线胀R-W球面宇宙模型的观测验证

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线胀Robertson-Walker球面宇宙模型的观测验证邓晓明2016年8月2日[e-mail]摘要：分析表明线胀R-W球面宇宙模型符合近30年星系红移巡天所积累的大样本数据，也能对目前悬而未决的天文现象给出一种合理的解释。根据“极点效应”，尝试对2.73K宇宙微波背景给出一种合理的解释。关键词：R-W度规，大尺度时空，星系红移分布，红移周期性，暗物质，宇宙微波背景前言

笔者在1992年提出了线胀3维超球面宇宙模型[1][2]，于2005-2008年期间，对其进行了部分修正，纠正了一些错误（注：[1]~[5]的红色标注为，文中尚有未更正的错误，参阅“附件1-刊误表”），并给出了由这种球面宇宙几何性质所决定的，“天球”及“极点”概念及相关公式[3][4][5][6][7][8][9]。本篇将概括性地介绍：由笔者的这两个原创性发现的具体计算和运用，展示该模型能够拟合近30年来天文观测所积累的大量原始数据，并对目前悬而未决的天文现象和未解之谜，给出一种合理的解释。本文不给出相应公式的具体推导过程，只注明其出处，直接写出。本文大部分内容都摘自于笔者之前的论文，或我最近整理的，于2008-2010年期间，所写的系列博文的“汇集”[10]（PDF格式）。小部分内容则是一种新的尝试，如根据“极点效应”，给出对2.73K微波背景的另一种解释。笔者计划，对这些新的

尝试内容要专题写论文进行深入分析和完善。对之前的论文及文章，也要整理成刊误后的系列文章，尽可能让更多感兴趣的朋友全面系统地了解这一模型。因为满足宇宙学原理的时空度规必为R-W度规。按照科学的分类方法，所有以宇宙学原理为前提假设的宇宙模型，都应该归类在Robertson-Walker宇宙的名目之下。因此，线胀3维超球面宇宙模型，归类为：线胀Robertson-Walker球面宇宙，或简称“线胀R-W球面宇宙”。其本质是，kttR?)(为线性函数时的R-W球面宇宙。其中)(tR为宇宙半径，k为时空当量常数，t为宇宙时。有趣的是，该模型给出了宇宙整体时空关系，即宇宙的空间膨胀缘于宇宙时间t的自然增长。这或许是我们所生存的，可观测物理宇宙的自然时空整体结构。

在介绍正题之前，似乎有必要澄清两个问题：（1）笔者自认为，将宇宙分为“哲学宇宙”和“物理宇宙”[10]（127页）具有一定的合理性。目前学界对此没有界定，即不论在哲学著作中，还是针对某一具体模型的讨论中，

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都将这种空间（宇）和时间（宙）、物质、能量及信息等无所不包的统一存在“整体”，笼统地称为宇宙。笔者认为，若将这种宇宙称为“哲学宇宙”或许更为恰当。从实验科学的角度上讲，“哲学宇宙”似乎是不能被完全检验的。然而，“哲学宇宙”应该具有结构和层次，那么所谓的“无限”到底是结构、层次上的无限？还是专指空间（包括时间等）上的无限？笔者认为，我们所生存的“物理宇宙”是“哲学宇宙”的某一结构或层次上的划分，是可被观测检验的。宇宙学原理仅仅是针对“物理宇宙”所做出的工作假设。（2）仅凭宇宙学原理我们就可以构建运动学宇宙模型，其度规为R-W度规。事实上，“常曲率空间假设”已经强行规定了宇宙整体空间的三种可能形态。形象地说，我们按照宇宙空间是均匀的，各向同性的假设，只能在数学上选择三种，整体时空拓扑不变的（空间为

球面、双曲或平直）“盒子”。请注意：至此与广义相对论根本没有任何关系！如果对场方程引入宇宙学原理条件，则相当于将“相对论性物质”均匀地放入这三个“盒子”之中，最后还要视这些物质的“多少”来决定哪个“盒子”是我们宇宙的空间形态。显然，这在逻辑上是说不通的。此外，号称无所不能的“相对论性物质”，既然能影响时空属性，及一切物理过程，能决定选择三种空间流形的一种，为什么不能改变宇宙整体时空拓扑？而只能拓扑不变地驱使其膨胀或收缩。显然，与实际物质（如恒星）存在的球对称及轴对称条件不同，宇宙学原理不能作为引力场方程的边界条件。F.J.Tipler甚至证明[11]，引入这一条件后，如果将牛顿引力论用几何语言演绎，得出的模型严格等同于Friedmann模型。显然宇宙学原理与广义相对论不相容。这也是为什么该模型目前已漏洞百出，四面楚歌的根本原因。如该模

型面临“暗物质”及“暗能量”困难，视界与平直性困难，与近几十年所积累的大量观测数据相矛盾，及解释不了已观测到的大量，大尺度上的周期性现象等问题。1.天球、相应公式及观测验证线胀R-W球面宇宙不存在视界。笔者给出了，在该球面宇宙中，作为观察者（任意行星上的智慧生物）所能体验的“天球”概念[6][8]，也可参阅[10]（21-26页），并据此推出所能观测到的“星系分布密度公式”[6]???2sin2Nddn?(1.1)由(1.1)式，结合笔者推出的坐标?（角距离）与红移z的关系式)1ln(z?????，可以

