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暗能量和宇宙加速膨胀被彻底证伪
[楼主] 作者:原创物理  发表时间:2012/10/29 12:14
点击:8201次

 

              宇宙学计算超新星红移-距离关系

                   公式存在原则性的错误

               ---- 暗能量和宇宙加速膨胀被彻底证伪

                                  福州原创物理研究所

我所梅晓春先生和俞平先生今年以来在美国《International Journal of Astronomy and Astrophysics》上连续发表了三篇论文,指出现有宇宙学计算超新星红移-距离关系的公式存在原则性的错误,彻底证伪暗能量和宇宙加速膨胀理论。文中提出修正的宇宙学运动方程,能很好地解释Ia超新星的高红移问题,为宇宙学的未来发展奠定了更好的基础。长期困扰宇宙学的宇宙年龄问题和宇宙大爆炸奇点问题也一并被彻底解决。

 

暗能量是当前宇宙学最大的问题,今年6月世界著名的美国《科学》杂志评选出八大宇宙未解之谜,暗能量名列榜首,暗物质被排在第二位。暗能量、暗物质和宇宙加速膨胀问题都起源于宇宙学观察发现的,Ia超新星的高红移对哈勃定律的偏离。上世纪20年代,哈勃通过观察发现河外星系普遍存在光谱红移现象,提出红移与距离成正比的变换定律。将这种红移理解为运动速度引起的多普勒效应,就得出宇宙膨胀的结论。1998年宇宙学观察发现Ia型超新星的高红移偏离哈勃定律,通过与标准宇宙学理论的拟合,得出宇宙中暗能量约占物质总量70%左右,非重子物质约占26%,正常物质只占4%的结论。宇宙被认为不仅仅是在膨胀,而且是在做加速膨胀!

 

需要强调的是,宇宙加速膨胀不是直接的观察结果,而是建立在超新星高红移观察结果与标准宇宙学理论拟合基础上的推测。暗能量则更是一个纯粹的假设,物理学家至今没有发现任何暗能量的蛛丝马迹,甚至不知道暗能量到底是何方神圣。因此如果标准宇宙学有问题,暗能量和宇宙加速膨胀理论就会立马被证伪。

 

既然将宇宙学红移理解为运动速度引起的多普勒效应,就应当用多普勒公式做计算。然而令人感到奇怪的是,现有宇宙学中计算Ia超新星红移-距离关系时,采用的基本公式不是多普勒红移公式,而是Z+1=R(0)/R(t)。按这个公式,在当前时刻R(t)= R(0)就有Z=0,意味着当前宇宙中所有的天体没有红移!采用随动坐标r(t)=R(t)r', 则有Z+1= r(0)/r(t),意味着红移Z与距离r(t)成反比而不是正比,从根本上违背哈勃定律!这个结果荒唐至极,奇怪的是几十年来宇宙学家们都没有看出来。可能是由于该公式最终被转化成积分的表达形式,使错误被掩盖。

 

梅晓春和俞平还从数学上严格证明,考虑到高阶近似后,我们只能得到R(t)= R(0),因此公式Z+1=R(0)/R(t)根本不能用。这个错误是数学错误,无可救药。暗能量和宇宙加速膨胀的推论就成了宇宙学的皇帝新衣,是根本不存在的!

 

除了计算红移-距离关系的基本公式有错外,梅晓春和俞平还指出,标准宇宙学理论本身存在严重缺陷。标准宇宙学基本运动方程--弗里德曼方程建立在爱因斯坦引力场方程基础上,但采用了两个简化条件,一是罗伯逊-沃克度规,而是静态能量动量张量,结果导致以下四个问题:

1. 英国物理学家阿瑟米恩1943年指出,利用牛顿引力理论可以很简单地导出相同的弗里德曼方程方程,其中不含任何相对论修正因子。因此弗里德曼方程实际上与牛顿引力的运动方程等价,不是相对论意义上的运动方程。只能用于低速条件下的宇宙过程,不能用于高红移超新星等涉及高速膨胀的宇宙过程。

2. 按目前的理解,罗伯逊-沃克度规具有常数曲率k,宇宙的空间被认为是平坦的具有k = 0。然而严格按黎曼几何曲率公式计算,尺度因子R(t)与时间有关时罗伯逊-沃克度规没有常数曲率。也就是说按照爱因斯坦引力理论,膨胀的宇宙空间就不可能是平坦的。计算表明只要存在非常小的曲率(数量级为10的负36次方),就可以解释超新星的高红移,从而不需要暗能量的假设。

3. 按照罗伯逊-沃克型度规,天体在膨胀宇宙中发出的光满足的是牛顿力学的伽利略速度相加规则,而不是相对论的爱因斯坦速度相加规则! 这违背狭义相对论的光速不变原理,与所有现代物理实验和天文观察相矛盾的。

4. 现有宇宙学采用随动坐标和静态能量动量张量张量构造运动方程,这也是不合理的。由于观察者与膨胀宇宙物质之间实际上存在运动速度,宇宙运动方程中应当采用动态的能量动量张量。如果考虑宇宙物质实际存在的运动速度,也可能解释超星系的高红移。我们实际上有很多方法解释超星系的高红移,完全不需要暗能量和宇宙就加速膨胀的假设。

 

所有这些问题的每一个对暗能量和宇宙加速膨胀都是釜底抽薪,可以置之于死地。暗能量和宇宙加速膨胀真可谓上天无路,入地无门,只能被送进了历史博物馆。现有宇宙学必须进行彻底改造,宇宙家根本不可能再按现有的方式继续做下去了!

