，而其余3 种力则基于量子力学。虽然现今量子引力理论还不是一个完整而协调的理论，但是它的一些特征已经显现出来，可以说霍金的工作对建立宇宙统一理论是一种推动。如果建立了宇宙的终极理论，而且是统一的、其一般原理能为普通人所接受的，就能回答宇宙万物是从哪里来的，我们是从哪里来的问题。这将是人类理智和科学的胜利。本文由刘四旦摘编自吴明红、王传珊编著《核科学技术的历史、发展与未来》一书“ 第六章辐射的来源、危害及其防护 ”。略有改动。 978-7-03-045922-0 《核科学技术的历史、发展与未来》是关于核科学技术的导论性书籍，深入浅出地介绍了一个多世纪以来核科学技术的发展史、核科学的基础知识和核科学技术的应用，并展望了未来。全书共分十三章，内容涵括了核科学的基础知识，核能的利用，核科学技术与医学、材料、环境、宇宙学等学科的交叉，以及辐射加工、辐射防护、剂量学等内容，尤其介绍了蒙特卡罗方法及其在核科技领域的应用实例。本书还对反应堆、核电站、同步辐射、医用加速器等大型辐射设备的原理、构造、屏蔽、应用和发展前景作了介绍。本书在较为全面地介绍核科学技术过去、现状及未来的基础上，提供了大量翔实的材料，包括国内外最新技术成果，可供对核科学感兴趣的读者参阅。用您的手指点亮科学! 欢迎转发分享朋友圈，您的鼓励是我们前进的动力！点击文中作者、书名、封面可购买本书。; 个人分类: 科学书摘|4649 次阅读|0 个评论

光线为什么红移？: 热度 28 tianrong1945 2015-9-23 08:07; 星系发出的光的谱线为什么会红移？大多数人都将这个问题的答案与常见的多普勒效应联系起来。实际上，从宇宙学的角度考虑，造成光谱红移的机制有好几种。多普勒效应多普勒效应说的是振动源和观察者以速度 V 作相对运动时，观察者接受到的频率与振动源发出波的频率不一样的现象。在地球上，我们不仅仅探测到光波的多普勒效应，也经常在日常生活中感觉到声波的多普勒效应。比如说，一列从远方疾驶而来的火车，它的鸣笛声会变得比原来的声音更尖细，而当火车驶过之后远离我们而去的时候，鸣笛声又会变得比原来的声音更低沉。这说明火车开过来的时候，耳朵接受到的声音的频率变高了（相当于光线的蓝移）；当火车远离的时候，耳朵接受到的声音的频率变低了（相当于光线的红移）。图 3-1 ：多普勒效应而产生的红移图 3-1 描述的是光源与观察者相对运动时产生的多普勒效应。光源发射的是某频率的绿光，相对于光源静止的观察者接受到该频率的绿光，一个朝着光源运动的观察者接受到蓝光（蓝移），另一个背向光源运动的观察者接受到红光（红移）。红移可以定量地用测量到的波长的移动与原来波长的比值（相对移动）来定义： z = （移动后波长 - 原来波长） / 原来波长红移 z 的数值可正可负，正值代表波长变长的红移，负值表示波长变短，代表蓝移。因为多普勒效应而引起的红移与光源和观察者的相对速度 V 有关，理论上可近似表示为一个线性关系： z= V/c ， c 是光速。如果考虑狭义相对论效应，公式需根据洛仑兹变换而修正，不再是线性关系，但仍然与 V 有关，称之为相对论性多普勒红移 1+z= (1+V/c) g 。其中 g 为洛伦兹因子。多普勒效应描述的是观察者从不同的惯性参照系测量到的光波波长。红移的数值只与光波发射时两个惯性参照系的相对速度 V 有关，与波在空间的传播过程无关。宇宙学红移宇宙学红移不同于多普勒红移，红移的原因不是因为观察者和光源参照系之间的相对运动 V ，（实际上，在宇宙学的范围，并不存在“惯性参照系”），而是因为波动在空间传播的时候空间“扩张”了的缘故。在宇宙学中也需要考虑星体或星系间相对运动时因为多普勒效应而引起的红移。但是，通常所指的“宇宙学红移”（ cosmological redshift ）是另外一种产生机制完全不同的红移现象。是由于宇宙空间的膨胀或收缩所导致的光谱移动，是在宇宙学大尺度下更为显著的光谱移动现象。对所谓“宇宙膨胀”，人们往往也有所误解。宇宙膨胀是说时空的尺度膨胀了。因为时空的膨胀，使得看起来所有的星系都在远离我们而去，但这和星系之间的相对运动有所区别。如果星系之间相对运动，便会使得某些星系互相远离，而另外一些星系互相接近。空间膨胀则使得所有的星系都在互相散开，在空中传播的电磁波波长也被拉开，造成所有星系中都观察到谱线“红移”。图 3-2 ：空间膨胀使得波长红移可以用图 3-2 中的两个类比来说明空间的膨胀。图中将空间类比于能伸缩的橡皮筋或者是可以吹气胀大的气球。由图可见，因为橡皮筋伸长，或者气球表面胀大，在其中传播的电磁波的波长也被相应地拉长了。从图 3-3 所示，在不断扩张的宇宙中，光波的波长是在传播的过程中逐渐红移的，红移的机制是由于空间性质的变化。而多普勒红移与时空的性质无关，可以看作是从不同参照系得到的不同观察效应。图 3-3 ：宇宙学红移根据测量而定义的宇宙学红移与多普勒红移的一致，但因为理论解释不同，宇宙学红移不是与两个星系之相对速度有关而是与宇宙时空膨胀前后的尺度因子 a(t) 有关了。但尺度因子又取决于描述膨胀所使用的理论模型，及模型所用的度规。在某种度规下，红移可简单地用光线被接受时与被发射时宇宙的尺度因子的比值而表示： 1+z = a( 接受时 )/a( 发射时 ) 观察到的宇宙学红移是大爆炸模型的一个强有力的证据。引力红移根据广义相对论，巨大引力场源发出的光线会发生红移，称之为引力红移。图 3-4 ：引力造成的光谱移动对可观测到的引力红移的贡献来自两个方面，一部分只与发射时光源所在处的引力场有关，是因为光源所在处引力场的作用使得时间膨胀，发出的光波比之没有引力场时光波波长更长所致。红移的另一部分贡献则与在空间的传播过程有关。是因为质量巨大的星体发射的光子在离开光源之后，受到其周围引力场的作用而产生的谱线位置变化。可以从能量的角度来理解引力红移。如图 3-4a 所示，从强引力场向上发出的光波，可以类比于光子从一座高楼的底层传播到高楼的顶端。相对于底层而言，位于顶楼的质量为 m 的粒子具有引力势能 mgh 。光子没有静止质量，但具有能量 E= h n ， n 是光子的频率。和有质量的粒子一样，光子在顶楼比在底层具有更大的引力势能。这个势能从何而来？可以看成是光子红移损失的能量转换而来。因为红光频率比蓝光频率低，因而能量更小，损失的能量转换成了光子的引力势能。光波在宇宙中传播，有时产生红移，有时产生蓝移，红移量的大小与光源所在处的引力势以及传播过程中空间的引力势有关。当光子从引力场大的区域发射到引力场小的区域，比如太阳到地球，光子需要克服引力而损失能量，因而产生红移。反过来，如果光子从引力场小的区域发射到引力场更大的区域，则产生蓝移。简单而言，可以用引力势 f 在两个位置之差别来近似估算引力红移： z = ( f 2 - f 1 )/(c 2 + f 1 ) 。引力红移（上述的第二部分贡献）与宇宙学红移都是因为光子传播过程中时空的性质改变而引起的，产生机制的本质相同。只是时空改变的原因有所不同，前者是因为物质分布使时空弯曲，后者是源于时空膨胀。; 个人分类: 系列科普|37102 次阅读|31 个评论

宇宙学还可以这么学之基础篇——为科学爱好者写的专业教材: 热度 15 shfengcj 2015-4-29 12:44; 宇宙学，特别是现代宇宙学，对大多数人来说，是一个陌生而又神秘的领域。在这门学科中，需要的知识面非常宽广，包括数学、物理的相关知识等。在没有经过一定程度学术训练的背景下，要想准确得掌握宇宙学的基础知识，是非常困难的。虽然如此，很多朋友还是对神秘的宇宙充满着好奇心，向往了解甚至掌握一些研究方法，来实现自己的科研之梦。这些朋友的精神是值得尊敬的，但往往付出的努力得不到应有的回报，其原因在于其科学素养还有待提高。博主作为一个职业的科研工作者，看到这种情况，感触颇深，愿意以自己之所学，为科学普及作一份贡献。基于这个想法，博主将陆续在博客上发布一系列关于宇宙学专业知识的文章，取名为《宇宙学还可以这么学之基础篇——为科学爱好者写的专业教材》，计划今年 5 月开始，将每周写一篇，积少成多。《宇宙学还可以这么学之基础篇》将通过情景对话的形式，用多个有趣的小故事来向读者展示宇宙学的基础知识。故事的主角张小雨，是一名大学刚毕业，考取了某著名大学的天体物理专业的研究生，另一个主角司马弦，是张小雨的师兄，即将博士毕业。博主将以张小雨和司马弦的对话和活动来介绍宇宙学，尽可能用通俗易懂而又不失专业性语言来阐述相关的知识。读者不需要准备太多的数学物理知识，我会在必要的时候，介绍给大家这些所需的知识。如果还是有没懂的地方，可以留言给我，我会尽力回答大家的问题。; 个人分类: 科学传播|6478 次阅读|35 个评论