较精确计算出，由观测所得到的Blantonatal扇形红移空间中，著名的“星系长城”所在的红移位置079.0?z[6]。参见下图，很多以往文献给出的统计值为：08.0?z。

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根据(1.1)式及相应公式，能够拟合Gottetal根据大样本SDSS巡天观测数据所绘制的，著名的星系呈周期性分布的“宇宙地图”，参见下图，计算出三个波谷的红移位置：?z0.000，0.229及0.510[8]；以及两个波峰的红移位置?z0.108及0.362[8]或参阅[10]（27-37页）。下面“宇宙地图”中，（红、蓝色的）红移值及下半部的曲线，是笔者计算后添加的。

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如果将观测数据绘制成，纵坐标为星系数，横坐标为红移z，则有下图

这张图也是根据SDSS数据绘制的。波峰和波谷的（红色）红移值是笔者计算添加的。此外有许多学者通过各种分析，发现这种周期性是客观存在的。如澳大利亚学者JohnG.Hartnett指出哈勃定律只是在近距离符合观测，在大尺度上失灵。其通过对SDSS及2dFGRS巡天数据进行傅里叶分析，得到的结果是星系在红移距离上的计数结果具有周期性。其论文中的两张图的波峰及波谷位置与上图一致[12]。显然，这种星系分布的周期性是证伪，所有以广义相对论为基础所构建的动力学模型的观测证据。笔者认为，大样本SDSS巡天观测数据，要比以往任何局部或个别观测数据的稳定性和可靠性都要高。铁证如山，SDSS数据似乎显露了“线胀R-W球面宇宙”的几何特征。笔者期待令国人骄傲的LAMOST的巡天结果。其要比SDSS及2dF巡天强大得多，据说要

超出一个数量级。笔者坚信LAMOST所获取的观测数据会更明确地显示笔者所给出的上述波峰及波谷的红移值。甚至期待其高精度的数据会对笔者预测的“宇宙指纹”[9]进行验证。面对近几年所积累的，与正统宇宙模型相左的巨量观测数据，及学界不正常的现状。曾经的国际天文学联合会主席CatherineJ.Cesarsky[13]在即将离任时，借美国《科学》杂志记者采访之机，告诫全世界的年轻学者：不要被你们的前辈（学者）洗脑了[13]。2.极点效应、相应公式及所能解释的天文现象和未解之谜笔者给出了“线胀R-W球面宇宙”几何光学所固有的“极点”概念[4][5][6][8],或可参阅[10]（21-26页）。极点效应遍布宇宙时空，与观察者无关（每一个天体都有其对应的极点）。

并推出了“谱视亮度公式”[4][6]????2/200sin??el(2.1)其中0?为常数，其与源（天体）的谱绝对亮度L（谱辐射功率）线性相关[6]；0l为谱

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视亮度（地面观察者单位镜面所接收到的谱功率）；?为红移周期参数，也为常数。“谱视亮度公式”(2.1)有着一些令人震撼的奇妙作用。如当??n?（...3,2,1?n），都能致使??0l。这显然不是真实情况，而是奇点所导致的纯粹数学结果（类似牛顿万有引力公式2rmMGF?，当0?r时，??F的情形）。真实的情况应该是，虽然0l可能具有很大的值，但其极限为Ll?0，因为存在各种衰减。我们称??n?（...3,2,1?n）为相对于地球所在位置的极点。如果在这些极点附近或极点位置上存在天体（恒星或星系），由于球面宇宙的空间透镜作用，会产生许多奇异的天文现象，笔者称其为“极点效应”。由此似乎可以解释，很多悬而未决的问题[10]（15-18页）。如：2.1类星体的巨能之谜及与其成协的亮星系

在线胀Robertson-Walker球面宇宙中，由于存在类似于透镜的“极点效应”，光度距离只能是一种局域的近似概念，在宇观尺度上不再成立。笔者认为，所谓类星体，是各个极点??n?（...3,2,1?n）附近的古老天体（如恒星等），被“极点效应”放大后，所产生的光学假象[3][4][5][6][8]，或参阅[10]（17-20页）。每一个极点附近的古老恒星（类星体）都归属于某个星系或星团，而这些星系或星团又属于某个星系团，因为古老恒星（类星体）所在星系也距极点较近，其亮度也会被极点区域的空间透镜效应放大。笔者认为，这反映在观测上就是类星体与亮星系成协的现象（参见褚耀泉与朱杏芬老师的论文[14]）。2.2类星体红移的周期性

极点的周期为?，各个极点??n?（...3,2,1?n）附近都有可能存在古老恒星，所以类星体的周期性分布是能够被观测到的。瑞典天体物理学家K.G.Karlsson，在上个世纪70年代，根据类星体观测统计结果得到著名的Karlsson公式206.0)1ln(???z，也被笔者从理论上推出[1][2][3][6]，也可参阅[10]（10-16页，及38-40页）。笔者也称其为“红移周期公式”。这在本质上说明，线胀Robertson-Walker球面宇宙模型，符合类星体分布周期性的观测统计结果。2.3暗物质笔者认为“黑洞是什么”是一个无法通过观测判定的命题。从实验科学角度上看，不是

