|
解析天文学如何验证假设条件下的宇宙模型 解析天文学网络公开课 第五讲：动平衡状态宇宙模型及其验证 周坚/2014年12月15日 在上一讲中，我们假设在真空中的光传播距离有限这种情况成立，从观测的角度、存在的角度和平衡的角度这三个方面给宇宙下了一个确切的定义，即宇宙是一切物质存在，在强相互作用力、电磁相互作用力、弱相互作用力、万有引力，这四种基本自然力的相互作用下，在宇宙学尺度上至始至终保持一种动平衡状态的一个自然统一体，而从观测的角度来看，就是相对观测者对宇宙进行观测所反映出来的可观测宇宙和不可观测宇宙的总称。现在，我们有充分的理由可以将这个宇宙定义看成是一个宇宙模型，就称之为动平衡状态宇宙模型，并迫切希望知道这种宇宙模型是否正确，但我们该如何验证它呢？我们知道，从实际的星空观察之中，我们获得了宇宙的一致性原理、均匀性原理和各向同性原理这样三个有关宇宙的基本假设，我们称之为宇宙学原理。在这一讲中，我们就以宇宙学原理为依据，对这个动平衡状态宇宙模型进行验证，判断它是否在理。 §5.1 从宇宙的一致性原理来验证 在宇宙学原理中的第一个有关宇宙的基本假设就是宇宙的一致性原理。 宇宙的一致性原理，它是这样的一个最基本的假设，即假设我们人类所熟知的物理定律，它们普遍适用于宇宙的任何一个角落。 从我们给出的宇宙定义来看，宇宙的任何一个角落的一切物质存在都是引力、电磁力、弱相互作用力和强相互作用力，这四种基本自然力相互作用而趋向平衡的运动结果，即便是在整体上（也就是说在宇宙学尺度上）也是如此。 由此可见，在解析天文学中，我们定义的宇宙是一切物质存在，在强相互作用力、电磁相互作用力、弱相互作用力、万有引力，这四种基本自然力的相互作用下，在宇宙学尺度上至始至终保持一种动平衡状态的一个自然统一体，这完全满足宇宙的一致性原理 §5.2 从宇宙的均匀性原理来验证 宇宙学原理的第二个有关宇宙的基本假设就是宇宙的均匀性原理。 宇宙的均匀性原理，它是这样的一个最基本的假设，即假设宇宙的物质是均匀地散布在整个宇宙内。 从我们给出的宇宙定义不难发现，从观测的角度来看，宇宙就是相对观测者对宇宙进行观测所反映出来的可观测宇宙和不可观测宇宙的总称，这充分说明，宇宙的可见与不空间之分是相对观测者而言的，而与观测者在宇宙的任何空间位置没有任何关系，这就从整体上证明宇宙的物质确确实实是均匀地散布在整个宇宙之中。 由此可见，在解析天文学中，我们定义的宇宙是相对观测者对宇宙进行观测所反映出来的可观测宇宙和不可观测宇宙的总称，这完全满足宇宙的均匀性原理 §5.3 从宇宙的各向同性原理来验证 宇宙学原理的第三个有关宇宙的基本假设就是宇宙的各向同性原理。 宇宙的各向同性原理，它是这样的一个最基本的假设，即假设无论我们向宇宙的任何一个方向去观测，其所观测到的结果都差不多。 从我们给出的宇宙定义来看，宇宙作为一切物质存在，在强相互作用力、电磁相互作用力、弱相互作用力、万有引力，这四种基本自然力的相互作用下，在宇宙学尺度上至始至终保持一种动平衡状态的一个自然统一体，而从观测的角度来看，就是相对观测者对宇宙进行观测所反映出来的可观测宇宙和不可观测宇宙的总称，这充分说明，宇宙，它至始至终保持这种动平衡状态与观测者对它进行观测与否没有任何关系，你观测者从任何方向或在任何宇宙空间位置上去观测它，其观测结果都不会出现多大的差异。 由此可见，在解析天文学中，我们定义的宇宙是一切物质存在，在强相互作用力、电磁相互作用力、弱相互作用力、万有引力，这四种基本自然力的相互作用下，在宇宙学尺度上至始至终保持一种动平衡状态的一个自然统一体，而从观测的角度来看，就是相对观测者对宇宙进行观测所反映出来的可观测宇宙和不可观测宇宙的总称，这完全满足宇宙的各向同性原理 §5.4 验证结论 通过宇宙学原理，即宇宙的一致性原理、均匀性原理和各向同性原理对解析天文学给出的宇宙定义，即宇宙是一切物质存在，在强相互作用力、电磁相互作用力、弱相互作用力、万有引力，这四种基本自然力的相互作用下，在宇宙学尺度上至始至终保持一种动平衡状态的一个自然统一体，而从观测的角度来看，就是相对观测者对宇宙进行观测所反映出来的可观测宇宙和不可观测宇宙的总称，它完整满足宇宙学原理，并获得如下结论： 1、宇宙中的一切物质，其物质密度无论如何都不可能达到无限大的极端存在状态。 2、宇宙中的一切物质，其物质密度无论如何也不可能达到无限小的极端存在状态。 |
|
|