[转载]黄志洵教授对大爆炸宇宙学”的批评欢迎讨论评论并提出建议: 热度 5 yangxintie1 2015-3-27 12:17; “大爆炸宇宙学”批评黄志洵（中国传媒大学信息工程学院教授、博导，电子信箱： huangzhixun@gmail.com ）有些公式来不及嵌入，准确全文请点击下方的原文链接并下载，黄志洵教授欢迎大家对此文提出宝贵建议：黄志洵-“大爆炸宇宙学”批评.doc 摘要：大爆炸宇宙创生理论是以天文学家 Hubble 的观测为基础的，他声称已发现那些遥远的天体正远离我们而去。此即 Hubble 氏的宇宙扩张理论。但该理论的证据并不充分，是主观想像。宇宙爆炸理论的另一重要证据是微波背景辐射的测量数据，但它并不表示微波背景辐射温度数据一定是一次爆炸后的结果。把它看成一次原初大爆炸的余烬是勉强的。按照宇宙的定义，人们无法谈论 “ 宇宙寿命 ” ，只可能谈论诸如 “ 地球的寿命 ” 、 “ 太阳系的寿命 ” 和 “ 星系的寿命 ” 。因此我们反对不靠谱的大爆炸宇宙学，因该理论体系漏洞百出，在科学上和在哲学上均不能成立。虽然宇宙中看来充满难于解释的力，暗物质和暗能量仍然只是两个假设。另一个假说是存在引力波，但也只是估计，实际情况可能不同。在 Newton 理论中引力速度是无限大，但在 Einstein 理论中引力传播速度和引力波波速都是光速。广义相对论（ GR ）认为引力与电磁力不同，是弯曲时空的纯几何效应。但现在应思索某些不同的引力模型，假如把引力重新当作平直时空中的自然界的力的传播，从而又研究得出引力速度大于 2×10 10 ( 是真空中光速 ) 。虽然超光速的引力传播违反 Einstein 的狭义相对论（ SR ），却符合 Lorentz 的相对性理论（ LR ）。在美国，一个宇宙学家团队在 2014 年 3 月的一次新闻发布会上宣布，他们探测到了宇宙大爆炸之后最初瞬间所产生的引力波，从而导致宇宙的起源再次成为重大新闻。根据 BICEP2 南极望远镜团队的信息，其结果被誉为大爆炸暴涨理论及其后续理论（多元宇宙）的证明。该成果问鼎 Nobel 奖也在预测之中。 BICEP2 团队在其宇宙微波背景辐射极化图像中，确定了一个扭曲（ B 模式）图案，绪论是检测到原始的引力波。但在后来数月中，由来自 Princeton 大学和也在 Princeton 的高等研究所的科学家们进行了认真地重新分析，其结论是 BICEP2 的 B 模式模型给出的大部分或全部最显著效应没有来自引力波的任何贡献。这种突然逆转应该让科学界认真考虑未来的宇宙学实验和理论。 BICEP2 事件也揭示了一个关于暴涨理论的真相；很清楚，暴涨范式是根本无法检验的，并因此在科学上是毫无意义的。关键词：大爆炸宇宙学； Hubble 红移；微波背景辐射；暗能量；引力波；暴涨理论 1 引言大爆炸理论认为，发生大爆炸以前并没有宇宙，也没有时间和空间，只有一个体积为无限小、密度和能量为无限大的“奇点”，处于虚无均一的状态，直到发生了诞生万物的大爆炸，宇宙才开始膨胀至今。就是说，起初只是一个点，在发生 big bang 以后才有宇宙这回事。尽管这看起来像是一个令人匪夷所思的神话故事，长期以来却抓住了大家的心。这个讲述宇宙起源及演化的传奇故事不仅让普通听众深信不疑，也得到了科学界的认可。故事说，在 137 亿年前，一次神秘的爆炸之后，宇宙出现了。关于这次爆炸，我们只知道它的强度和温度超乎人类的想象，而且某种神奇的能量促使宇宙发生急速膨胀。在非常短的时间中这团炙热均匀的流体开始变得致密，渐渐形成了原子、恒星、星系……。这个剧本最开始只是一位比利时天文学家 A.Lemaitre 在上世纪 20 年代末提出的设想。而 1948 年由美籍苏联物理学家 George Gamow （ 1904~1968 ）提出热大爆炸的宇宙创生学说，并预言存在背景辐射（约 5K ）。但起因是 1929 年美国天文学家 Edwin Hubble （ 1889~1953 ）的观测发现，星系之间的距离在拉大而星系之间相互远离的现象正是大爆炸理论关于宇宙膨胀的标志。另一项证据是在 1965 年发现的宇宙微波背景辐射（ CMB ），被认为这是大爆炸后经历了宇宙膨胀而冷却之后的余烬，似乎是“用大爆炸自身的辐射来证明大爆炸的发生”。……还有别的所谓证据，关键性的却只有这两个。然而大爆炸理论尚无法解释实际观测中发现的同质的、各向同性的宇宙背景辐射，亦即无法解释宇宙中相距遥远宇宙的各部分何以会有着相同的温度并发出同量的微波辐射。为了弥补这个缺口又提出了“暴涨”理论，认为极早期宇宙只有标量场才能有一种极为快速的指数式暴涨，在 10 -30 s 的极短时刻宇宙增大了 10 30 倍，这期间的物质即以标量场为其形态，称为暴涨场。一直以来，笔者认为大爆炸宇宙学牵强附会、漏洞百出，违反基本逻辑。首先我们要问宇宙 (cosmos 、 universe) 是什么？一种定义是“空间及其中的天体和物质的总称，另一种定义是“物质世界的一切”。如承认这定义，就不存在“从一个点炸出一个宇宙”的可能性，也没有“宇宙膨胀论”、“多宇宙（平行宇宙）论”的地位……但实际情形与此相反，旧思谬识依然大行其道，并向包括儿童和青少年在内的广大人群强力灌输。笔者认为长久以来的认识（宇宙在空间方面是无边无界、在时间方面是无始无终）并不错，是“大爆炸宇宙学”错了。实际上，所谓的宇宙创生大爆炸或许从未发生过。 2 无限宇宙和有限宇宙 1823 年德国天文学家 H.Olbers 作了一个计算，认为在无限大宇宙的假定下地球接收到的无数恒星发来的光也是无限大，因而天空将十分明亮；但这却与实际不符。这样就产生了“有限宇宙”的假设。不过，今天我们知道 Olbers 佯谬是可以解释的。例如上海学者季灏指出，宇宙空间中众多物质（小天体、气体、宇宙微粒、尘埃、氢原子等）对光的吸收和散射，使到达地球的恒星光大为减少。计算表明大量恒星照到地球上的光通量比太阳的照射小至少 9 个数量级，故 Olbers 的说法并不能否定宇宙具有无限尺度的可能性。天文学告诉我们，宇宙中大多数物质不发光，这是非常重要的一点。 1922 年 Einstein 说：“我们可以列出以下论点，来反对空间无限（ space-infinite ）宇宙的观念，支持空间有界（ space-bounded ）宇宙或者闭合宇宙的思想： ① 从相对论的观点来看，假设一个闭合宇宙比假设宇宙的准 Euclid 结构在无穷远处的相应边界条件，要简单得多。 ② Mach 所表达的惯性取决于物体之间的相互作用的思想，在一级近似下包含在相对论的方程之中。从这些方程可以推知，惯性至少部分地决定于物质之间的相互作用。由此， Mach 的思想很有可能得胜，因为假定惯性部分取决于相互作用，部分又取决于空间的独立性质，是不会令人满意的。但是 Mach 的这一思想只对应于空间上有界的有限宇宙，而不对应于准 Euclid 的无限宇宙。从认识论的观点来看，假定空间的力学性质完全取决于物质更能使人满意，这只是闭合宇宙中的情形。 ③ 只有当宇宙中物质的平均密度为 0 时，无限宇宙才是可能的。尽管这种假定在逻辑上可行，但是与宇宙中的物质存在有限平均密度的假定相比则不大可能。” 以上理由，最重要的是 ③；但 Einstein 承认无限宇宙“在逻辑上可行”，他假定宇宙中物质平均密度为大于零的有限值。 2001 年俞允强指出，按照广义相对论（ GR ）宇宙空间可能是无限的，也可能是有限的。现在对无限或有限的问题尚无明确答案，或许今后天文学家会给出回答。人们都知道宇宙非常大，但不清楚它究竟有多大。 1999 年初美国天文学会宣布， Hubble 太空望远镜的观测表明宇宙有 1250 亿个以上的星系，其中包括银河系。而银河系包括有 2000 亿个～ 4000 亿个恒星，太阳仅是其中之一。那么宇宙是否无限大 ? 这是一个无法用实验加以证实 ( 或证伪 ) 的问题。但从逻辑上讲，人们会这样提出问题：“如果宇宙有边界，那么界外是什么？”就笔者个人而言，仍然持“无限宇宙”的观点；而这也是许多科学家的观点。 3 对科学史实的回顾大爆炸宇宙学 (big-bang cosmology) 是现代宇宙学中的主流学说，它是 20 世纪 40 年代末提出的，认为最初的宇宙状态是高密度、高温 ( 约 10 10 K) 的；那时没有任何元素，只有粒子态物质 ( 质子、中子、电子、光子、中微子 ) ，它们处于热平衡状态。发生于大约 137 亿年前的大爆炸开始了宇宙演化进程。发生后 3min ，温度约 10 9 K ，中子可与质子结合为氘。这时，开始形成各种化学元素。随着时间的推移，宇宙迅速膨胀，温度迅速下降。到 10 6 K 时，形成化学元素的过程也结束了。数万年后，温度降为几千度，宇宙间充满气态物质，从气云又发展了星体，出现了恒星等。大爆炸学说的信奉者认为该理论解释了氦 (He) 在地球上很少而在天体上却很多的现象，因为在宇宙早期曾有大量产生氦的时期。然而该理论的起源是由于 Hubble 的工作，他在 Wilson 山天文台 (Mt.Wilson Observatory) 的发现是，如果光谱红移是由于星系退走，后退星系的视速度 (apparent velocities) 与距离成正比： = (1) 式中叫 Hubble 常数。 Hubble 的这个工作是由于 1930 年完成的观测，如图 1 所示，横坐标是星系距离 (1 秒差距 =3.26 光年 ) ，纵坐标是星系退行速度，图中的点子是从不到 20 个星系的观测得到的数据。图 2 是对 Hubble 定律的近代观测，左下方的小方块代表图 l 的范围；图 2 的横坐标用视星等代替距离，纵坐标 (RF · ) 表示红移与光速的乘积，代表速度。 1930 年， Einstein 正巧来到 Wilson 山天文台， Hubble 向他介绍了由观测产生的“膨胀宇宙”观点……那么，倒推回去会怎样 ?1948 年 4 月 1 日出版的 Physical Review 杂志刊登了 G.Gamow 和他的学生 R.Alpher 合写的文章，提出了大爆炸宇宙论的核心内容。但“ big bang ”一词是英国天文学家 F.Hoyle 提出的。以后的研究者有 J.Peebles 等人。自大爆炸发生降温过程延续到今天， Peebles 认为这种宇宙背景辐射温度还有 10K ，而 Alpher 等人认为只有 5K 。图 1 Hubble 定律的观测依据图 2 Hubble 定律的近代观测 1964 年春，美国 Bell 实验室 (BTL) 的 A.A.Penzias 和 R.W.Wilson 在测量银晕气体的射电强度时，发现有无法消除的本底噪声。就是说，系统的总噪声温度 (6.7K) 比已知各噪声源之和总是高出 2.5K~4.5K( 平均值 3.5K) 。他们测量了好几个月，结果总是一样。这项噪声的强度与周日、季节无关，即与地球的自转、公转没有关系。他们怀疑是天线本身的问题，遂于 1965 年初对天线拆卸检查，清除了里面的鸽子窝等。几经努力后仍然存在该项噪声，他们遂于同年 7 月发表了这项观测没有明显天体的宇宙区域的结果，论文题目是“在 4080MHz 的额外天线温度的测量”。这个频率对应的波长是 7.348em ，是重要的厘米波段，也叫 C 波段。那么为什么在波长较长 ( 例如米波 ) 时没有这种现象 ? 这是因为在米波段银河系辐射强，因而掩盖了背景辐射的存在。这项测量的消息传到美国 Princeton 大学以后， Peebles 认为这就是人们正想测量的宇宙背景辐射温度。在同期杂志上，他们发表了题为“宇宙黑体辐射”的论文，解释了两位工程师的测量结果。后来经过微波界、天体物理界的专家们共同讨论，来自宇宙的微波背景辐射被确定为 2.7K ，其性质是各向同性的， 1983 年，美国开展了对 2.7K 背景辐射的各向异性的测量研究，实验证明各向异性很小。 Penzias 和 Wilson 由于其工作获得了 1978 年 Nobel 物理奖，是在其发现 3.5 K 剩余天线温度 ( 噪声温度 )14 年后，这十多年里发现此现象在许多波长上存在。 1989 年 COBE 卫星用大量数据证明辐射曲线与黑体辐射曲线吻合，主流物理学界便断定这是来自宇宙早期的遗迹。美国航天局 (NASA) 的 Hubble 太空望远镜 (HST) 在高度 600km 的绕地球轨道上运行，这给美国天文学家提供了强有力的工具去观测宇宙。对超新星的距离与退行速度的测量，距离仍按辐射光谱红移推算，可得图 3 ；图中小圆圈是数据，直线代表等速膨胀时的斜率。由于多数点子在直线上方，这被认为是“星系加速退行” ( 或说“宇宙加速膨胀” ) 的直接证据……但这里仍然使用了 Hubble 定律。图 3 NASA 提出的“宇宙加速膨胀”证据现在看大爆炸宇宙学与 GR 理论的关系。 1915 年， A.Einstein 提出引力场方程： = (2) 式中：是引力源的动量—能量张量；是时空度规；、是由度规及其微商组成的张量。等式左方第 3 项被称为宇宙学项，被称为宇宙学常数。近年来，又被称为排斥因子。由于取 =0 方便于方程的求解，故 Einstein 场方程也写为 = (3) 式中：是度规张量；是曲率张量；是与 Newton 引力常数成正比的系数，即 = (4) 1921 年 Einstein 在美国 Princeton 大学讲学时即取式 (3) 而演讲的。 1917 年，天文学界认为多数旋涡星云都以巨大的速度相对银河系而退走。但恰在这个时期， Einstein 发现只有取 0 ，在物理意义的解释上才能使宇宙学项相当于斥力场，以便与引力场平衡获得静止宇宙。 1923 年 A.S.Eddington 指出，为了解释星系光谱红移所表示的动态膨胀宇宙，应取 =0 ； Einstein 同意了这个意见。而近年来天文学界一直报告说“宇宙加速膨胀”，故又回到了 0 。这些情况表示主流意见是把 GR 理论与大爆炸宇宙学绑在一起的。我们认为应当了解 Einstein 本人的态度。 1945 年 Einstein 在《 The Meaning of Relativity 》一书第二版的附录 ( “关于宇宙学问题” ) 中说：“假如 Hubble 膨胀在广义相对论创立之时已被发现，那么宇宙学项决不会被引入。”又说：“有些人试图不用 Doppler 效应来解释谱线的 Hubble 红移，但在已知物理事实中没有证据支持这种想法……我们只能把 Hubble 的发现当作恒星系的膨胀……应当认真对待膨胀宇宙 (expanding universe) 这一思想。”对于 GR 理论， Einstein 认为“不能指望场方程适用于场和物质密度都非常高的情况；场方程在这样区域内可能失效。”可是，“‘宇宙之初’确实构成了一个起点，在这一些点上恒星与恒星系还未作为独立事物而出现。”考虑到 Finstein 的这些说法，加之 1970 年 R.Penrose 和 S.Hawking 曾证明，只要广义相对论正确，必定有过大爆炸奇点；可以认为 GR 理论与大爆炸学说是一种相辅相成的关系。 4 《宇宙最初三分钟》质疑 2001 年俞允强写道：“在 3K 背景辅射发现以来的 30 余年中，热大爆炸宇宙理论已取得了无可争议的成功，这是事实。但成功的事实不要掩盖其弱点，……尚不能回答的问题远比已有答案的问题多”。在同一书中，把宇宙定义为“物质世界的一切”，说“它是人类所面对的最巨大的客体”。……笔者虽然一直对大爆炸宇宙学持怀疑态度，但对俞先生的上述说法是同意的，只是“无可争议的成功”这句话除外。我们认为大爆炸理论是西方科学界的一个学派，它有许多值得玩味的思想；但说它已是事实和真理则为时过早。自然界为人类提出了许多难解的谜，宇宙起源问题是其中最大谜团之一。一些西方科学家认为已找到了答案，笔者则认为尚不能令人信服。试以 Steven Weinberg 为例，这位 1979 年 Nobel 物理学奖获得者于 1977 年出版了《 TheFirst Three Minutes 》一书， 1993 年再版。从该书的分章和内容来看，科学家们不仅洞悉了大爆炸以后 3 分钟的全部情况，甚至对“最初百分之一秒”的情形也很清楚。这是令人匪夷所思的事；如果今天我们还承认“物理学是建立在大量实验事实基础上的科学”，那么仅凭 Hubble 红移和 2.7K 微波背景辐射，就得出那么多惊天动地的认识和结论，岂非太过简单化了？！ Weinberg 承认：“我们实际上并没有观测到迅速远离地球而去的星系；我们能肯定的是光谱中的线向红端偏移，即向较长波长的偏移”。因此，笔者认为无论“宇宙膨胀说”，或“宇宙源于一个点的爆炸”说，都仅仅是联想和推论，而非确定的实验事实。实际上人类无法去做那种实验，因为根本不可能做直接的宇宙起源实验。既如此，一种理论或假说凭什么任何人都该接受？……当然， Weinberg 提出了“确认星系正在分离的独立方法”，说“有大量证据表明星系约为 100~150 亿岁，与红移解释基本一致”。但这与近年来的天文学观测并不符合——如往前推 137 亿年，那时已有星系，而且其已存在了数十亿年；因此他的辩护显得软弱无力。近年来，在遥远的类星体和星系中已经探测到许多金属，如果距离与年龄有关，那么这意味着许多最古老、最遥远的星系富含金属，而这违背了大爆炸理论的预言，这意味着宇宙中有一些完全成形的遥远星系，年龄比大爆炸还要古老。大爆炸宇宙论认为时间有一个起点；尽人皆知，这样讲十分牵强难以服人。 Weinberg 知道这个问题回避不了，他说：“尽管我们不知道是否的确曾有过一个开端，但这至少在逻辑上是可能的，而且在那一时刻之前，时间本身是没有意义的。我们都已习惯了绝对零度概念。将任何东西冷却到 -273.16 ℃ 以下都是不可能的，这不是因为太难或是因为没有人想到制造一种非常合适的冰箱，而是因为低于绝对零度的温度是没有意义的——绝对不可能有低于无热的热量。同样，我们或许也应去习惯绝对零时间这一思想——在过去的这一时刻之前，在原则上讲是不可能追溯任何因果链的。这个问题仍有待商榷，也可能将永远值得商榷。” 这段话的意思是说，时间起始点（ =0 ）可以存在；而且，不应该问“ =0 这个起点之前是什么？”这种情况正如温度的起始点（ =0 ）存在，而不应询问“ =0 这个起始点温度以下是什么？”因为不存在 0 的负温度。……然而我们不得不指出， Weinberg 这样讲完全错了！热力学系统的绝对温度为 = (5) 式中是内能，是熵；若 0 ，则 0 ，是负温状态。热力学第三定律决定了一个热力学系统总有 0 ， =0 都不可能；因此超低温技术尽管可以不断降温，但即使获得 10 -6 K ，也得不到绝对零度（ =0K ）。但在理论上后来有了新变化；对双能级核自旋的量子统计计算证明，在 0 区域，当增大时、都随之单调增加。在为无限大（ = ∞ ），达到极大。此后系统进入负温态，此时增大而减小。因此负温比正温“更热”！当然，要实现负温度需满足某些条件，但负温度状态是存在的。例如自 20 世纪 50 年代以来，量子放大器（ MASER ）技术迅速发展；在固体量子放大器的三能级原理中，使用的顺磁物质在直流磁场作用下会发生能级的分裂，现在考虑最低的 3 个能级。在热平衡时，各能级上的粒子数目分布遵守 Boltzman 的规律，即能量较小 ( 能级图中偏低 ) 的粒子数多，而能量较大 ( 能级图中偏高 ) 的粒子数少。这相当于一种“正温度分布”，见图 4 ；因此，在给定的磁场强度下，可以在 3 个谐振频率 ( 、、 ) 上观察到顺磁谐振吸收的现象。图 4 在热平衡状态下，顺磁晶体中不同能级粒子数的正常分布 ( 正温度 ) 假定从外界注入泵频为的高频 ( 微波 ) 能量，则减少，增多。能量增大到一定程度，会造成 = 的局面，这叫“饱和”。现在，有两种可能：或小于 ( ) ；或大于 ( ) 。假定 ( ) ，即如图 5 所绘情形，能级 3 上的分子有跃迁到能级 2 的趋势，有辐射出频率为的单色波的可能性。图 5 注入的泵能量后，顺磁晶体中不同能级粒子数的反常分布 ( 负温度 ) 如果与的差别不大，辐射输出一定小，适于用作放大器。用频率为的微弱信号激励顺磁晶体，它会发出与相同的能量子，从而加强了信号。这就是量子放大器的原理。图 5 显示了负温度状态的作用。或许有人会说这是虚拟概念， 0 仍是无意义的（用此类比大爆炸宇宙论中的 0 无意义）。然而 2013 年末有报道说，《 Nature 》杂志评出该年 10 大科学成就之一为：实现了使量子气体的温度达到绝对零度以下 ( 0) ，从而为负温度材料的出现铺平了道路。……无论如何，说“时间有起点”必导致悖论，是不可取的。 