一个科学命题。因为对观测到的同一个天文现象，不同的理论有不同的解释。如现今观测到的所谓“黑洞”，其观测事实是：观测到一些在某“看不见的小区域”周围轨道上的恒星或

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超高温气体案例。标准模型将“看不见的小区域”解释成“数学或物理黑洞”，而线胀R-W球面宇宙可将这种“看不见的小区域”解释为，某古老恒星或星系核在某极点处所形成的“引力虚像”。事实上黑洞概念一经提出就曾遭到爱因斯坦本人的反对，如他曾说过：“真实物理世界不存在施瓦西奇异性。”[10]（53页）。霍金于2014年投在arXiv上的一篇文章[15]中指出，不存在以往所认为的事件视界，因此传统意义上的黑洞不存在，仅存在所谓“灰洞”。而面对大的媒体时，他更是直截了当地说“黑洞不存在---至少不像我们认为的那样”[16]。事实上，黑洞是否真实存在？一直都是学界争论最为激烈的焦点之一。在此情形之下，LIGO通过“观测”两个“黑洞”合并发现“引力波”的报道的可信度是可想而知的[17]。“极点效应”不仅体现在光学（电磁波）上，而且也能体现在引力上。在说明这一问题

之前，我们有必要澄清，“引力波以光速传播”仅仅是爱因斯坦广义相对论的一种推测，并没有被证实。引力的本质仍然是未解之谜。因此最一般的假设是，引力的传播速度与光速不同。笔者认为，暗物质有可能是各个极点??n?（...3,2,1?n）附近或极点位置上的古老星系（或其它天体）所产生的多重“引力虚像”的一种叠加效应[7]或参见[10](111-112页）。这种“引力虚像”也应该是造成引力透镜效应的原因之一。由于作为暗物质源的古老恒星或星系本身有本动，所以暗物质的分布也应该有相应的变化。笔者认为，所谓“暗能量”是在宇观尺度上滥用“光度距离”概念，根据正统宇宙论所做的一种臆测，不是真实的存在。2.4“超新星爆发”

有学者，WolfgangHillebrandt等撰文《如何引爆一颗恒星》[18]，指出：恒星自身很稳定，靠自身的物理机制引爆自身是不可能的。所谓“超新星爆发”是在观测到这一天文现象之后，为了给出解释，根据我们所掌握的核爆知识，人为设计的一种“宇宙巨型炸弹”。如果WolfgangHillebrandt等的分析没有错误，那现在超新星理论将要面临巨大的挑战。然而“超新星爆发”这一天文现象是客观存在的，如何解释？参见(2.1)式，“极点效应”似乎能够给出合理的解释。在线胀Robertson-Walker球面宇宙中，任何一个足够古老的天体（例如一个恒星或星系核），都会形成若干个“光学（电磁波）焦点”和“引力焦点”，笔者曾统称这两个焦点为“死亡焦点”。如果某一“现代”天体落入“光学焦点”，会被巨大的光能点燃引爆。这或许是“超新星爆发”这一天文现象的本质原因。如果落入“引力焦点”，

则会被巨大的引力撕碎。当然，这取决于古老恒星、星系核或星系时空间隔的远近、衰减程度，及其本身的物理性状等综合因素。如果能量不够，对落入其“死亡焦点”的天体而言则可能会产生其它类型的天文奇观。

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2.5宇宙微波背景现有教材[19]中不难查到相关证明，假设尺度因子与宇宙时的关系为pttR~)(，当1?p时的模型不存在粒子视界，如本篇所讨论的线胀R-W球面宇宙，因为kttR?)(，所以不存在视界；如果1?p则存在视界，如大爆炸模型的辐射为主及物质为主各时期的)(tR分别为2/1~t及3/2~t，所以该模型存在粒子视界困难。可以说，这个困难对于该理论在物理逻辑上是致命的。因为视界困难与宇宙学原理不相容，具体说也是对，号称大爆炸理论验证支柱的“2.73K微波背景现有权威解释”的全盘否定。因为辐射与物质退耦之前存在尺度更小的

粒子视界，这意味着广泛存在非因果关联区。在所谓“等离子体汤”中各个非因果关联区域之间不能通过“碰撞”来达到热平衡，因而不能表现出同一的系统温度。其本质是没有达到热平衡的机制。这一点直接导致两个不容忽视的严重问题：一是不能解释现在视界尺度（仅该模型意义上的）天球上微波背景在大尺度上的各向同性问题；二是没有热平衡机制的模型本身就是一个病态的物理标本，又何以套用热平衡状态下的黑体辐射定律来解决问题？笔者认为，仅凭这一点就足以淘汰大爆炸模型。具有黑体性质的2.73K微波背景是各种探测器在我们地球周围探测到的客观事实（说其充满整个宇宙空间仅是大爆炸模型的一种臆测）。如何解释？目前仍然是未解之谜。虽然，线胀R-W球面宇宙模型没有视界困难，似乎符合现在流行的解释，即类似于大爆炸的剧情，

