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米尔恩宇宙:大爆炸与哈勃定律的解释

时间:2023-11-21 理论教育 版权反馈
【摘要】:米尔恩宇宙整体适用广义相对论的某个解,相信宇宙是定态的,人只要假定广义相对论的某个定态解即可。数十亿或数百亿年之前,米尔恩宇宙的一角发生了大爆炸,其原因不明,但引发了约等于数百亿个河外星系加在一起那么大质量的大爆炸。这就是米尔恩所提出的宇宙模式,如图4-4所示。但令人遗憾的是,米尔恩宇宙模式与观测不符,尤其是无法解释后述的宇宙微波背景辐射。不过,现在初学者偶尔还是会以米尔恩宇宙这类概念来解释哈勃定律。

米尔恩宇宙:大爆炸与哈勃定律的解释

爱因斯坦一样,也有不少人对这个宇宙在数十亿年或数百亿年之前只是一颗初始原子的描述表示抵触。

一些人开始寻找即使宇宙膨胀但依然不会变化的宇宙解。

提出的宇宙解中包括无视客观观测事实的,或是不变更已知物理法则就无法成立的各种极其勉强的宇宙解,都是这个宇宙中不可能存在的东西。

英国宇宙物理学家爱德华·亚瑟·米尔恩(1896—1950)提出,在广大的宇宙中,也存在河外星系爆炸性四散的宇宙模式[3],即米尔恩宇宙。

米尔恩宇宙极其广阔,无法观测它究竟有多大。米尔恩宇宙整体适用广义相对论的某个解,相信宇宙是定态的,人只要假定广义相对论的某个定态解即可。

数十亿或数百亿年之前,米尔恩宇宙的一角发生了大爆炸,其原因不明,但引发了约等于数百亿个河外星系加在一起那么大质量的大爆炸。

在飞散的碎片中诞生了河外星系,诞生了太阳系,诞生了地球和人类,而人类开始观测宇宙。

人类从过去大爆炸的残留碎片中发现了自己。由周围的碎片形成的河外星系都在远离自己,且远离速度与距离成正比,也就是发现了哈勃定律

这就是米尔恩所提出的宇宙模式,如图4-4所示。(www.xing528.com)

图4-4 米尔恩宇宙

了解“远方河外星系以和距离成正比的速度远离”的哈勃定律之后,大概不少人能想象出类似米尔恩宇宙这样的宇宙模式吧。那么这里就有必要稍微解释一下,米尔恩宇宙与现实宇宙究竟有哪些不同了。

米尔恩宇宙模式与膨胀解不同,宇宙空间本身不需要膨胀。(虽然米尔恩宇宙整体即使存在某些膨胀解也没有矛盾,但特意采用米尔恩宇宙来取代膨胀解也没有任何好处。)

因为即使我们银河系附近,在数十亿或数百亿年之前发生过大爆炸,米尔恩宇宙整体的未来和过去也能解释为定态的存在,这满足了喜欢定态宇宙的人。

但令人遗憾的是,米尔恩宇宙模式与观测不符,尤其是无法解释后述的宇宙微波背景辐射。因此这种模式在现在的宇宙论教科书中仅作为异端宇宙论来介绍。

不过,现在初学者偶尔还是会以米尔恩宇宙这类概念来解释哈勃定律。虽然这是种误解,但在学习广义相对论时,纠正错误的概念是很常见的事。

不过,也有极少数拒绝承认错误、固执于自己的解释之人。这显然就是不可理喻的了。笔者在天文学会中也曾听过类似米尔恩宇宙的谬论演讲。(不过米尔恩宇宙论在发表之初确实是一种严肃的宇宙模式,并非谬论。)

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