1967 年 Weinberg 提出统一电磁作用和弱作用的量子场论，把二者用一个严格成立的对称原理联系起来；这导致他获得了 1979 年 Nobel 物理学奖（和 A.Salam 、 S.Glashow 一起）。但这位受人尊敬的科学家对宇宙学的论述却不能说是成功的；他的书《宇宙最初三分钟》，作者似乎不仅洞悉宇宙的创生，还清楚创生后 3min 内的细节。这真令人无法相信。人们在大自然面前还没有学会谦虚。……他的书名也不确切，其实应为《假如使宇宙创生的大爆炸真的发生过，最初 3 分钟内可能出现的情形》；这个书名虽太长但却准确。总之，科学家（即使获得过 Nobel 奖）不可把自己当作无所不知的上帝；实际上自然界本身才是上帝。 5 “大爆炸宇宙学”不能成立的更多理由 “大爆炸”是一个优美动听、构思巧妙的故事。凭借三个观测证据的支撑，“大爆炸”理论很早就已成为关于宇宙起源的权威学说。然而，该学说现在已经出现了一些裂痕；而且，这些裂痕还越来越大。追本溯源，大爆炸假说主要来自“随时间增加宇宙不断膨胀”的判断，而这个判断来自以下推理——光谱红移表示星体 ( 或星系 ) 发出的光波频率在不断降低，从 Doppler 效应来看这是由于“星系在离我们而去”。但在实际上并没有人真正观测到“星系远离我们而去”，因而问题在于是否有别的原因造成光谱红移。为解释 Hubble 红移，历史上有过“光子衰老假说”，认为光在传播过程中频率会变化；这一假说没有得到认同。近年来又出现了一种新形式的光子衰老假说，认为在传播过程中光子会被引力“红化”，而“途中引力红移与距离成正比”。这就表明“膨胀”并非造成 Hubble 红移的唯一可能原因。还有一种看法认为，由于发光天体的形状各式各样，发出的电磁波不是平面波，频率不变波长却不是常数，而是随传播距离加大而缓慢地变长，从而造成谱线红移。虽然这些看法尚有待证实，但也说明造成红移不能仅用“星系退走”而解释。 2002 年俞本立指出，要判断遥远天体是否退行，要具备下列几个方面的证据： ① 该天体的横向速度远小于视向速度； ② 测得该天体的亮度减弱了； ③ 该天体辐射在地球上引起的温度附加值降低了； ④ 要测量各个方向天体间的横向距离是否增大了。可是在 Hubble 的理论中，上列四条理由，一条也没有举出来。如果说，基于某种理由推断天体正在远离我们而去，那么为什么不可以设想为该天体电磁波谱中的红光成份和红外线成份增多了，这就意味着它在地球上引起的温度附加值升高了，这样岂不是表明它正在向地球靠近，从而得出宇宙正在收缩了么？！……总之，仅靠红移这一点作判断是十分不够的。笔者认为，判断“大爆炸宇宙论”是否正确未必需要丰富的天文学知识，仅靠逻辑思维即可发现问题——说“宇宙起源于大爆炸”，而且发生于一个点；那么爆炸尚未发生时该点位于何处 ? 如说它“在空间的某处”，这空间岂不就是宇宙吗 ? “由大爆炸创生宇宙”就说不通。另外，大爆炸发生之前是什么状况 ? 虽然许多主流的科学著作不许人们提这个问题，问题却依然存在。还有，说“宇宙不断在膨胀”，隐含着宇宙有边界 ( 只是边界不断向外扩展 ) ，那么边界以外又是什么，那里不也是宇宙吗 ? 如定义宇宙是物质世界的“一切”，就不可能是一个在“不断膨胀着”的宇宙，对 Hubble 红移不妨另找解释。此外，对“宇宙年龄”的估算也是不合逻辑的、多余的。人们可以讨论某个天体的年龄，却无法讨论“宇宙的年龄”，这是由宇宙的定义所决定的。至于微波背景辐射，这一实验现象尚不能成为“发生过大爆炸”的铁证，因为使用别的理论假说也可能解释该现象。总之，“由一个点炸出一个宇宙”的理论令人难以接受，就连 S.Hawking 也承认它使人“反感”。虽然近年来媒体反复报道说：“科学家证实宇宙仍在持续膨胀”……这里仍旧存在含糊不清之处。过去的有关文献常说“宇宙正在加速膨胀” ，“星系在远离”；现在却有另一种说法：“星系本身并不移动，而是星系之间的空间加速膨胀”……这些矛盾的说法说明主流的宇宙学不是一种成熟的理论。能量、物质可以凭空创造和产生，这种理论一望而知不可相信。而且，这种说法几乎与“上帝创世说”没有区别。对大爆炸学说及其不容讨论的主流学术地位的不满由积累而爆发—— 2004 年 5 月 22 日英国《 NewScientist 》杂志发表了 34 位科学家签名的“致科学界的公开信”，对大爆炸学说提出质疑，认为该理论越来越多地以一些假设和未经证实的观察作为自己的论据。这里摘录一些内容： “如今，大爆炸理论越来越多地以一些假设，一些从未被实证观察的东西作为自己的论据：暴胀、暗物质和暗能量等就是其中最令人震惊的一些例子。没有这些东西，我们就会发现，在实际的天文学观测和大爆炸理论的预言之间存在着直接的矛盾。这种不断求助于新的假设来填补理论与现实之间鸿沟的做法，在物理学的任何其他领域中都是不可能被接受的。这至少反映出这一来历不明的理论在有效性方面是存在着严重问题的。然而，没有这些牵强的因素，大爆炸理论就无法生存。离开了那种与我们多年来辛苦努力在地球上观察到所有物质都格格不入的所谓暗物质，大爆炸理论的预言与宇宙中实际的物质密度就完全是矛盾的。暴胀所需的密度是核聚变所需的 20 倍，这也许可以作为大爆炸理论中较轻元素来源的一个理论解释吧。而离开了暗能量，根据大爆炸理论计算出来的宇宙年龄就只有 80 亿年，这甚至比我们所在的这个星系中许多恒星的年龄还要小几十亿岁。更重要的是，大爆炸理论从来没有任何量化的预言得到过实际观测的验证。该理论捍卫者们所宣称的成功，统统归功于它擅长在事后迎合实际观测的结果，它不断地在增补可调整的参数，就像 Ptol é m é e 的地心说总是需要借助本轮和均轮来自圆其说一样。其实，大爆炸论并不是理解宇宙历史的唯一方式。‘等离子宇宙论’和‘稳恒态宇宙模型论’都是对这样一个持续演化着的宇宙的假设，它们认为宇宙既无始也无终。这些模型，以及其他一些观点，也都能解释宇宙的基本现象，如较轻元素在宇宙中所占的比重、宇宙背景辐射以及遥远星系谱线红移量随着距离增加等问题，它们的一些预言还甚至得到过实际观测的验证，而这是大爆炸理论从未做到过的。大爆炸论的支持者们强辩说这些理论不能解释观测到的所有天文现象。但这并没有什么奇怪的，因为它们的发展严重缺乏经费的支持。实际上，直到今天，这样一些疑问和替代理论都还不能被拿出来进行自由的辩论和检验。绝大多数的研讨会都在随波逐流，并不允许研究者们进行完全公开的观点交流。 Richard Feynman 说过，‘科学就是怀疑的文化’。而在今天的宇宙学领域，怀疑和异见得不到容忍，年轻学者们即使对大爆炸这一标准模型有任何否定的想法也不敢表达。怀疑大爆炸论的学者如果把自己的疑问说出来就会失去经费资助。连实际的观测结果也要被筛选，要依据其能否支持大爆炸理论的标准来筛选。这样一来，所有不合标准的数据，比如谱线红移、锂元素和氦元素在宇宙中所占的比例、星系的分布等，都被忽视甚至歪曲。这反映出了一种日益膨胀的教条主义，完全不合乎自由的科学研究精神。如今在宇宙学研究领域，几乎所有的经费和实验资源都被分配给以大爆炸理论为课题的项目。科研经费来源有限，而所有主管经费分配的评审委员会都被大爆炸论的支持者们把持着。结果就造成了大爆炸理论掌握该领域的全面主导地位，这一局面与该理论在科学上的有效性毫无关系。只资助从属于大爆炸论的课题，这种做法抹杀了科学方法的一个基本原则：就是必须持续不断地用实际观察来对理论加以检验的原则……”。这封公开信简短有力，批评了那种不断求助于新的假设 ( 包括暴涨、暗物质、暗能量等 ) 来填补理论与现实之间的鸿沟的作法，在物理学的任何领域都是不可接受的。“公开信”被贴到网上（ www.cosmologystatement.org ）之后又得到了数以万计的科学家的网上签名。更重要的是，随后（ 2005 ～ 2006 ）的几件观测事实进一步动摇了人们对大爆炸宇宙学的信念：① Hubble 太空望远镜 (HST) 拍摄到一些宇宙深空的星体，按照大爆炸的理论而言它们是在宇宙诞生后 5 亿年 ( 即距今 132 亿年前 ) 形成的；但是，星体数目远少于理论的估计。②还是用 HST ，对造父变星的观测显示所谓大爆炸至多发生在 120 亿年前，而银河系最古老的星球的年龄可达 160 亿年。③发现了巨大的星系 HUDF — JD2 ，距地球约 130 亿光年；如此巨大的星系在大爆炸后仅 7 亿年就得以形成是难以解释的。进一步的计算机计算表明，该星系形成于距今 138 亿年至 136 亿年之间。另外， 2007 年 9 月 8 日《 NewScientist 》报道说，意大利物理学家 C.Germani 认为，基于弦论的另一种理论 (slingshot based on a stringtheory) 显示出永远存在的宇宙，没有“宇宙创生时刻”，时间没有起点。大爆炸理论成为科学家的信仰十分不妥。 2005 年 4 月，美国 Alabama 大学的 R.Lieu 和 J.Mittaz 在《 Astrophysical Journal 》上发表了一篇文章。他们认为，有关宇宙辐射的所有数据都需要重新加以分析和诠释：“有一部分宇宙辐射很可能与大爆炸毫无关系，而是由局部物理现象造成的。”比如行星际尘埃、恒星际尘埃和星系际气体等，都有可能产生此类辐射。这与欧洲核子研究中心（ CERN ）的警示如出一辙……糟糕的是，通过 WMAP 观测获得的参数 ( 比如宇宙的年龄、密度、曲率和宇宙膨胀的速度等 ) 已成为大爆炸理论的依据。如果说这些参数都是错的，那么大爆炸这座理论大厦很可能会像沙砾堆积的城堡一样崩塌。因为所有这些参数都是环环相扣的，如果否定其中之一，就会造成牵一发而动全身的效应。 2010 年印度科学家指出：“据认为大爆炸已经发生了 137.5 亿年。但是有证据表明那个时候肯定已经有存在了数十亿年的完全成形的遥远星系。由于我们论文发表之际正是 CERN 科学家采用大型强子对撞机进行再现宇宙起源状况实验的时候。 CERN 的科学家实际上“正在设法拼凑一种符合大爆炸模型状况的理论”。这是一位东方科学家对西方科学界的尖锐批评。这位印度科学家认为，断定大爆炸从没发生过的日子也许到了；未来的宇宙学家回顾历史，将会惊诧于为什么每个人都曾对一种如此自相矛盾的证据所否定的虚构事件笃信不疑。 6 重新思考“暗物质”和“暗能量” 麻烦的是，如果相信大爆炸理论是成立的，那就不得不相信关于暗物质和暗能量的假设。其实“ dark matter ”和“ dark energy ”两词的命名，就透露了宇宙学家们无所适从的心境。暗物质大概是现代物理学中最大的谜团。主流物理界认为，在过去几十年里，来自不同研究机构的观测数据表明，宇宙的绝大部分是由我们看不到的物质组成的，暗物质的名字由此而来。但迄今没有人能够找到暗物质。这件事要溯源到上世纪 30 年代，美国加州理工学院（ CIT ）从事天体物理研究的瑞士籍科学家 F.Zwicky 研究了星系团内星系的运动。星系团中的星系因被自身引力束缚，运动速度与引力必须达成平衡才不致出轨。而 Zwicky 发现，星系团内星系远远不足以产生如此大的引力，一定还存在人类看不见的其他物质，并首次提出暗物质存在的可能性。因此，这个 idea 是认为，有东西潜伏在星系的心脏部位，产生的额外引力阻碍最远处的星体飞离星系，并大体上使星系团正常运转。没人知道这个东西是什么，但它就是在那里，因为根据 Newton 引力，所有可见的恒星、行星和其他天体都没有足够的质量来解释观测到的天体现象——某些星系团中的星系一直移动得非常快，以致星系团不能控制住该星系，故认为可能在星系团有看不见的物质在起作用。……然而，这仍然是一种估计或假说。但主流物理界后来则把以下说法当成事实告诉全世界的公众：“现代宇宙学认为，整个宇宙中物质占 27 ％左右，暗能量占 73 ％左右。而在这 27 ％的物质中，暗物质（ DM ）占 90 ％， quark 物质占 10 ％。然而在 2007 年至 2013 年，虽然不断有报道说“发现了暗物质”，但都不靠谱。因此，至今暗物质仍然是一种未证实存在的东西。但信奉大爆炸宇宙的科学家推断星系中存在着大量无形的物质。如果没有这种物质，引力就无法将有形的物质聚集，那么构筑了宇宙的众多星系就无法形成，至少在大爆炸剧本设定的时间内无法形成。简单地说：没有暗物质，就没有星系。如今，绝大多数天文学家认为这种“暗物质”确实存在。然而它存在的唯一表现只有引力干扰，除此之外，任何天文望远镜的宏观观测和任何粒子加速器的微观研究都不能揭示其真实的性质并证明其存在。一方面是尚未找出暗物质，另一方面又说“暗物质”的影响极其巨大——它能够将一个星系的质量增加到其可见部分质量的近百倍。因此，现在有科学家认为，有关暗物质的问题可能是一种“伪问题”，人们应该摆脱它的束缚，去对大爆炸理论的一些支柱（比如引力规律），加以重新审视。 1981 年物理学家 M.Milgrom 提出，星系和星系团得以保持完整不是由于看不见的暗物质，而是由于在宇宙深空引力背离了 Newton 法则，它没有随距离的增加而减弱。他找著名的 J.Bekenstein 讨论，引起了后者的兴趣，随后两人一道研究修正的 Newton 力学 (Modified Theory of Newton Dynamics ， MOND) 。这个理论与相对论明显不同，它使引力在星系们的外围显著变大。虽然暗物质体现在科学家们 30 年来的艰苦工作中，但 MOND 却摒弃了暗物质；它说 Newton 引力理论在星系那里 ( 或说在宇宙大系统中 ) 可能失效，而且 GR 是不完备的理论。不过，只有当引力低于一定强度时才需要修正 Newton 的定律，亦即只有在大尺度时才改变传统上的引力行为……有趣的是，在 Milgrom 和 Bekenstein 于 1984 年发表的 MOND 论文中，他们虽然加了第 2 个引力场来产生保持星系旋转稳定的拉力，但这个额外场中的振动运动得比光速还快。这两位科学家觉得这是对因果律的破坏，因而差一点放弃了 MOND 研究 ( 笔者必须指出，对于这个超光速与因果律的关系问题，上述理解是错误的 ) 。 2004 年 Bekenstein 发表了一篇重要的 MOND 论文，但仍然废弃了暗物质。在观测方面，全世界已投入很多金钱和精力。由于大质量弱相互作用粒子 (WIMP) 是暗物质的一个强有力的候选者，而且欧洲和美国有许多天文台正在寻找这些东西。有人发现了一些有希望的线索，但其他人则一无所获。……中国科学界也投入很大的人力物力，据说已在四川某地建设“全世界最大的暗物质地下探测实验室”——怪不得西方评论说“中国人总是要搞世界第一”（可惜暗物质的思想并非我们中国人提出的，而在西方有关暗物质的理念非常混乱）。暗能量（ DE ）的概念更加奇怪，它来自“宇宙正在快速膨胀”的判断。以下是“标准理论”的简介：宇宙学中有几个重要概念——宇宙总质量、宇宙临界质量、宇宙平均密度、宇宙临界密度；后两者的符号为 , 。如，万有引力场的制动 ( 减速 ) 作用弱，宇宙会无限膨胀下去，星系不断退走，得到一个开放式宇宙；如，引力场很强，星系迟早会被拉回，宇宙转为收缩相，是封闭式宇宙。后一种情况，会不会到一定时候又改为膨胀 ? 或者收缩到奇点再大爆炸 ? 或者是大坍缩使宇宙结束 ? 这就关系到暗物质和暗能量。宇宙中如只有引力作用，宇宙最后的命运是大坍缩，从 Einstein 到 Hawking 都相信过这种未来。科学家认为有神秘的反引力 (antigravity force) 存在。 1997 年美国 Berkeley 加州大学的 A.Riess 和 S.Perlmutter 对大量 Ia 型超新星观测结果做计算后大惊，因为情况显示膨胀和扩张是快而又快的。这种快速膨胀排除了未来发生大坍缩的可能。这时人们想起了 Alan Guth 在 1978 年发表的一篇文章，该文预期大爆炸后宇宙中出现一种强大力量，导致宇宙加速膨胀。事情似乎是：大约 70 亿年前引力失去控制，暗能量夺去了控制权，而在长时间里人们对暗能量的了解几乎为零。人们认为反引力是宇宙中的另一种强大的力量。主流的观点认为对超新星的观测已表明，在过去的 7 亿年中宇宙加速膨胀是由暗能量所引起。因此《 Science 》杂志说“暗能量问题已经走到了聚光灯前。”一些理论家认为， DE 就是潜伏在真空中的能量，他们认为即使空虚空间也充满粒子，产生压力 ( 压强 ) ，《 Science 》杂志在 1997 年有文章讨论这个问题。这一派学者的观点是，真空能引起时空结构加速扩张。另一些人猜想，可以用气体理论来模拟解释宇宙加速扩张现象——当人们使气体由小体积扩充 ( 膨胀 ) 到大体积，容器壁所受压强减小。现在宇宙自己就是容器，在任意的给定时刻，其体积决定压强，驱动宇宙进一步扩张。 2001 年 6 月 30 日，美国航天局 (NASA) 发射“微波各向异性探测器” (MAP) ，以检测太空中微波的块度 (slumpiness) ，从而得到全天空的图景。 MAP 的目的是调查宇宙平均密度，如 ≤ ，宇宙会不断地扩张；如，扩张会停下来，回到百亿年前状况。总之， MAP 可使人们了解暗能量的数量与构成，并协助评价大爆炸后宇宙最初的不稳定性。 2002 年 MAP 一直在工作，发现所谓热点模式，据说确认了暗能量存在和宇宙加速膨胀。有关情况由 NASA 于 2003 年 2 月公布，数据资料来自 HST 对许多超新星的观测。 DE 对时空结构扩张的作用既已“确认”，人们对宇宙如何终结就有一个估计了。几十亿年后，宇宙可能在恐怖中灭亡。……如此等等，真像一个神话故事，而且给人以不能反对的印象。中国科学界习惯于跟在西方人后面亦步亦趋，当然是一哄而起紧紧跟上，列出多个国家课题并编制所需经费的预算。但是，即使在西方也有不同的声音。人们说，应当分清宇宙加速膨胀是因为其种奇异的暗能量，还是因为万有引力定律需要修改。 2010 年 6 月英国媒体报道说，一些英国科学家的研究成果表明，暗物质、暗能量也许并不存在。这是对 NASA 于 2001 年的微波背景辐射测量值重新分析得出的结论，不能说 DM 和 DE 是宇宙的主宰。……笔者认为对“宇宙加速膨胀”的说法应重新考虑，其实“宇宙加速膨胀”本身就是一个文理不通的说法。 7 “引力波”存在性问题与大爆炸暴涨理论的衰落关于引力 (gravity) ，目前有多个理论。但最主要的只有两个： Newton 的经典引力理论和 Einstein 广义相对论（ GR ）引力理论。 Newton 理论是最早的 ( 也是最简单的 ) 引力理论，其引力矢量满足 × =0 (6) · = - 4 (7) 式中为物质密度。故可得 = (8) =4 (9) 式中为引力势。不在 Newton 理论中引力是一种超距作用 (over distance action) ，是违反狭义相对论 (SR) 的。此外， Newton 引力场理论不支持引力波的存在，这是因为 Newton 万有引力定律与电磁学中的 Coulomb 定律形式上相似，均为无旋场，不存在表示能量辐射的引力波（ gravitational waves ）。正如有静电场而无“静电波”一样，在 Newton 理论中有引力场而无“引力波”是很正常的。从式 (8) 出发，利用 Gauss 定理，可以证明引力场强在一定条件下趋于无限大。这与实际不符，故在 1905 年以前 Zeeliger 把 Newton 理论公式修改为 =4 (10) 等式左方第二项被称为宇宙因子。在 Einstein 于 1915 年提出 GR 后，有一个参数是宇宙常数 (universal constant) ； Einstein 引力场方程是张量方程，具有多个独立变量，其中包含下述标量方程： =4 (11) 式中为宇宙常数，相当于 Zeeliger 方程中的；当为常数 ( = ) 时，式 (11) 的一个解为 = = 常数 (12) 故有 = =0 (13) 也就是说，在无穷远处势趋于一个固定极限值，场变为零。亦即不会发生引力场中任意点的场强为无限大的情形。 Einstein 于 1907 年开始研究引力场。 1913 年与数学家 M.Grossmann 合作，在引入绝对微分学 ( 张量分析 ) 基础上提出引力的度规 (metrics) 场理论。 1915 年他发表了引力场方程，宣告 GR 完成。 GR 认为时间、空间并非绝对和独立地存在，而是联系在一起，并由物质分布和运动决定其性质，亦即物质分布决定时空 (space-time) 的曲率。该理论又推论说，既然物质是产生引力的源，引力场是无须介质的广延场；那么，正像电磁学中作为场源的电荷加速运动时会辐射电磁波一样，物质的加速运动也将辐射引力波。而引力辐射可理解为变化着的时空曲率的传播。 Einstein 于 1918 年 1 月发表论文“论引力波” ，内容包括：用推迟势解引力场近似方程；引力场的能量分量；平面引力波；由力学体系发射的引力波；引力波对力学体系的作用等。