但难逃后面将要叙述的平直性等困难。在此笔者将根据“极点效应”给出一种新的解释（仅做梗概介绍，计划另写一篇文章，再做详细的分析）。天体物理学家将恒星及太阳视为黑体，是因为其光球不断地从下面的对流层吸收能量，同时又在不断地发射能量，这种机制使光球处在热动平衡状态。因此，作为一定距离以外的观察者，才可测得其能谱分布，进而根据黑体模型找到对应的温度。例如，根据实验，测得太阳光球的电磁辐射强度在波长上的分布，很好地对应温度为~5700K的黑体谱分布。笔者认为，微波背景很有可能是极其古老恒星的视频。只不过，其拍摄的“角度”与我们的常识及经验不同。是我们地球落入这个古老天体的“光学焦点”区域所能看到的一种景观。从视错觉上来讲，相当于将这颗古老天体的外表皮（光球层）翻过来，构成一个假想的球面（即

将原来的表皮外侧变成该球面的内侧）。我们地球则处在该假想球面之内的某处。这是由3维超球面宇宙特有的几何性质所引起的一种光视觉效应[4][6]。参见图2.2，如果降维，用2维球面作比喻，似乎容易理解。想象家中的地球仪表面（2

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维球面，相当于2维宇宙空间）。

如果南极点有一观察者，在北纬800处放一个与该纬线重合的圆环（1维球面，相当于1维光球层），我们知道光子沿经线（测地线）运行，如果不考虑衰减等因素，那么南极点的观察者很难判断，那个圆环是放在了北纬800处，还是南纬800处？该观察者会产生这样的视错觉，那个真实圆环的外沿，是他所看到的圆环的内沿。显然，如果那个观察者不是刚好在南极点S处，而是在其附近，只要不超出南纬800，并以一定的速度相对南极点S“缓慢”运行，其所看到的情形与上述情形基本类似，但看到的1维光球（圆环）的亮度要有一定系统性的微小变化和偶极性。我们不妨进一步来考察笔者这一设想在逻辑上的可信度，或逐条排除其不可行性：2.5.1概率角度上的分析

如果我们承认宇宙空间膨胀，星系总数N不变，那么，在线胀R-W球面宇宙中，越早期的恒星（或星系）的数密度就越大，我们落入极早期古老恒星（或星系）的“光学焦点”或“引力焦点”的概率也就越大。不能排除我们地球本来就是处于这种，由这些古老恒星或星系的极点效应所带来的复杂宇宙背景环境之中（这或许就是保持现有宇宙整体结构和秩序的一种机制。类似的情形，如不同层次上，稳定的太阳系及原子结构等）。只不过这些古老的引力及电磁波经过漫长的历史时空距离，及各种干扰后，已经衰减到不足以伤害我们的程度（或许恰恰相反，这正是我们所赖以生存的条件之一）。2.5.2大尺度时空几何角度上的分析

解R-W度规可得：zRR??10[19][20],由线胀R-W球面宇宙可知，ktR?[1][3]将其代入前式得

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zttRR???100(2.2)其中0R为现在0t时的宇宙半径，R为任意t时的宇宙半径。因为线胀R-W球面宇宙的固有距离为?RDp?，可以利用该距离来估算某个恒星的实际尺度与其观测尺度之间的关系。

参见图2.3-(a)，注：图中的三个球形只是示意，我们实际关心的仅为ef及gh弧长，t时刻，在某恒星直径D两端（世界点e及f）发射的两个（同时性）光脉冲，在0t时刻同时被两个接受器（世界点g及h）接收到，该恒星的观测直径0D约为g点至h点的空间距离（固有距离）。由于D及0D与R及0R相比都是小量，故可设???RD及ghRD?00?。下面证明????gh。根据笔者之前得到的红移公式[1][3])1ln(ln0zttck????(2.3)

将图2.3-(a)所示参数代入可得ttckeg0ln??及ttckfh0ln??，由此可知fheg???。由图中几何关系可知egehgh?????，将fheg???代入得????????fhehgh。再将???RD及?????000RRDgh代入(2.2)式得zDD??10(2.4)

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显然，由于宇宙时间增长，空间膨胀，该恒星的观测尺度被放大了。如果说(2.4)式表达的是两个同时性事件的发生和观测之间的空间（固有距离）关系，那么线胀R-W球面宇宙还有两个同地事件的发生和观测的时间间隔（寿命期或周期）关系。参见图2.3-(b)，某发射体在t及tt??以时间间隔t?发射两个光脉冲，在0t及00tt??时分别被某接收器接收到，接收周期为0t?。将图中的参数代入(2.3)式可得ttck0ln??及ttttck?????00ln?。比较该两式可得tttt???00，将其代入(2.2)式得[1]ztt????10(2.5)

显然，由于宇宙时间增长，空间膨胀，观测到的该时间间隔（周期或寿命期）也被放大了。笔者认为，公认的，微波背景能谱波长的红移值1500~1100?z[20]的估算，值得商榷。其将宇宙“整体空间”简单地看成一个封闭的大盒子，然后认定这个大盒子是在做绝热膨胀，套用我们在地面取得的热力学定律，经过分析取舍最终得到关系式RTTR?00[19][20]，将其代入(2.2)式，整理后得10??TTz。这里0T为微波背景的温度2.73K，T为盖莫夫等人估算的早期炽热宇宙退耦时刻的辐射温度3000~4000K（该温度也等于当时的物质温度，请注意其比现在恒星表面的温度低很多）。笔者在此只提醒读者思考：在具体工程应用中，理想气

体模型是对实际气体的一种抽象，其条件也是很苛刻的，而现在的宇宙学界却将其套用在宇宙“整体空间”内的辐射和物质上。不过，为了给出直观概念，我们姑且就用最小的红移值1100?z来进行估算。因为恒星的尺度大小不均，如果用太阳及比太阳直径大1600倍（网上初查的最大恒星）的恒星尺度来做估算，即假设那棵微波背景源（古老恒星）的实际直径D在1.4106~2.24109km之间。由(2.4)式可得，这一古老恒星的观测尺度0D在1.5410

9~2.461012km之间。参见图2.4，假如作为“微波背景源”的那棵古老恒星的球心所在极点的像为P点，我们不妨称，其像的半径2/0D以内的球形区域为极点区域。如果地球落入该古老恒星的极点区域的r处，并以瞬时速度v相对极点的像P做不规则曲线运动。我们可以大致给出地球沿直径穿越该球形阴影的时间范围。如果估算速度以，对3万颗左右恒星相对地球的平均视向速度20km/s为基准，假设其切向平均速度也为20km/s，则skm/28.28202022???v（注：笔者设想的是相对位置及速度两个因素，与现有的计算仅考虑速度因素的多普勒效应

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不同。注：在此主流学者又将微波背景当成绝对参考系，这与广义相对论模型相矛盾）。由v/0D，可估算，地球沿直径穿越该球形阴影的时间范围为1.73~2758.34年。也就是说，假如那棵古老恒星的尺度与太阳一样，我们地球沿直径穿越它的极点区域需要大约1.7年；假如那棵古老恒星的尺度比太阳大1600倍，地球穿越它的极点区域需要大约2758年的时间。显然，介于太阳及这颗巨大恒星中间尺度的恒星比比皆是，微波背景被发现至今也只有60多年的时间（据传前苏联无线电工程师，于上世纪50年代首次探测到），因此我们不能在穿越时间上否认，笔者这一设想的合理性。

一般情况下，地球相对P点做不规则曲线运动，真正走出微波背景辐射阴影（极点区域）所用的时间可能还要漫长（当然也可能更短）。此外，如果假设那棵古老恒星的表面温度与太阳相当，大约为KT5700?，对普朗克黑体辐射定律求极值可得nmm510??，因为实测的微波背景的mmm8.10??，那么估算的红移值将为3528/)(0???mmmz???。显然用该红移值重复上述过程，地球沿直径穿越该极点区域的时间范围则为5.49~8858年。如果笔者这一设想成立，地球总有走出极点区域（阴影）的那一天，如到达图2.4的B点处（此时或许处在宇宙整体辐射背景之中，不一定呈黑体谱）。或许这种走出，走进，会呈现某种周期性。当然，还有另外的可能，即地球还没有走出这个阴影，又落入了与其它古

老恒星所随行的“光学焦点”或“引力焦点”区域之中。2.5.3物理角度上的分析

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微波背景辐射的观测事实为：温度为2.726±0.010K的黑体谱，波长在?~0.1cm附近，总体上辐射强度的涨落小于0.3%。存在偶极各向异性，在赤经11.3±0.1h，赤纬4±2°的地方温度略高，在相反的方向温度略低，其变化大致符合余弦曲线（俗称天空大余弦）。如果扣除各种干扰因素的影响，则具有高度各向同性，温度涨落幅度的数量级在10-5左右。

图2.5-(a)及(b)，分别摘自于MaxTegmark等发表于2003年的论文[21]及NASA新闻网2013年报道的插图[22]。显然，引用的该两图的精度不够做严格分析，在此仅做示意性说明。2.5.3.1宇宙微波背景是一个变化缓慢的动态视频如果笔者的设想成立，宇宙微波背景有可能是一个随其源缓慢变化的动态视频，而不是大爆炸理论所陈述的“被冻结的最后散射面”的静止照片（即使该理论成立，也应该是动态的，参见后文要提及的刘辽及赵峥的陈述[19]）。显然，目前WMAP与Planck探测器的数据采集方式深受大爆炸理论的影响。如根据WMAP探测器7年或9年所积累的采集数据绘制的背景图，忽略了视频的重要动态细节，抹平了其与Planck图应有的差别。笔者认为，数据采集时间越短所绘制的背景图越接近那一刻的真实状态。因此笔者选用WMAP最初约2

年的数据背景图(a)与Planck最初15.5月的数据背景图(b)进行比较。如果按照这两个探测器的发射时间（WMAP发射于2001年，Planck发射于2009年）来大致估算，图2.5中的背景图(a)与(b)的观测时间差约为??0t8年。设作为微波背景源的古老恒星的实际时间差为t?，假设红移值的取值区间为?z1100~3528。用(2.5)式估算，则有?????ztt1020~64小时，即约为0.8~2.7天。这说明，背景图(a)与(b)分别是作为微波背景源的那棵古老恒星表面，实际间隔0.8~2.7天的两张照片。对于恒星（如太阳）表面的动态变化（如自转，表面物理活动等），这个时间差似乎太短。但即使是这样，相信在下面的分