文章认为引力波是横波，以光速传播。坦率地说，笔者对上述的从 GR 出发断言引力波存在的理论是不相信的。首先，引力相互作用与电磁相互作用是自然界中 4 种作用中的两种，是互相独立的客观存在。如果模拟电磁理论中的情况——独立的电磁波存在、对应的粒子即光子（ photon ）存在；断言独立的引力波存在、对应的粒子即引力子（ graviton ）存在，是缺乏说服力的；因为并没有这种可以比拟的基础和必然性。既然 GR 把引力几何化了——不把引力看成真实的力作用，而当作 4 维时空弯曲的表现。这种对引力的本质的认识是数学的，而不是物理的。虽然主流物理学界至今仍把 GR 尊崇为最正确、最好的引力理论，这个复杂的理论却不能简明地告诉我们引力是什么力。一方面离开了由 Galilei-Newton 所定义的作用力概念，另一方面却又要照搬电磁场与电磁波的方法论，这是不自洽的。其次，无论引力传播速度，或引力波（假如存在）的波速，都绝不可能是光速。这不仅因为不能把引力相互作用与电磁相互作用等同看待，而且也因为仅仅考查太阳系中太阳与地球的关系就会明白：日地间的作用力的传递绝不会像阳光照到地球过程那么“慢”。正因为如此，在 1911 年德国教授 R.Lmmel 曾当面告诉比他年轻的 Einstein( 后者当时 32 岁 ) ：“有的东西比光更快，万有引力”。两年后（ 1913 年），著名物理学家 Max Born 也对 Einstein 观点（引力作用以光速传播）表达了反对意见。……实际上前辈科学大师对此早有论述，例如法国数学家、天文学家 P.S.de Laplace 于 1810 年根据潮汐造成太阳系行星轨道不稳定的长期影响，断定引力速度是光速的 108 倍（ =108 ）。英国天文学家 A.S.Eddington 在 1920 年左右根据对水星近日点进动的讨论断定引力速度；根据日蚀全盛时比日、月成直线时超前断定 ≥ 20 。 20 世纪末 T.V.Flandern 发表了关于引力速度的研究文章，引起广泛关注。在回顾了 Eddington 的工作之后他指出，对太阳 (S) —地球 (E) 体系而言，如果太阳产生的引力是以光速向外传播，那么当引力走过日地间距而到达地球时，后者已前移了与 8.3min 相应的距离。这样一来，太阳对地球的吸引同地球对太阳的吸引就不在同一条直线上了。这些错行力 (misaligned forces) 的效应是使得绕太阳运行的星体轨道半径增大，在 1200 年内地球对太阳的距离将加倍。但在实际上，地球轨道是稳定的；故可判断“引力传播速度远大于光速”。这样的论述简洁而有力。作为完全独立的研究， Flandern 对引力速度得到两个结果：使用地球轨道数据作计算时得 10 9 ；使用脉冲星 (PSR1534+12) 的数据作计算时得 ≥ 2 × 10 10 。根据上述情况，可以断言认为“引力传播速度和引力波（假如存在）以光速传播”的观点是错误的； Einstein 之所以坚持这样讲，只是因为 SR 中有“光速不可超越”的论断而已。但这种坚持并不高明，因为这样做会危及人们对 GR 理论的信心。……诸如此类的原因使我们觉得，所谓引力波恐怕不存在——这与国际科学界花费巨大人力物力寻找引力波和引力子却一无所获的现实相符。由于找到引力波就可以进一步证明 GR 正确，相对论者们急于找到引力波或引力子，结果是越急越找不到，至今成为主流物理学界的心病。笔者认为 Newton 引力理论不容轻视更不可抛弃，该理论中引力是瞬间（即时）相互作用；也不存在引力波这种能脱离引力场源在真空中传播的波动。 Newton 理论体系亦不要求对真空中光速赋与各种特殊性（不变性、不可超越、代表引力传播速度），只是一个普通的物理参数。为什么那么特殊？为什么在大百科全书中不加证明地说“引力波与电磁波一样以光速传播 ? ” 这些想当然的说法不是科学的态度。多年前笔者曾与做过“引力波测量研究”的国内专家讨论；笔者提出，电磁波发现后，理论与实验均证实，它有一个很宽的频谱，而其中每个频率均为简谐波；亦即普遍性波方程可简化为 Helmholtz 方程 ( 按表示 ) 。引力波既然尚未发现，又怎么知道它也有一个频谱分布 ( 一如电磁波谱 )?! 那么何谈“ 1000Hz 的引力波”之类 ? 另外，引力波的传播速度也是令人感兴趣的问题。笔者据此与中山大学研究引力波的专家胡恩科教授联系，他回答说： “据广义相对论，引力波来源于物质体系的质量四极矩的变化，亦即体系质量分布的变化。它与电磁辐射类似，既可有单色 ( 准单色 ) 辐射，如来源于双星运动；也可有广谱辐射，来源于脉冲源 ( 如超新星爆发 ) 。强辐射来源于大质量高密度的天体运动，一般频率较低；故引力波能谱中低频部分较强。超新星爆发时间在 1ms 左右，其中心频率在 13kHz 间。所有谈到的频率均尚无实验证明，均为理论预言。另外，据广义相对论，引力波传播速度为光速。也有一些其他引力理论，预期引力波传播速度不是光速；这都有待实验证明。……上述两个问题，现代的实验装置一旦检测到引力波，即可作出结论。” 这位专家还表示，引力波存在与否关系到 GR 理论的正确性，是非常重要的问题：“也许最新的探测器仍未能发现引力波的芳踪，那么这将是对现有引力理论（特别是广义相对论）的极大挑战” 。…… 笔者认为最重要的是引力波与大爆炸宇宙论的关系。事实上，有关大爆炸模型有效性的一个“关键试验”是探测来自宇宙最初时期的引力波的残余。正如 GR 理论中所预言的，引力波背景的存在被认为来自大爆炸狂暴的起始时刻。微波背景辐射据推测起源于大爆炸之后 38 万年，而引力波背景被认为直接来自大爆炸后一瞬间发生的事件。就这样，引力波与大爆炸宇宙论挂上了钩。在主流物理学界的观念中，开天辟地的大爆炸被认为造成了大量的引力波，在时空结构中激起涟漪。这些引力波应该仍然充斥于宇宙。不过按照推测，它们的强度十分微弱，无法用常规的天文仪器探测到。尽管如此，它们应该携带着大爆炸刚刚发生之后的宇宙信息。因此，如果引力波无法探测到，那么这就是对大爆炸理论的质疑。 2014 年 3 月，美国一些物理学家召开新闻发布会，说 Harvard 大学 BICEP 小组探测到了宇宙大爆炸之后最初瞬间所产生的引力波，从而导致宇宙的起源再次成为重大新闻。所公布的发现轰动了全世界科学界、媒体和广大公众 ( 见《 Nature 》， 2014, Vol. 507, 281~283) 。他们还宣布说，大爆炸后的暴涨理论和多宇宙论也得到证实，可能获 Nobel 奖。暴涨理论的提出者、麻省理工学院（ MIT ）的 AlanGuth 参加了记者会，可能获 Nobel 奖的话就是他说的。 BICEP2 团队在其宇宙微波背景辐射极化图像中，确定了一个扭曲 (B 模式 ) 图案，结论是检测到原始的引力波。笔者当时看了新闻报道就觉得可疑。 6 月 16 日，原国家科委主任、 82 岁高龄的宋健院士给我转来一份《 Nature 》杂志的复印页，上面刊载了美国 Princeton 大学 P.Steinhardt 教授的短文，说“大爆炸错误突出地释放多宇宙泡沫。暴涨模式根本无法验证，因而没有科学意义”。（ Big bang blunder bursts themultiverse bubble; The inflationary paradigm is fundamentally untestable, andhence scientifically meaningless ）。宋健则写道：“转中国传媒大学黄志洵教授一阅；看来不能轻传有些理论家的神话故事。或许你已读过，劳神祈谅。” Steinhardt 文章说，现已经揭示了其分析中的严重缺陷，这导致确定检测变为没有检测。对引力波的搜索必须重新开始。这里的问题在于，其他影响，包括在我们自己的银河系中，从宇宙尘产生的光散射和绕银河系磁场运动的电子产生的同步辐射，也可以产生这些扭曲。 BICEP2 仪器只有一个频率检测辐射，因此不能区分来自其他来源的极其广泛的贡献。要做到这一点， BICEP2 团队测量了 Wilkinson 微波各向异性探测器和 Planck 卫星收集的银河宇宙尘，其中每个操作都在其他频率范围内进行的。当 BICEP2 团队作分析时， Planck 宇宙尘图像尚未公布，所以团队从几个月前提供的初步图像中提取资料。现在，由来自 Princeton 大学和 Princeton 高等研究所的科学家们进行了认真的重新分析，其结论是 BICEP2 的 B 模式模型给出的大部分或全部最显著效应没有来自引力波的任何贡献。由 BICEP2 团队考虑的其他宇宙尘模型不会改变这一负面结论，这一点也由普林斯顿团队表明了 (R.Flauger ， J.C.Hill 和 D.N.Spergel ，预印本： http ： //arxlv.org/abs/1405.7351 ； 2014) 。这种突然逆转应该让科学界认真考虑未来的宇宙学实验和理论。对引力波的搜索不会受阻。至少八个实验，实验者包括 BICEP3 ， Keck Array 和 Planck 团队，已经瞄准了相同的目标。在此时刻，这些团队可以确信，世界将对其予以密切关注。同样，获得承认将要求测量在一定频率范围内进行，以便从显著效应中获得确认，同时要求测试排除其他来源造成的混乱。并且这一次，公告应在提交给期刊并且由专家审批后发布。如果必须举行一次新闻发布会，希望科学界和媒体将要求其伴随着一套完整的文件，包括系统分析的详情和足够的资料，以便能够进行客观的核查。 BICEP2 事件也揭示了关于暴涨理论的真相。普通的观点认为这是一个具有高度预测性的理论。如果确实如此，引力波的检测是暴涨的证明，人们会认为没有检测到意味着该理论的失败。然而一些欢庆 BICEP2 公告的暴涨支持者已经强调，无论是否探测到引力波，该理论是同样有效的。这怎么可能呢 ? 由拥护者给出的这一答案是令人震惊的：暴涨范式是如此灵活，以至于它不受实验和观测检验的影响。第一，暴涨是由一个假想的标量场驱动的，具有可调整性以产生任何有效的结果。第二，暴涨具有始终如一的性质，不会与恒星和星系一起结束，但几乎不可避免地导致了具有无限多泡沫的多元宇宙，其中宇宙和自然界的性质随着不同泡沫而变化。我们观察到的部分宇宙对应的只是这样的一种泡沫。在多元宇宙中扫描所有可能的泡沫，一切可以自然发生的事情确实发生了无数次。没有任何实验可以排除一种理论，它允许所有可能的结果。因此，暴涨范式是无法反驳的。看起来可能令人困惑的是出现了数以百计关于用这样那样暴涨模型进行预测的理论文章。这些文章通常不被承认是由于它们忽略了多元宇宙并且，即使有这个不合理的选择，还存在一系列其它模型产生多种多样的宇宙学结果。考虑到这一点，很明显的是暴涨范式是根本无法检验的，并因此在科学上是毫无意义的。宇宙学是一种在特殊时期产生的特殊科学。其进展，包括对引力波的搜索，将会继续进行下去，审视未来若干年会有什么发现是令人兴奋的。借助于这些未来成果，理论家们面临的挑战是确定一个真正描述宇宙的起源、演化和未来的，具有解释和预测功能的科学范式。…… 阅读来自 Princeton 的专家的文章对中国科学家有很大启发，不仅知道了分析的结论是没有来自引力波的任何贡献，是暴涨理论的失败。进一步思考显示暴涨范式根本无法检验，因而在科学上毫无意义。因而我们可以学习那种严谨的科学态度和方法。笔者认为，由于多宇宙是暴涨的后续理论，我们仅凭常识就不会相信的“存在多个宇宙”的说法，现在也被 Princeton 专家否定（对此我曾形容为“一些理论物理学家失去现实感的证明” ）。总之，在各方批评下 BICEP2 团队 6 月底承认了错误。…… 9 月 22 日有报道说，欧洲航天局认为 BICEP 小组观测到的扭曲图像可以简单地用尘埃解释，因为研究显示他们当时观察的天空宇宙尘埃比之前估计的要多。 BICEP 小组没有利用欧洲“ Planck ”卫星收集的尘埃数据。“ Planck ”卫星观测天空的频率远比其他卫星高。……总之事态的发展显示，天平正倒向反对“大爆炸宇宙论”的一方。 8 讨论一门学科或一个理论是否能成立，首先要看它在逻辑上能否自洽（通俗的讲法是起码要能自圆其说），其次要看它是否有了实验证明（或能通过实践检验）。大爆炸宇宙学在这两方面都存在问题，因此我们很难接受有的理论物理学家的夸大粉饰（例如文献称相关阶段为“宇宙学的新黄金时代”。）现在讨论观测和实验方面的问题；首先关于宇宙起源于在一点（后来又说是多点）发生的爆炸，以及“在 10 -30 s 内宇宙体积膨胀了 10 26 倍”（暴涨理论）；这些奇怪的说法是不可能取得实证的，因而正如 Steinhardt 所说，是 scientificallymeaningles 。其次，光谱红移根本不是“宇宙在膨胀”的直接证据。再次，各国长久地投入巨资寻找引力波和引力子，却怎么也找不到。……很奇怪，这些事实并不能使一些人清醒。当然，他们把最大的论据放在所谓“宇宙微波背景辐射”（ CMB ）上，特别对 COBE 卫星和 WMAP 卫星津津乐道；然而它们究竟证明了什么？ COBE 是“宇宙背景探测者”的简称，其成果主要有两点： ① CMB 的温度为 2.735K ，是黑体辐射； ② 温度的方向起伏不足十万分之一（即小于 10 -5 ）。我们不否认 1984 年发射的 COBE 给人们带来了新的知识，但如说它给大爆炸宇宙论造成了“铁证”则很牵强。因果性（ causality ）常识告诉我们，不同的原因可能造成同一结果；不能说各向同性的 2.7K 就一定是大爆炸的余烬。实际上， CMB 对于宇宙学研究的意义固然不能否认，但说它如同考古学中的化石则是夸大之词；二者的意义是不同的。 WMAP 是 WilkinsonMicrowave Anisotropy Probe （威尔金森微波各向异性探测器）的简写， Wilkinson 是科学家的姓氏。这是美国能源部和海军联合投资的项目，于 2001 年发射到太阳与地球之间的 Lagrange 点上，任务是测量天空中任意两个方向的 CMB 差值。 2003 年至 2008 年间分别公布了结果。 CMB 的均匀性好被当作实验上证明了暴涨说；既如此，为什么 Alan Guth 到 2014 年还在期待他认为应该获得的 Nobel 物理学奖，而不是几年前就颁发给他这个奖？如前所述，我们现在知道 2007 年欧洲人发射的 Planck 卫星对遥远太空的探测资料恰恰否定了 2014 年 3 月宣布的 BICEP2 “引力波发现”。人们知道引力波（假如存在）在传播过程中几乎不参加任何相互作用，因而被认为是“携带了比 CMB 更早期的独一无二的宇宙信息” 。然而，如果根本没有引力波，这个宇宙学研究就无法进行了么？如今的现实是有多个宇宙学理论；例如英国物理学家 Fred Hoyle 一向对大爆炸宇宙论采取不承认态度并提出自己的理论；既如此，为何不能使宇宙学研究多元化，而要强迫所有人都认可大爆炸是唯一合理合法的理论？这显然违反了科学的精神。其实早在 1963 年， E.Lifshitz 和 I.Khalatnikor 就试图从理论上避开有过大爆炸，因而避免“时间有起点”；但这类努力根本不受重视。宇宙学并非笔者的专业或专长；但人类是宇宙中的生物，我们都是她的孩子，关心宇宙起源学说是很自然的。科学界的一些情况令人难以容忍，与其说在于某个学说本身，其实更由于那种专断的风气和作法。只要稍作文献检索，就知道并非人人信奉 big-bang cosmogony ；只是大家都忙于自己的生活，没有时间（或不屑于）去和人理论罢了。 9 结束语在结束本文时我们指出，包括宇宙学在内的各门学科都是仍在探讨以求发展的状态。任何理论都不能说是“最终的理论”，亦即人类的每个阶段的认识都仅仅是相对真理，绝对真理只能在对无数相对真理的探求中去寻找，而这是一个永远也不会完结的过程。因此人们不应期待一种简单化的答案；从根本上说，终极真理还在极远处。……科学家不仅要热爱大自然，还要敬畏大自然，保持绝对的谦卑之心。哲学家 K.Godal 有一句名言：“大自然是不能完全被认识的，即使仅在理论上也不可能。”他的话是否正确姑且不论，但有一点是肯定的，那就是我们今天对自然的认识还停留在非常初步的阶段。至于我们国内，笔者依然认为，中国科学界不能完全照搬和紧跟西方，而应当有自己的思考、自己的思想。不要“以别人的昨天装扮自己的明天”，更不要把似是而非的神话故事灌输给青年人；这是笔者写作本文时衷心的期望。参考文献俞允强 . 热大爆炸宇宙学．北京：北京大学出版社， 2001 黄志洵．空间和时间的科学意义．中国传媒大学学报 ( 自然科学版 ) ， 2008 ， 15(1) ： 1 ～ 11 季灏．挑战．香港：华夏文化出版公司， 2005 Einstein A ． Themeaning of Relativity ． Princeton ： Princeton University Press ， 1922 ．中译本：郝建纲，刘道军译．相对论的意义．上海：上海科技教育出版社， 2001 刘辽，赵峥．广义相对论．第 2 版．北京：高等教育出版社， 2004 ． Weinberg S. The first three minutes ． New York: Basic Books, 1977 、 1993. 中译本：张承泉等译．宇宙最初三分钟．北京：中国对外翻译出版公司， 2000 丁辉等．中国大百科全书·物理学 ( 第二版 ) ．北京：中国大百科全书出版社， 2009 姜荣．电磁波传播中的负物理参数研究．中国传媒大学博士学位论文， 2014 陈绍光．谁引爆了宇宙．成都：四川科学技术出版社， 2004 ．余本立 . 宇宙到底是有限还是无限的．香港：天马出版公司， 2002 Conselice C J ．宇宙黑手暗能量．环球科学 ,2007 ， (3) ： 16 ～ 25 ． Clark S ． Heart of darkness ． New Scientist ， 2007 ， (Feb.17) ： 28 ～ 33 ． Newton I. Philosophiae naturalisprincipia mathematica ． London:Roy.Soc., 1687. 中译：牛顿 . 自然哲学之数学原理 . 王克迪译．西安：陕西人民出版社， 2001 Einstein A. 论引力波 . 爱因斯坦文集．范岱年，赵中立，许良英，译．北京：商务印书馆， 1983 ： 367 ～ 383 ． Lmmel R. Ⅱ - Ⅳ． Minutesof the meeting of 16 Jan. 1911 ∥爱因斯坦全集：第 3 卷．戈革，译．长沙：湖南科学技术出版社， 2002 ． Laplace P ． Mechaniqueceleste ． volumes published from 1799-1825 ； English translation ： New York: Chelsea Publ ．， 1966 ． Eddington A E ． Space ， timeand gravitation ． Cambridge ： Cambridge Univ ． Press ， 1920 ． Flandem T ． Thespeed of gravity ： what the experiments say ． Met Res ． Bull ， 1997 ， 6(4) ： 1 ～ 10 ． Flandem T ． Thespeed of gravity ： what the experiments say Phys ． Lett ．， 1998 ， A250 ： 1-11 ．黄志洵．引力传播速度及有关科学问题．中国传媒大学学报 ( 自然科学版 ) ， 2007 ， 14(3) ： 1~12 胡恩科．引力波探测 ∥ 21 世纪 100 个科学难题．长春：吉林人民出版社， 1998 Steinhardt P. Big bangblunder bursts the multiverse bubble ． Nature,2014 ， 510: 9 黄志洵．关于“引力波实验”的一点看法．前沿科学， 2014 ， 8(2) ： 42~43; 又见：科技日报， 2014 年 7 月 30 日李淼 . 宇宙学的黄金时代 . 见： 10000 个科学难题．北京：科学出版社， 2009 朱宗宏 . 宇宙学起源的引力波研究 . 见： 10000 个科学难题．北京：科学出版社， 2009 有些公式来不及嵌入，请点击下载下面原文的链接：黄志洵-“大爆炸宇宙学”批评.doc; 2700 次阅读|9 个评论

时间起点：大爆炸之前发生了什么？: 热度 5 sciencepress 2015-1-13 08:42; 时间是我们最宏大同时也是最私密的宇宙概念，弗兰克讲述了人类最深刻的问题—— 万物于何时并如何起源？——以及人类是如何感受时间的。他着眼于我们和这个世界间的交互——我们的发明和习惯等，已让我们探索宇宙的特性，以及这些发现反过来又是如何体现在我们的日常生活中的。美国纽约罗切斯特2007年4月16日下午3点20分。坐在第三排的那个女生举起了手，我知道我有麻烦了。报告厅里坐满了学生。在前排，永远在奋笔疾书的医学预科生们已经放下了他们手中的笔。通常只对考试内容极度渴望的那一群学生也停了下来，不再盲目地记下我所说的每一个字，一年来第一次仅仅是聆听。在后排，带着相同棒球帽的同一兄弟会的男生同样把注意力放在了课堂上，而非藏匿于他们手中的报纸，或是和坐在他们周围的姐妹会的漂亮女生耳语。这是我所珍爱的一堂课。从我开始教课的那年起，我就知道这是每个人都关心的主题。在《天文学101》课程中我会深入教授宇宙学的内容。今天的课全都是关于大爆炸和宇宙的起源，这些孩子的眼睛个个睁得大大的。在这一个小时里，宇宙的窗户将为他们打开。在这一个小时里，他们将跳出平日里对成绩、工作及性的烦恼，短暂而满怀惊奇地感受着人类已学着去探求……并且回答的最深邃的问题。我没有期望这些学生会全神贯注于我其他的课程，如恒星演化、天文学史或者是比较行星学。但对于大爆炸，我知道他们的注意力会在足够长的时间里专注于此，一窥我们在创世纪的结构中所处的位置。而且，我也知道，在这一个小时里或早或晚总会有某人打破这一场景，提出那个该死的问题。 “教授？”她大声问道。她的名字叫索菲。她是今年热衷于这个主题的学生之一——认真、聪明，好奇于天文学课程中会自然而然冒出来的神秘。好吧，我想，好戏开始了。我示意她继续。 “但是教授，”她开始说道：“ 在大爆炸之前又发生了什么？ ” 眩晕开始迫近。是的，我认为，这是一个好问题。大爆炸之前究竟发生了什么？在整个班级期待着的时候，我长长地停顿了一会儿，好像我或其他人真的知道这个问题的答案一样。下午4点08分，我已经抓不住他们了。放眼报告厅，我能看到神秘感已经消散，重归真实的世界。这节课该在4：15结束。即便仍然沉浸在这堂课最激荡的那一刻，我也已经非常接近标志着下课的假想界线。有关宇宙创生的故事已经失去了它的紧迫性，转变成了对事实和细节的罗列。时间的起始及时间的本质都变得抽象。时间和宇宙开始溃缩，凝结成了当下的急迫：下一堂课、回家写作业和复习、期待中的运动时间，以及和朋友们相约喝咖啡。对于他们来说，收拾书本的时间尚早，还没到标志着下课的心猿意马及交头接耳。相反，这些学生坐着，感觉时间在缓慢地——如此缓慢地——坍缩成了厌烦。他们陷入了痛苦的等待之中，唯有他们手中的电子产品可以填补这一空隙。一些学生在打开的笔记本电脑上看着时间分秒流逝；另一些人则选择给报告厅中或远在大洋彼岸的朋友发即时消息来打发时间；其他人则把时间的抽象性看成是他们手机上的实体，它们每一个都连接到了一个由电磁波传输的精度为数毫秒的全球基准之上，传输着电磁波能量和信息。而我继续讲授着时间和宇宙，学生们则感受着他们身上的双重重压。要是他们知道如此紧密相连的个人世界将如何横扫我正在讲述的宇宙历史就好了。要是他们明白这一将要发生的变化有多大就好了。本文由王芳摘编自〔美〕亚当·弗兰克著，谢懿译《关于时间——大爆炸暮光中的宇宙学和文化》一书。这本令人惊骇的书将会改变我们思考时间，以及它如何影响我们生活的方式。在本书中，亚当·弗兰克解释了我们生活的特质是如何随着我们对宇宙起源的认识而改变的。自从5万年前我们的自我意识觉醒以来，我们对时间的体验——从狩猎和采集到农业发展，到工业革命，再到Outlook日历的发明——已转变并重建了许多次。但是宇宙学中最新的理论——无起点的时间、平行宇宙、永恒暴涨——即将把我们送入一个新的方向。亚当·弗兰克（Adam Frank）：美国罗彻斯特大学的天体物理学教授，《发现》和《天文学》杂志的定期撰稿人。他还为《科学美国人》及其他杂志撰文。同时他也是美国国家公共广播电台博客“13.7宇宙和文化”的创办人之一。他的作品被收录到了《美国科学和自然写作精选》中，并因其科学写作而获得了美国天文学会的嘉奖。他生活在美国纽约罗彻斯特。敬请关注科学出版社，搜索微信ID： sciencepress-cspm 或“ 科学出版社 ”公众号; 个人分类: 科学书摘|5022 次阅读|8 个评论