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析中也会带来令人震惊的情形。显然如果背景图(a)与(b)的精度足够，仔细考察其斑块图案的系统性位移，哪怕极其微小（对此敏感度极大），我们也能据此估算出其源的自转周期（下文给出了估算方法）。如果背景图的探测绘制时间间隔更长，那么测算的精度也会相应提高。2.5.3.2宇宙微波背景的偶极性决定于地球相对P点的位置r及速度v图2.5-(c)为微波背景的偶极性图。笔者认为，那棵古老恒星（源）本身应该具有本动及自转。参见图2.4，其本动及地球运动的综合效果反映为，地球相对极点的像P的速度v。偶极性是由地球相对P点的位置r（引起地球周围辐射温度系统性变化）及速度v（包括源的自转因素，引起的多普勒效应），两者所产生的效果的叠加所形成的。这一图案也会相对缓慢地不断变化。对此，笔者将在计划要写的下一篇文章中进行详细地分析。

2.5.3.3对宇宙微波背景图上的冷斑、亮斑（热斑）及同心圆的解释如果笔者的设想成立，那棵古老恒星（微波背景源）应该具有恒星（如太阳）表面所发生的某些物理过程。虽然这些信息，一方面，会被无数前景星系或星系团等物质所带来的噪声干扰；另一方面，受探测器（扫描）记录方式的限制，我们所得到的数据，类似于静止的“照片”，而不是动态的“视频”。但即使这样，似乎也会留下某种痕迹。

参见图2.6，其中图(a)及(b)分别为，根据WMAP（2001年发射）及普朗克（Planck2009

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年发射）探测数据所绘制的，位于波江座（theEridanus）方向上的同一个著名冷斑[23][24]。为便于比较，其坐标网格是笔者加上的。坐标以不变的图(a)及(b)的白色圆环线为参照物，由于最早该圆环线是为标定WMAP冷斑的位置所画，因此实际上是以WMAP冷斑作为参照物。显然，观测时隔8年（不妨以发射时间估算），图(a)及(b)冷斑的形状发生了较大变化，其主要特征为：从图(a)冷斑的圆环线外部的一些不太显露的，隐约可见的浅蓝色斑块，如坐标区域约为（2.5,0.7）、（2.8,1.8）、（1.6,2.7）及（2.2,5.7）等，发展到图(b)，明显蓝色的（对应坐标）冷斑，并呈连成一片的形状。其周围的红、黄色斑块的颜色和形状也有明显的变化，如大致的坐标区域（5.5,2.6）、（0.3,3.3）及（0.9,1.0）等。参见图b，坐标（5.0,5.0）周围一片区域又隐约呈现浅蓝色，笔者猜测，若重新测量，或许也将显露出明显的蓝色。

学界目前将图(a)及(b)所示冷斑的差别归于两个探测器精度不同所致，这显然不妥。笔者认为，这或许是那棵微波背景源（古老恒星）表面的黑子照片。如太阳黑子的温度要比其光球的平均温度5700K要低，最低的约为3700K。其产生到消失的时间周期不等，一般在几天至几个星期。如果我们用(2.5)式估算，假设红移值的取值区间为?z1100~3528，设微波背景源表面黑子的实际寿命期为??tw星期，其观测寿命期则可达到??0t1101w~3529w。如果w=1星期，则其观测窗口期可达??0t22.93~73.52年。波江座冷斑或许还会被下一代探测器扑捉到（那时的形状会有较大变化），但其总有消失的那一天（我们或许会等到）。

波江座冷斑的发展形态，参见图2.7右图，与2001年3月拍摄的太阳黑子的发展形态相似。因为所画的坐标是以WMAP冷斑为参照物（图2.6-(a)及(b)的白色圆环），因此看不到波江座冷斑及其周围红、黄斑随“微波背景源”的自转而移动的情形。如果要考察“微波背景源”的自转，需要考察图2.6-(c)及(d)两图上冷斑位置的具体坐标差。笔者目前没有这方面的一手资料，只能在此做个估算。如果设冷斑位置，观测时隔??8年时间，在（如银道系）

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某方向上的坐标差为?度，设“微波背景源”的实际自转周期为t?，红移值的取值区间为?z1100~3528，据(2.5)式可得其观测自转周期tzt????)1(0，因???tzt?????)1(3600，整理该式并将相应数值代入得：????6.2~8.0)1(360????zt。如果图2.6-(c)及(d)两图上冷斑位置的具体坐标差为??1度，则“微波背景源”的自转周期为0.8~2.6年。当然具体分析还要考虑冷斑距离其“赤道”的远近及恒星的较差自转等因素的影响。此外，美国加州理工学院的R.Chary[25]在普朗克数据中发现了一些超常亮斑，参见图2.7左图，这是否就是那棵作为“微波背景源”的古老恒星表面的光斑（谱斑）或耀斑？太

阳耀斑的持续时间不等，从几分钟到几个小时，如果源的耀斑实际持续时间按nt??小时估算，假设红移值的取值区间为3528~1100?z，则根据(2.5)式，可得观测持续时间为nnt3529~11010??小时，如果1?n小时，则约46~147天；如果2?n小时，则约92~294天。笔者猜测，这么长的观测窗口期，或许会被普朗克探测器的扫描方式扑捉到。