专题讨论班：宇宙学导引（张驰）: GrandFT 2014-11-10 12:19; 题目：宇宙学导引主讲：张驰时间：2014年11月10日星期一下午4:00 地点：16教学楼308室提纲： 1.Friedmann方程 2.开空间、闭空间和平坦空间 3.大爆炸：空间的从无到有 A．Zee 《Einstein Gravity in a Nutshell》; 个人分类: 专题讨论班|2137 次阅读|0 个评论

题目：宇宙学导引(张驰): GrandFT 2014-11-10 12:18; 题目：宇宙学导引主讲：张驰时间：2014年11月10日星期一下午4:00 地点：16教学楼308室提纲： 1.Friedmann方程 2.开空间、闭空间和平坦空间 3.大爆炸：空间的从无到有 A．Zee 《Einstein Gravity in a Nutshell》; 个人分类: 专题讨论班|1832 次阅读|0 个评论

任秀红讲师《宇宙学概论》公选课程介绍: renxiuhong 2013-11-28 13:49; 任秀红讲师《宇宙学概论》公选课程介绍《宇宙学概论》是以提高对宇宙、地球、人类及其关系的认识为目标，对宇宙自然和人类关系进行动态分析，介绍宇宙学的一些基本知识，和著名的宇宙学家及每一个人对宇宙学的思维同异分析，以及一些基本的研究方法，从而为学生更加广泛深刻地认识宇宙地球环境，以及宇宙地球环境和人类经济、金融、文化、法律等多方面因素的关系，在此基础上更好地相互教学、自正正人、坚持真理、修正谬误解决问题提供帮助。《宇宙学概论》公选课的主要内容包括对宇宙的整体和对宇宙各部分认识两大部分内容。主要专题包括：１. 神秘的宇宙２. 宇宙、宇宙学和宇宙大学３. 宇宙简史４. 古代的宇宙学５. 现代的宇宙学６. 宇航时代和宇宙学７. 地球简介８. 全球化９. 人类１０. 宇宙、地球和人类１１. 宇宙和经济１２. 宇宙和金融１３. 宇宙和法律１４. 宇宙和文化１５. 宇宙和科技１６. 宇宙学和人力资本投资１７. 宇宙地球和天人健康、人人安乐１８. 结课参考书目： 1. 高等学校教材 : 现代宇宙学吴大江清华大学出版社 (2013-02) 。 2. 宇宙学 ( 第 2 版 ) 哈里森 (Edward Harrison) 世界图书出版公司 (2011-01) 。 3. 现代宇宙学都德尔逊 (Scott Dodelson) 世界图书出版公司 (2008-10) 。 4. 认识宇宙学科尔斯、罗阿理外语教学与研究出版社 (2007-07) 。 5. 任秀红老师的论文《地球人学初论》、《延安精神的经济分析》、《人力资本产权分析》、《宇宙大学论》和博客文章、微博文等。 6.宇宙、地球本身等无字之书。; 个人分类: 宇宙学|4363 次阅读|0 个评论

宇宙的中心在哪里——宇宙学家和驴子的答案竟异曲同工: 热度 1 sheep021 2013-11-1 16:02; 宇宙的中心在哪里？在回答这个问题时，最优秀的宇宙学家与一只普通的驴子似乎没有太多的优势。相反，宇宙学家可能会说不知道，或每隔一段时间就换一个说法，最后弄得自己也找不到北了，而那只驴子却从始至终认定一个答案。宇宙学家和驴子的答案，你相信谁呢？，其实不用太伤脑筋，无论相信谁都一样，地球照样转，日子照样过。 1 世界的中心就在我站的地方一天，几位朋友开玩笑地问阿凡提：“阿凡提，你见多识广，请问世界的中心在哪儿？” “世界的中心就在我站的地方，我站得地方就是世界的中心。”阿凡提不加思索地回答说。 “这怎么可能呢？我们这里地处偏远，世界的中心怎么会在这儿？”朋友们听了阿凡提的回答又问。 “如果你们不相信，请你们量一下！”阿凡提回答说。另有一种说法是：阿凡提说，这个问题太简单了，我的驴都知道，不信你问问它。那人问驴“世界的中心在哪儿？”，阿凡提的驴，用它的一只前蹄，踏了一下地——就在这儿！辨析：我站的地方是不断移动的，而世界的中心似乎是个固定的位置，怎么可能呢？但是，如果想一想对于无限大的世界（宇宙）而言，你移动的那点距离，是不是可以忽略不计呢？ 2 现代科学对宇宙中心的探索历程众所周知，现代科学起步是从日心说战胜地心说开始然而，后来物理学家又看到了更远，知道了太阳系不过是银河系的一小部分而已，而银河系又是另外一个星系的一小部分而已…… 所以，日心说也就不了了之了。甚至连宇宙到底是无限还是有限，有边界还是无边界这样的基本问题，也没有取得一致意见。更不要说找到宇宙的中心了。根据哈勃定律，任何一点都可以看成宇宙的中心。宇宙没有一个中心，或者说处处都是中心。即无论从哪个地方看宇宙，宇宙看上去都是一样的。这一假说又叫“宇宙各项相同性”。科学家这一答案，从地球到太阳，再到银河系，以至无穷，最后又回到了阿凡提的答案上来了—— 宇宙的中心就在我脚下！不过，科学是无止境的，科学家们从来都有事情可做：据国外媒体报道，目前，天文学家在对宇宙中1a型超新星观测速度的研究上发现，我们的宇宙可能并不是各向同性的。（见：科学家发现宇宙存在神秘的“各向异性”之谜 http://home.kexue.com/link.php?url=http://tech.qq.com%2Fa%2F20110920%2F000089.htm ） 3 小结这似乎说明，如果啥事都听科学家的，估计连年都会过错。大智若愚啊。驴虽然貌似愚蠢，但却坐在原地等了科学家几百年，而此时科学家还没找到北呢 4 题外话：转基因大米是否安全，猪说了算！有人说了，你整这些比较有啥用。用处大着呢。科学家，比如院士们现在也非常迷信动物超人的预测能力。预测足球比赛的章鱼哥就不用说了。且说宇宙某国最近因为转基因食品是否对人体健康有害而争论不休。院士们为了证明转基因食品对人类健康无害，不是去做神马双盲实验（他们攻击中医时，一再强调要做双盲实验才能证明中医中药的疗效），而是请来了一头猪：据媒体报道，农业部委托中国农业大学做转基因大米的小型猪90天喂养试验。“试验用猪在90天喂养期间，无中毒或死亡现象，皮毛顺滑，行动灵活，饮食正常，生长发育状况良好。” 中国农业大学食品科学与营养工程学院黄昆仑教授表示，其负责的转BT基因抗虫大米的猪喂养试验已完成，结果显示，转BT基因抗虫水稻与非转基因大米对猪具有同样的营养和安全性。你们看看，既无双盲实验，又无量化指标，这不知是否健康的猪就成代言人了。呵呵。高明吧？！; 个人分类: 时间空间|2816 次阅读|2 个评论

周四讨论班：谱分解、量子混沌和宇宙学（罗德金）: GrandFT 2013-9-25 18:44; 题目：谱分解、量子混沌和宇宙学主讲：罗德金时间： 2013 年 9 月 26 日星期四下午 4:30-6:10 地点： 16 教学楼 308 室提纲： Spectral resolution in hyperbolic orbifolds, quantum chaos, and cosmology 1.Introduction 2.Thermodynamics 3.Quantum chaos 4.The modular surface 5.The picard surface 6.Results 7.Cosmology 8.Robertson-Walker universes 9.Perturbed Robertson-Walker universes; 个人分类: 周四讨论班|2760 次阅读|0 个评论

对大爆炸宇宙学和温室效应的疑惑: 热度 4 heitiedan2012 2013-9-25 05:58; 在科学讨论的问题中，有两个问题我总没弄明白。一个是大爆炸宇宙学。据我原来所知道的，科学家们之所以一致同意宇宙是由一个密度无穷大的奇点爆炸而来，是因为人们在观察宇宙时，发现了红移现象，而且人们在观察各个方向时，红移现象都是存在的，所以人们推测出宇宙正处在一个不断膨胀的状态。把这种膨胀的状态回溯一下，那就会回到一个奇点。我的理解大致是这样，不知道是不是正确。正如也有别人对此质疑一样，我也总不明白，这个大爆炸是怎么发生了？大爆炸宇宙学的观点只是说这个大爆炸发生了，至于为什么会发生，似乎也没人说清楚。我们是不是仅凭观察到的红移现象就能断言一定会有这个大爆炸的发生？除了膨胀、爆炸，所有星体都在远离我们而去这样的解释之外，对于红移还有没有其他的原因和解释？当然，这些我都不知道，但这些可能也许都存在。有时我也胡思乱想，即使现在宇宙是在不断膨胀的状态中，这也不能说明宇宙就一直是处在这种状态中的。正如一颗心脏，有收缩的时候，也有舒张的时候，也许我们看到的宇宙膨胀不过是这个颗大心脏正在处在舒张的时候呢？也许过去和未来它也会有收缩的时候？这也不好说呀。只是我们观察宇宙的时间不过几千年，而且观察到它是在膨胀之中也不过几十年，我们凭什么就认为宇宙就是一直在膨胀，而推论出它是爆炸而来的呢？也许宇宙曾有过收缩状态而我们没有机会观察到而已呢？我的这些胡思乱想也让我对大爆炸宇宙学总是存在疑惑。现在已经有人公开质疑大爆炸宇宙学了，虽然他们的依据也不够完善，虽然他们提出的新理论也有矛盾，但总算有了不同的声音了。这对科学来说是件好事。对于观察到的现象，人们总是能够提出不同理论来予以解释的。不论这样的解释是不是真的符合实际，但总得提出一个暂时说得过去，或者勉强自圆其说的解释。至于将来，这样的解释总会根据新的发现而得到修正，甚至会发生根本的变革。这都无关紧要。科学正是依靠这样的方式在发展、在进步的。第二个问题就是地球气候变暖。自从 80 年代以来，大量的文章都在说，是人类的活动导致了地球大气中二氧化碳含量的增加，从而导致温室效应，而使得地球表面温度在不断升高。美国的《 Popular Science 》大约在 80 年代初就有一篇讨论金星表面温度很高的文章，说金星表面气温达到 400 摄氏度，其主要原因一是离太阳比地球离要近，二是金星表面的大气主要构成就是二氧化碳。那篇文章给了我很深的印象。我不否认人类的活动给地球大气中的二氧化碳含量的增加起到了推波助澜的作用。但是这种推波助澜真的能达到让地球表面气温持续上升吗？地球在其演变史上，有多次气候温暖的时期，也有若干次冰河时期。那时的变暖或者变冷究竟是什么原因造成原，现在似乎也莫衷一是。自 80 年代以来，有那么几年，地球表面的平均气温的确是在一种上升的趋势中，人们可以此为据，断言温室效应的存在，以及人类的活动应该对此负责。但是也有那么几年，地球表面的气温并不是连续上升，有的年份气温还要低于前些年。这当然不能说人类活动就不影响大气成分的变化，但是至少我们对所谓温室效应的现象还有待于我们需要更长时间的观测。美国有部灾难片，名字记不住了，就是说温室效应导致地球部分地区变得更寒冷了，寒潮袭击了北美，导致了一场重大的灾难。也许坚持温室效应说的人们也会据此来坚持认为，温室效应会给人类带来灾难。这种忧患意识当然是必要的。但真的发生这样的现象时，那温室效应还会发生作用吗？我弄不懂。人类的活动虽然对大自然不可能不发生影响，但是至少到今天为止，人类在大自然面前依然是很渺小的，而且恐怕在今后的一个很长的时期，这种渺小将长期存在。我们基本上扛不过大自然。我们需要约束我们人类自身的行为，这一点应该是毫不含糊的。我们不能同意美国为了自身的利益，拒绝在减少大气排放的《京都议定书》上签字的自私行为。但是，我们在对自然现象下结论时，仍然需要慎重、再慎重。; 2668 次阅读|7 个评论

[转载]大爆炸宇宙学遭遇挑战: 热度 1 heitiedan2012 2013-9-20 23:17; 核心提示：英国《自然》杂志网站近日在报道中指出，黑洞的视界是一个球面，宇宙间的任何事物进入该视界内，都是有去无回。在一个更大的四维“体宇宙”中，黑洞可能拥有一个三维视界，或许当这一视界形成时，孕育出了一个全新的三维宇宙。宇宙学家们最新提出的观点向大爆炸理论发起了挑战，他们认为，所谓宇宙大爆炸只不过是四维恒星塌缩所产生的“海市蜃楼”。英国《自然》杂志网站近日在报道中指出，黑洞的视界是一个球面，宇宙间的任何事物进入该视界内，都是有去无回。在一个更大的四维“体宇宙”中，黑洞可能拥有一个三维视界，或许当这一视界形成时，孕育出了一个全新的三维宇宙。和宇宙大爆炸理论说再见？或许，现在到了我们和宇宙大爆炸理论说再见的时候了。宇宙学家们如今推测，宇宙由第四维度的恒星塌缩成黑洞时喷射出的“断壁残垣”组成，这一假设将有助于科学家们解释为什么宇宙从各个方向看起都是如此整齐一致。标准的大爆炸理论告诉我们，宇宙由一个密度无穷大的点（奇点）爆炸而来。加拿大圆周理论物理研究院的天体物理学家尼耶希·阿夫肖迪说：“几乎所有的宇宙学家们都认为，宇宙可能源于奇点。” 但是，没有人知道是什么促成了这一爆发过程：已知的物理学法则无法告诉我们在那一刻宇宙究竟上演了什么样的“剧情”。而且，现有的宇宙学也很难解释，这样暴烈的大爆炸如何产生一个温度几乎完全均匀的宇宙，因为，自从宇宙诞生以来，似乎没有足够的时间让宇宙的温度达到平衡。对于大多数宇宙学家来说,有关宇宙的这种一致性最合情合理的解释是,在时间开始后不久,某种未知的能量（科学家们现在称之为“暗能量”）使年轻的宇宙以超过光速的速度快速暴胀。这样一来，各处温度大致一样的一小块就衍生成为我们今天看到的宇宙。但是，阿夫肖迪强调称：“宇宙大爆炸如此混乱,因此很难厘清是否真的是一块匀质的小片段膨胀成为今天我们看到的宇宙。” 宇宙仅仅是一个三维膜？阿夫肖迪的论文发表在arXiv上,在这篇论文中, 他和同事提到了由包括德国慕尼黑大学的物理学家戈尔·德瓦利在内的研究团队2000年提出的一种假设模型。在这一模型中，我们目前身处的三维宇宙是一张膜，在具有四个空间维度的“体宇宙”中漂浮。阿夫肖迪团队认为，如果这个“体宇宙”包含有自身的四维恒星，那么，有些恒星可能会塌缩，形成四维黑洞，我们身处宇宙中质量庞大的恒星的运作方式也是如此：它们会像超新星一样爆发，将其外层物质猛烈喷射出来，而其内层则同时塌缩成一个黑洞。在我们的宇宙中，一个名为视界的球形表面就像孙悟空画的圆一样，将黑洞限定在其中。在一个普通的三维空间内，视界会吸收二维物体，在黑洞内部制造出一个边界；然而，在体宇宙中，四维黑洞的视界将是一个三维的物体——一个名为“超球面”的形状。当阿夫肖迪团队为一个四维恒星的死亡建模时，他们发现，恒星死亡时喷射出的物质会在三维视界周围形成一个三维膜，这个三维膜也会缓慢膨胀。作者们据此假设，我们生活的三维宇宙或许正是这样的一个膜，而且，我们探测到的膜的生长被认为是宇宙的膨胀。阿夫肖迪说：“宇宙学家们观测到了这种膨胀，并且据此推断宇宙始于一场大爆炸，但这仅仅只是海市蜃楼。” 膜宇宙学是物理学上超弦理论和M理论的一个分支，专门研究宇宙膜。该理论认为，宇宙其实是镶在一些更高维度的膜上。膜理论也研究那些更高维度的膜对我们宇宙的影响。矛盾仍然存在这一模型也自然而然地解释了我们身处的宇宙的一致性。因为这一四维体宇宙在过去可能已经存在了无限长的时间，因此有足够的机会让其不同部分达到平衡，我们的三维宇宙很可能承袭了这种平衡。然而，这一模型也存在一些问题。今年年初，欧洲航天局的普朗克空间天文台公布的数据表明，宇宙微波背景内存在轻微的温度波动。宇宙微波背景是散布于宇宙空间的微波辐射，显示了自大爆炸之后，宇宙在不断冷却的事实。这一观察模型同标准的大爆炸模型和宇宙不断膨胀等预测相吻合。但是，普朗克空间天文台观测到的黑洞模型与现在的黑洞模型偏离了4%。阿夫肖迪表示，他正在对自己的理论模型进行精炼，希望能解决这一偏离。尽管存在着这一矛盾，但德瓦利仍然认为，阿夫肖迪研究团队用这种灵巧的方式来否定宇宙大爆炸模型值得赞扬。德瓦利说：“奇点是宇宙学中最基本的问题，阿夫肖迪团队有望改写历史。” 德瓦利同时也补充道，尽管普朗克天文台的实验结果“证明膨胀是正确的”，但他们也留下了一个问题，那就是膨胀是如何发生的，最新研究或许有助于证明，膨胀是由宇宙通过一个更高维度的现实运动所触发。（来源：《科技日报》记者刘霞）; 1501 次阅读|3 个评论