无独有偶，更为神奇的是英国学者StephenM.Feeney等在WMAP数据中发现的同心圆图案[26][27]。参见图2.8-(a)，这种同心圆图案一经发现便引起了全世界媒体的广泛报道，也引起了学界的大讨论，就连大名鼎鼎的彭罗斯（R.Penrose）也被牵涉进来。M.F.Stephen等

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[26][27]，及V.G.Gurzadyan在与彭罗斯合作的论文[28]中，都分别将这一神奇的同心圆图案产生的原因归结为，我们现在的宇宙在“出生”之前，与其它“平行宇宙”或“超大质量黑洞”发生过相撞事件留下的痕迹（R.R.Chary也是如此解释其发现的亮斑的）。彭罗斯与其合作者甚至认为，仅凭这张同心圆图案就能淘汰现在流行的所谓标准宇宙模型。笔者在此不对这种玄之又玄的形而上“宇宙前世”童话故事作出评论，仅给出下面的一种可能的解释。图2.8-(b)为1998年5月27日拍摄的4张太阳耀斑在太阳内部产生震波的照片。照片a至d，持续时间约为1个小时，照片d显示的震波直径约为太阳直径的五分之一。笔者的观点，如果线胀R-W球面宇宙成立，M.F.Stephen等在WMAP数据中发现的同心圆图案很有可能就是那颗作为“微波背景源”的古老恒星表面耀斑所产生的震波。试比较图2.8-(a)及(b)

两图（尤其是右边的d图），同心圆的形状、明暗部位及尺度都大体相当。如果“微波背景源”震波的实际持续时间按nt??小时估算，假设红移值的取值区间为3528~1100?z，根据(2.5)式，可得观测持续时间为nnt3529~11010??小时，如果1?n小时，则约46~147天；如果2?n小时（似乎应该有更长持续时间的震波），则约92~294天。笔者猜测，这么长的观测持续时间窗口期，或许会被WMAP探测器的扫描方式扑捉到。如果M.F.Stephen等在WMAP数据中发现的同心圆图案真是笔者所设想的情形，那么它不会永久存在（包括R.R.Chary的超常亮斑）。这似乎可以说明，在比WMAP数据精确的，普朗克数据中（两者时隔或小于8年，因M.F.Stephen等所依据的是WMAP累积7年的数据）在同一地点找

不到该同心圆。综上所述，微波背景图上的冷斑、亮斑（或热斑）及同心圆的存在都是对大爆炸宇宙模型的否定性观测证据。显然这些特有的图案应该形成在某物质（天体）表面，然后通过空间传播被保留到现在，呈现辐射与物质（源）真正脱离的特征。而大爆炸所描述的则是整体原始“物质”内部的剧情，即辐射和物质一同混淆在3维空间中。随着宇宙空间膨胀，温度降到某一个阈值，自由电子与原子结合，辐射与重子退耦，宇宙立刻或急剧（各种说法不一）透明，形成所谓的“最后被冻结的散射面”，保留至今。这是该模型一带而过的陈述。也是以温伯格[20]为代表的西方主流的陈述方式。笔者注意到刘辽及赵峥两位老师合著的《广义相对论》[19]中的陈述（359页）略有不同，复合期后仍然存在，光子与原子的弹性碰撞，

因而物质对辐射是“透明的”（注意透明两字加上引号的寓意）。如果按照大爆炸的思路设想，显然两位老师的陈述要比温伯格的符合逻辑。笔者认为，辐射与物质并存在同一空间中，不可能真正实现相互脱离，除非宇宙空间在超光速膨胀。如果真存在这种弹性碰撞，那些冷

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斑、亮斑（或热斑）及同心圆图案（尤其是同心圆根本不可能在大爆炸剧情中形成）将会严重变形或被抹平。何况该模型存在视界，没有达到热平衡的机制。由此可知，不论退耦前的“非弹性碰撞”，还是之后的“弹性碰撞”都不会真正完全发生。盖莫夫（G.Gamow）等人的推断仅仅是一种不切实际的臆想。2.5.4大爆炸模型的平直性疑难恰是线胀R-W球面宇宙的观测支持证据平直性疑难仍然是困扰大爆炸宇宙模型的另一个致命问题。图2.9摘自张天蓉老师科学网的博文，如果想了解具体分析过程，可参阅该博文及其引用的四个参考文献[29]。

我们在此只对其分析结果感兴趣。其结论是，真实的背景图案如图2.9-(a)所画的情形。即对微波背景温度地图的斑块的分析结果是，在平直（平坦）空间看到的实际尺寸（即在欧氏空间中，看到了没有变形的图案）。因此现在主流学者即断定宇宙整体空间是平直的。显然笔者并不认同这一观点。不过如果图2.9-(a)对微波背景图案的分析结果是正确的，这似乎是对笔者这种设想的一种支持。这种平直性或许是由下面原因导致的。线胀R-W球面宇宙几何光学会有这样的视觉效应，如果不考虑各种衰减，及由空间膨胀导致的放大等因素，我们看某极点附近的天体，如同在该天体附近看它一样。参见图2.2，如在极点区域内，我们无法判断那个1维光球（圆环）是在北纬80

0还是在南纬800。显然，那个1维光球的光还是要沿经线汇聚到观察者眼中，相当于那个1维光球以观测者为中心不断缩小。由球面几何我们知道，那个1维光球（圆环）越小其所在空间越趋于平直（欧氏）。实际情况参见图2.4，我们在极点区域内（逼近欧氏空间）所看到的情形，纯粹从几何上讲，相当于我们在那棵古老恒星附近正面看其表面。因此说我们在局域欧氏空间中看到的斑块不会变形。2.6地球历史上曾发生过的大的周期性或个别事件

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地球上发生的大的周期性事件或一次性事件，几乎都与地外天体有关，如潮汐现象与月球等，一年四季与太阳，或与其它天体相撞等。如果线胀Robertson-Walker球面宇宙成立，由于空间膨胀，距地球时空间隔越久远，那些各个极点附近的古老天体的数密度越大，我们地球与其所形成的“光学”或“引力”虚像接近或遭遇的可能性就越大，这势必要留下某些历史痕迹。这是否能为地球历史上曾发生过的某些大的事件提供合理的可能解释？如生物周期性大灭绝，及恐龙的体重违反现在的物理规律等。3.结束语物理宇宙或许不像学界现在所描述的这么平庸和死寂（如在空间上无限地均匀及各向同

性，源于一次莫名的“爆炸”等），似乎应该具有丰富的结构与层次，以及包含着令我们意想不到的灵动机制。看看我们周围神奇的世界，如多彩的太阳系，魔幻般的生物界，原子的精细结构及其内涵机制，及令我们费解的量子幽灵等，天工造化的一切都会令我们惊诧并产生敬畏之情。如果线胀Robertson-Walker球面宇宙成立，似乎要比我们以往想象的还要凶险，或许正是这种机制才能维系物理宇宙的正常运行。

在本篇即将结束之时，不妨降至2维球面时的情景，给出线胀R-W球面宇宙的“天球”及“极点”概念的示意性直观解释。假设上图左边A图为2维球面宇宙，该球面（2维空间）随其半径（时间）kttR?)(的增长而膨胀。根据宇宙学原理，星系在球面上均匀分布且各向同性。各个星系所发出的光（电磁波）在膨胀的球面上以光速绕行（沿测地线）。假设地球现在的位置在O0点，2维球面宇宙的天球则为如，π/4，π/2及3π/4处的类似纬线的绿色圆环（数学上称其为1维球面，显然我们3维球面宇宙的天球为2维球面）。1维天球（圆环）条带内的星系数（与单调增大的欧式空间中的天球不同）随角距离?的变化呈周期性

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变化。如从O0点开始随着?的增加条带内的星系数也增加（如π/4处）。到π/2时，达最大值，过了π/2，情况则相反，随着?的增加条带内的星系数逐渐减少（如3π/4处）。到π时，为最小值（约为0）。过了π，随着?的增加条带内的星系数又开始增加......真实的3维球面宇宙中，2维天球的这一特性反映在观测中，就是我们在第1节中所讨论的星系红移分布的周期性。按照笔者之前文章的分类，O点则为“对面极点”，其角距离为??)12(??nn；地球所在位置O

0点的极点称为“位置极点”，其角距离为??nn2?；事实上作为观察者的我们从视觉上不能分辨这两类极点，因此两者统称为极点??nn?，其中...3,2,1?n。上图的右边D图，示意各个极点（??nn?）附近的古老恒星。如果我们将这种被球面宇宙光学放大的各个极点附近的古老恒星都统称为类星体，参见2.2小节的讨论，那么“极点效应”或许是K.G.Karlsson等通过统计所得到的类星体红移周期公式的原因。B图所示意的靠近极点的星系应该能解释为，与类星体成协的亮星系。显然“极点效应”也适用于引力。球面宇宙上每一个天体都有其对应的极点。“极点效应”不仅是观测效应，而且能够切实产生大小不同的物理影响，这就是第2节中的2.1至2.7各个小节所讨论的内容。参考文献

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错误编号错误内容有错的论文刊误的论文更正后的结果1红移周期参数错误ck/2???[1]41页(22)式；[2]；[3]11页(14)式[6]1页因为极点的周期为?，故改为：ck/???2暗物质解释错误[3]13页10.3[4]5~6页[7]全文暗物质是各个早期天体在其对应极点处或极点附近形成的引力虚像的叠加结果。3微波背景解释错误[3]13页10.4本文7~16页微波背景是地球落入某古老天体“光学焦点”区域看到的一种景观。

4误认为“星系长城”在极点???处[3]15页;[4]5~6页[6]1页；5~7页“星系长城”是距我们最近的（8/3???）最大天球上分布的星系，其投影到扇形红移空间上的位置约为?z0.08注：本表列出4个主要错误（具体错误及存在错误的论文都用红色标注）。此外，笔者之前所写的在此没有引用或提及的宇宙学相关论文（网上或许能搜索到）基本上都是错误的，望感兴趣的朋友注意。笔者论文[6][7][8][9][10]目前没有发现错误。计划要写的系列文章将纠正之前论文中的所有错误。