蛋疼的宇宙学: 热度 8 bugu234 2013-9-4 07:58; 现在是网络时代。有些青年人“发明”了一些好玩的网络词汇，“蛋疼”是其中之一，意思是头疼。这些词汇虽然不能进入科学论文，可是用于网络文章，有一定的幽默感。最近，我在网络联系上一位科学爱好者：赖仲达，他与网友们创办了树芽网（ T R E E 　 B U D S ）、树芽快报、还打算出版《现代科学通论论文集》。他们的工作值得引起科学界的支持和关注。赖仲达写过一篇网络文章，标题是：“蛋疼的宇宙” ，概要地说明了现代宇宙学中的问题。部分摘引如下：宇宙是由一个叫做“奇点”的引力点爆炸而产生的，这是现代物理学的一条公认的猜想。就宇宙膨胀这个事实，以及宇宙微波背景辐射来看，这或许可能是正确的一个结论。然而如果我们仔细研究一下这个思想，大家就会发现我们整个宇宙简直让你蛋疼。让我们先看看这个宇宙的组成部分吧。首先我们知道，整个宇宙所占的部分分别为普通物质、暗物质、暗能量。我们的普通物质在宇宙所占的百分比大约是 4 ％，其余的就是暗物质和暗能量了。暗能量所占的比例大约是 73 ％，暗物质和暗能量占宇宙总物质的 90 ％以上。如此庞大的数据，让我们不免产生一个疑惑：这些“暗”的东西，究竟是什么玩意儿？不幸的是，科学家对这个问题毫无所知。暗能量究竟是什么我们现在还不清楚，暗物质也非常奇妙，现在我们只知道宇宙中的黑洞和中微子属于暗物质。最初暗能量的机制出现在爱因斯坦的广义相对论方程里，这是物理学史上的一大遗憾：爱因斯坦从自己的方程里面带入了一个宇宙常数，使宇宙保持稳定。当然，埃德温哈勃发现宇宙膨胀之后，爱因斯坦追悔莫及的删除了常数项。现在值得一提的是，爱因斯坦宇宙常数项反而或许存在了。因为宇宙产生了暗能量，这表明宇宙常数可能是负数。那么，暗能量当时在爱因斯坦的方程中是一个与引力的产生相互作用的因子，我们可以这么看：引力是负能，暗能量是正能，众所周知，在广义相对论里面整个宇宙是弯曲的，时空的弯曲产生引力。那么，暗能量是产生引力也就是时空弯曲的机制。暗能量是我们宇宙动力的源泉，没有暗能量宇宙就不会产生引力，它是我们宇宙的总动能。然而，如果考虑它是一种正能的话，则又出现了新的疑点。如果把正负两种能量对应着守恒。自然，正负能量的对称对应着能量守恒定律，这是顺理成章的事情。然而，如果我们观测现在的宇宙数据，就会发现根本不是这么回事。根据 1999 年一个天文小组对 Ia 超新星的观测预示着宇宙在加速膨胀。众所周知，加速度对应着一个力，那么就说明宇宙存在一个正能量的力，大过了引力的收缩，使得宇宙加速膨胀。经过认定，这个能量就是暗能量。那么，这样就预示着，宇宙正、负能量压根儿不对称。根据之前的理论，这预示着宇宙能量不守恒。能量守恒定律是不能被违反的，那么，有什么办法可以解决呢？我们可以参考弦理论的机制。弦理论允许能量逃逸到其他宇宙（平行宇宙），导致能量不守恒（暂时），这或许可以解决现在的困难。然而，如果这样的话，那么就表示有一种正能量从其他宇宙逃逸到我们宇宙来，那么这能量就必然产生引力与其抵消。这或许说明，我们宇宙终究被抵消？这就是大抵消理论。关于宇宙终结现代科学有两种方式：大挤压和大坍缩。这两种方式可以看做正能和负能在宇宙大范围内超过另一方而到达极限。然而大抵消理论呢？恰恰位于两者中间，宇宙可能会因为正负能量的守恒而被抵消。这么说来，宇宙就有了三种终结方式。现在我们的宇宙能量是不守恒的，这是一个令人奇怪的事实。这可能暗藏玄机。或许我们的宇宙根本就不是大爆炸产生的，也许 150 亿年前那次爆炸就只是一次平行宇宙膜之间的碰撞。你或许说有什么证据？因为我们发现了许多在宇宙创生时期的大星体，这些星体的年龄很大。并且就现在美国航天局传回来的宇宙微波背景辐射图像，上面出现了一个奇怪的黑洞，有科学家预计这是在大爆炸之前产生的。总而言之，现在科学精确测量的反而失去了说服力，这个宇宙可真够让人蛋疼的。对于不是物理学专业的读者，你们看了上面的文章后，是不是感到“蛋疼”呢？其实，不仅是你们，我这个物理学专业的老学者，也感到“蛋疼”。天哪，那么多奇怪的新名词：奇点、暗物质、暗能量、时空弯曲、宇宙动力、平行宇宙膜、正负能量、大挤压和大坍缩等等。我在这里仅仅说明一点：我们观察到的宇宙是很有趣的、生生不息的各种天体和各种物质运动。仅仅在地球上，物质形态和生物是多种多样的，我们人类是地球上的高级动物而已。上述的宇宙论，是少数物理学家设想的理论宇宙模型，他们为了“修补”千疮百孔的理论体系，人为地创造了许多奇怪的新名词。所以，宇宙没有使人们蛋疼；使人们蛋疼是人为的宇宙学。赖仲达先生的文章写得很好，可是标题应该取为：蛋疼的宇宙学。; 3871 次阅读|7 个评论

建议科学界重视传统哲学中的宇宙学原理: hongque 2013-5-9 09:34; 西方有西方的黑洞理论，中国也有——曾经没有，但现在有了。中国的黑洞有个个性的名字叫“太极”。取这个新名字有三个原因：首先，爱因斯坦不承认黑洞；其次，西方的黑洞理论虽然已经形成了一个体系但是个怪胎；再次，为了显示出中国黑洞与中国哲学文化的联系。中国的黑洞研究将走一条与西方截然不同的道路，整体上是从纯哲学到科学的，先由哲学提出理论观点，然后寻找科学证据证明它。而且，西方的黑洞研究是从外到内的，而中国的黑洞研究将是从内到外。中国的黑洞理论，如相对论建立在光速不变和波粒二相性的基础上一样有着一个固定的前提体系。这个体系，就是道学的世界学原理、宇宙学原理、天体学原理和微观粒子学原理。下面，我们就从四个原理入手，搭起太极的性质框架，然后步步深入，结合西方现有的成熟的黑洞理论和物理学定律以及天文观测证据建立起完善的黑洞理论。一、原理中国的黑洞理论总的来说建立在道学逻辑的基础上，由四个原理组成，一个是世界学原理，一个是宇宙学原理，一个是天体学原理，一个是微观粒子学原理。 1. 世界学原理笔者认为，世界是世界上所有时间和空间的集合，是一个由黑洞为基础单元的多元多次的嵌套结构。下面是一个示意图： 2. 宇宙学原理笔者认为，宇宙即是黑洞，是构成世界的一个相对独立的时空单位。下面是一个宇宙（黑洞）结构的示意图：此图中的三维引力圈套，为一个封闭的圆球面，由总星系构成，可以用基普的黑洞“环猜想”进行划分，即这个圈套，必须要套住任何一个星系，如果有任何星系位于这个圈套之外，就不能称之为三维引力圈套。这个圈套之所以是三维的而不是四维的，是因为它并没有能套住时间，时间在这个圈套处并没有无限膨胀。图中的二维波能量空间，指的是在总星系合引力作用下有着极大时空曲率的空间，在这个空间里不存在微观（原子、分子以及原子或分子的堆积体恒星、行星等）或宏观点维（黑洞）形式的能量，而只存在一维（光子）或二维（各种波）能量，因为所有的点维都位于三维引力圈套之内。这个空间估计不会太大。总星系的引力合起来都没有能够使自身周围的时空发生连光子都无法逃脱的四维引力圈套，是因为在二维能量空间里聚集了不可忽视的质量（能量），我们都知道恒星是燃烧的，燃烧所形成的光和热都是一维或二维状态的能量，这些能量除小部分被天体拦阻外，最终都将穿越三维引力圈套进入二维空间，这些能量和三维圈套里的能量所具有的合引力，大到足够形成连光子都无法逃脱的引力屏障——四维引力圈套，使整个宇宙的闵可夫斯基绝对时空在爱因斯坦的广义相对论下卷曲成一个在时间上绝对独立、在空间上相对独立的“绝对时空”。 3. 天体学原理笔者认为，任何规则天体（即圆球型天体）的核心都是一颗黑洞。这个原理，是为了解决天体之谜而顺便提出的。天体之谜有两个，一个是任何天体的第一阶段（确切地说是第二阶段，第一阶段应该是星云）状态——恒星的形成，另一个是像行星这样的冷死星所具有的无对证结构。所谓任何天体的第一阶段状态，是指经科学家在“大爆炸理论”引导下提出的任何非恒星天体都是恒星燃烧完然后冷却或坍缩的结果。既然恒星是第一状态，那么就很有必要弄清楚恒星的起源。我们知道，构成恒星的基本元素是大量的氢，而氢元素如果要在“广阔无边”的宇宙中在引力作用下实现紧密团结，最好的解释是里面有一颗黑洞。不然的话，氢元素会在无引力状态下向无边的宇宙空间迅速扩散膨胀，永远也无法团结成一颗恒星。如果算上氢元素在摩擦生热甚至发生聚变效应下对周围空间产生的爆炸（发散）效果，这种凭借自身引力实现团结的猜想就更加站不住脚。当然，这还是在不考虑氢元素来源的前提下，如果把这个来源也算上，那么就更加需要一颗黑洞。西方宇宙学理论认为氢元素来源于初始奇点的爆炸，而道学的黑洞理论将使这个说法更加完善和合理。然后，是冷死星的无对证结构。所谓的“对证”，是指当一个固态球体的一端下陷时另一端会突出的痕迹。下面是对证示意图：　　以行星为冷死星代表，地表的大面积无对证塌陷在行星上是普遍的，比如说月球上就有“海洋”，其他的几大行星也有“海洋”。这样的东西，很有可能是地心黑洞的吞噬产生的大规模的地表下沉。传统的天体结构无法解释天体物质“死无对证”的现象。比如地球，７０％的表面发生了塌陷，却不知道那些土都到哪里去了。 4. 微观粒子学原理道学微观粒子学的原理是：微观粒子由一维能量按照圆规律循环积聚而成。这个原理的提出，是为了解释氢物质的起源，解决一维能量和三维能量的衔接。在后面将有专门的章节进行讲述。从这四个原理中，我们可以得到几个重要的拓展结论： 1. 我们所生存着的这个世界的时空是多元多次的； 2. 我们生活在某一个级别层次上的一个黑洞里面，过去是，现在是，未来也是（西方的宇宙大爆炸理论就此流产）； 3. 太阳、地球、月亮、白矮星和中子星的内部都是一颗太极，是一个独立的宇宙，换句话说，便是“内藏乾坤”。贸然提出这四个原理，让人难以接受，但请读者朋友保持一点耐心和对中国哲学的信心。下面，我们来看看黑洞的真面目。; 个人分类: 我猜|50 次阅读|0 个评论

宇宙学和全球图书、学科分类体系统一: renxiuhong 2013-5-8 14:41; 宇宙学和全球图书、学科分类体系统一　　　　　　　宇宙大学校长　任秀红宇宙指包括一切事物在内的整体存在。对宇宙的认识就是宇宙学，对宇宙中各部分事物的认识就是各门具体学科。宇宙由各部分具体存在的事物组成，各部分具体事物共同组成宇宙整体，最重要的是，各部分具体事物之间既相互独立又相互关联，是一种井然有序的排列组合，即存在着严密的逻辑联系。宇宙学包括对各部分具体存在事物认识的各门学科，各门学科共同组成宇宙学整体，即各门学科都是宇宙学的一部分，各门学科之间也都存在着严密有序的逻辑关系，而不是随意的排列组合关系。如天文学应属于宇宙学的一部分，而不是相反。中国现在的学科分类国家标准将天文学作为一级学科，将宇宙学作为天文学一级学科项目下的二级学科，从逻辑上看是错误的。以此类推，现在中国的学科分类国家标准和图书分类标准也都很混乱，不符合宇宙存在的逻辑。国外的学科分类标准和图书分类不了解，是否也有不合理之处，也应改善？信息时代，地球人各国之间的图书和学科交流也越来越多，如果按照宇宙规律形成一个全球统一的图书和学科分类体系，地球人在国内外的学习是否都会更合理？地球人对宇宙学及其各门具体学科的学习认识也会更清晰，认识世界和改造世界的实践也会因此而更合理，实现天人健康、人人安乐的目标？假如有一道填空题或列举题，测试人的身体结构由哪几部分组成。如果是一个头脑清楚的人，会从大的方面讲，有头、身躯和四肢等部分构成。按照这样的视觉习惯和逻辑联系记忆，会很容易记忆和认识人的身体结构。但是如果一个小孩子或者一个头脑不清楚的人，认识不到各部分的逻辑联系，只是机械地记忆，答案可能是头、四肢和身躯等，也就是随意排列组合，打乱各部分的逻辑联系，结果可能出现遗漏，也可能出现其它错误。图书和学科分类的道理也一样。宇宙是最大的存在，包括了其它一切存在，所以宇宙学应该是容量最大的学科，包括天文学、地球学、人学等。人学又包括社会学、政治学、经济学、文化学、教育学、语言学等等。大概的逻辑如此，更细的划分需要进一步思考。一家之言，请多批评指教。; 个人分类: 宇宙学|4231 次阅读|0 个评论

《宇宙学》温伯格著向守平译: 热度 1 ustcpress 2013-5-7 11:47; 出版日期：2013年3月出版社：中国科学技术大学出版社正文页码：468页（16开）字数：630千定价：90.00元编辑邮箱： jhduster@ustc.edu.cn （欢迎来索要目录、样章的PDF）出版社官方淘宝店： http://shop109383220.taobao.com 原著信息书名：Cosmology 原作者：Steven Weinberg 原出版社：牛津大学出版社，2008年【内容简介】本书介绍了当代宇宙学研究的模型和用到的公式，内容详尽，论述严谨。全书分为两部分，每一部分均可作为一个学期研究生课程的教材。第一部分讲述宇宙学的各向同性和均匀性，第二部分则介绍了对各向同性和均匀性的偏离。本书详细推导了各宇宙学现象的详细解析解，而不是简单罗列数值计算的结果。本书包括了宇宙学的最新进展，对复合、微波背景辐射的极化、轻子合成、引力透镜、结构形成、多场暴胀等专题做了详尽的讲解。本书还引证了大量当前的研究工作，附录部分简要介绍了广义相对论，详细推导了宇宙学演化中用于描述光子和中微子的相对论性波尔兹曼方程，书末附有习题集。本书可作为理论物理、天体物理高年级本科生、研究生教材，也可供从事宇宙学、天体物理和理论物理研究的科研工作者阅读。【译者简介】向守平， 1945 年生，北京大学本科，中国科学技术大学研究生。中国科学技术大学天文学系教授，国家级教学名师。曾出版译著《引力与时空》以及《天体物理概论》《宇宙大尺度结构的形成》等著作，深受学生和读者欢迎。【作者简介】 Steven Weinberg, 得克萨斯大学 Josey Regental 科学教授 ,1979 年诺贝尔物理学奖得主。笔耕不辍，所著《引力和宇宙学》（ Gravitation and cosmology ）和三卷本的《量子场论》（ The Quantum Theory o Field ）为经典著作。他为一般读者写的书有《最初三分钟》（ The First Three Minutes ，已译成 23 种文字）、《基本粒子与物理学定律》（ Elementary Particles and the Laws of Physics, 与费曼合著）、《终极理论之梦》（ Dreams of a Final Theory ），以及文集《仰望苍穹：科学和它的文化对手》（ Factring UP: Science and its Culmral Adversaries ）等。最近又出版了新作《量子力学讲义》（ Lectures on quantum mechanics ）。; 个人分类: 优秀译作|10298 次阅读|3 个评论

1 2 3 456 下一页

帐号		自动登录	找回密码
密码			注册

关闭 安全验证

标签: 宇宙学

相关日志

关闭安全验证