 

通过将爱因斯坦引力场方程的施瓦西解变换到平直时空中描述,梅晓春和俞平提出相对论修正的牛顿引力公式和宇宙学方程。在此基础上直接利用多普勒红移公式,通过计算机数值计算,能很好地解释了Ia超新星的高红移现象,从而不需要暗能量和宇宙加速膨胀的假设。宇宙只有减速膨胀,没有加速膨胀。宇宙学也不需要宇宙中非重子暗物质占76%的假设,如果它们确实存在的话。同时还解决了长期困扰宇宙学的,宇宙年龄太小的问题和宇宙大爆炸奇点问题,可谓一举五得。

 

梅晓春和俞平先生的这项研究对宇宙学的未来发展具有重大意义,是国内学者基础科学研究走向世界舞台的重要标志。他们提出的建立在平直时空中的相对论修正牛顿引力理论和宇宙学方程有可能成为未来天体物理学和宇宙学的基本方程。希望国内相关学者们注意这个新进展,不要在错误的老路上继续浪费时间精力做无谓的研究,尽快将自己的研究转到正确的道路上来。

 

梅晓春和俞平文章英文版链接:

1.  http://www.scirp.org/journal/PaperInformation.aspx?paperID=23272#abstract>

2.  http://www.scirp.org/journal/PaperInformation.aspx?paperID=18173#abstract>

3. http://www.scirp.org/journal/PaperInformation.aspx?paperID=16374#abstract>

中文版链接:

1. 宇宙学中计算Ia超新星红移-距离关系的公式存在原则性的错误--宇宙学应当直接用多普勒公式计算红移。 http://www.mxcphy.cn/pdf/cm/cm1.pdf>

2. 将爱因斯坦引力场方程施瓦西解变换到平直时空描述得到的牛顿引力修正公式和修正的宇宙学方程。 http://www.mxcphy.cn/pdf/cm/cm1.pdf>

3. 宇宙膨胀尺度因子R(t)与时间有关时罗伯逊-沃克度规没有常数曲率-- 结果对暗物质和暗能量密度的影响。http://www.mxcphy.cn/pdf/cm/cm1.pdf>

 

 

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 [2楼]  作者:马国梁  发表时间: 2012/10/29 14:04 

好哇好哇!
 [3楼]  作者:541218  发表时间: 2012/10/30 07:05 

如果 宇宙膨胀理论属于广义相对论的直接推论,那就意味着广义相对论的结论不单有鸡蛋确实还有鸡粪
 [4楼]  作者:jqsphy  发表时间: 2012/10/30 22:37 

暗能量则更是一个纯粹的假设,物理学家至今没有发现任何暗能量的蛛丝马迹,甚至不知道暗能量到底是何方神圣。
=============

沈回复:真空能和标量场,就是两种暗能量来源。前者,非常实在具体,后者虽然不清楚是哪种标量场,但只要是有标量场即可(任何费米子均可以复合成标量场),所以也是比较实在的。按照这样的观点,宇宙加速膨胀,倒是一个自然结论。不加速膨胀,倒反而有点说不过去。
 [5楼]  作者:541218  发表时间: 2012/10/31 05:40 

对【4楼】说:

如果所谓的“暗物质”就是“复合场”,譬如 正、负电子都携带着矢量场(电场),一旦正、负电子复合,各自所携带的矢量场也就随之湮没(互相抵消),这些处于复合状态的正、负电子对拥挤在整个空间(所以 空间 就是正、负电子复合海),空间也可以说成是一种标量场……那么空间所具有的质能意义就被称作“暗能量”……?如果通常所说的“暗能量、暗物质”原来就是指这个意思……?那么 鄙人 感言:所谓的“暗能量、暗物质”不能驱使宇宙加速膨胀……

就是因为  均匀分布在整个宇宙空间的介质对任何天体的引力都等于零,这就好像地球对地球中心的物体的引力等于零一样  因为宇宙空间没有中心也没有边缘

 

 [6楼]  作者:jqsphy  发表时间: 2012/10/31 06:21 

既然将宇宙学红移理解为运动速度引起的多普勒效应,就应当用多普勒公式做计算。然而令人感到奇怪的是,现有宇宙学中计算Ia超新星红移-距离关系时,采用的基本公式不是多普勒红移公式,而是Z+1=R(0)/R(t)
========================

SHEN RE: 上面这段话有两个错误。由我来纠正,应该这样说:

宇宙学红移,不是多普勒效应(按照广义相对论),但是在对近距离星系观察时(哈勃那个时代的观察),红移z与星系推行速度v的换算关系,与多普勒公式其实是一致的。

上面其实我已经指出了主帖内的两个错误(纠正为“宇宙学红移,不是多普勒效应”,“与多普勒公式其实是一致的”),所以上面主帖的这段话,其实属于胡言乱语,观点、论据、论证方法全错。

广义相对论的宇宙学红移,是由宇宙标度因子膨胀所造成的,星系其实是镶嵌在空间点上静止不动的。星系看起来有退行,是宇宙标度因子膨胀所造成的。所以,这不是真正的多普勒效应。

但是话说回来,由Z+1=R(0)/R(t)可以退出哈勃定律v=Hd(见刘辽《广义相对论》书第二版329-330),这里的星系退行速度v就等于zc (c为真空光速),解释如下:

因为红移z=f0/f1-1, 如果把它折算成退行速度的话,可以按照普通的多普勒效应公式,f1=f0*((c-v)/(c+v))^(1/2), 取v/c得一级近似,在对近距离星系观察时(哈勃那个时代的观察)确实可以得到v=zc, 所以,红移z与星系推行速度v的换算关系,与多普勒公式其实是一致的(在v/c一级近似上),虽然它其实不是多普勒效应。


但是对于高红移天体,那么红移z与星系推行速度v的换算关系,就不再那么简单了。此时简单的哈勃定律不再成立,而是要修正,出现了非线性项,如见刘辽《广义相对论》书第二版330: z=Hd/c+(1+q/2)( Hd/c)^2+……
沈建其 2012-10-30

 [7楼]  作者:jqsphy  发表时间: 2012/10/31 06:21 

对【4楼】说:
既然将宇宙学红移理解为运动速度引起的多普勒效应,就应当用多普勒公式做计算。然而令人感到奇怪的是,现有宇宙学中计算Ia超新星红移-距离关系时,采用的基本公式不是多普勒红移公式,而是Z+1=R(0)/R(t)

SHEN RE: 上面这段话有两个错误。由我来纠正,应该这样说:

 

 

宇宙学红移,不是多普勒效应(按照广义相对论),但是在对近距离星系观察时(哈勃那个时代的观察),红移z与星系推行速度v的换算关系,与多普勒公式其实是一致的。

 

 

上面其实我已经指出了主帖内的两个错误(纠正为“宇宙学红移,不是多普勒效应”,“与多普勒公式其实是一致的”),所以上面主帖的这段话,其实属于胡言乱语,观点、论据、论证方法全错。

 

 

广义相对论的宇宙学红移,是由宇宙标度因子膨胀所造成的,星系其实是镶嵌在空间点上静止不动的。星系看起来有退行,是宇宙标度因子膨胀所造成的。所以,这不是真正的多普勒效应。

 

 

但是话说回来,由Z+1=R(0)/R(t)可以退出哈勃定律v=Hd(见刘辽《广义相对论》书第二版329-330),这里的星系退行速度v就等于zc c为真空光速),解释如下:

 

 

因为红移z=f0/f1-1, 如果把它折算成退行速度的话,可以按照普通的多普勒效应公式,f1=f0*((c-v)/(c+v))^(1/2), v/c得一级近似,在对近距离星系观察时(哈勃那个时代的观察)确实可以得到v=zc 所以,红移z与星系推行速度v的换算关系,与多普勒公式其实是一致的(在v/c一级近似上),虽然它其实不是多普勒效应。

  但是对于高红移天体,那么红移z与星系推行速度v的换算关系,就不再那么简单了。此时简单的哈勃定律不再成立,而是要修正,出现了非线性项,如见刘辽《广义相对论》书第二版330 z=Hd/c+(1+q/2)( Hd/c)^2+……

 

 

沈建其 2012-10-30 
 [8楼]  作者:jqsphy  发表时间: 2012/10/31 06:22 

既然将宇宙学红移理解为运动速度引起的多普勒效应,就应当用多普勒公式做计算。然而令人感到奇怪的是,现有宇宙学中计算Ia超新星红移-距离关系时,采用的基本公式不是多普勒红移公式,而是Z+1=R(0)/R(t)。按这个公式,在当前时刻R(t)= R(0)就有Z=0,意味着当前宇宙中所有的天体没有红移!采用随动坐标r(t)=R(t)r', 则有Z+1= r(0)/r(t),意味着红移Z与距离r(t)成反比而不是正比,从根本上违背哈勃定律!这个结果荒唐至极,奇怪的是几十年来宇宙学家们都没有看出来。可能是由于该公式最终被转化成积分的表达形式,使错误被掩盖。

=============

SHEN RE: 这里的物理解释是错误的。从Z+1=R(0)/R(t)可以推导出Hubble定律(含积分的计算,见刘辽《广义相对论》书第二版329-330)。

Hubble定律v=Hd, 这里的d是指某星系在早期宇宙时t发射的光子在当今宇宙时t0到达观察者这么一段时间内所经过的距离,它在数值上等于c(t0-t).这也是随动距离(所以可用不变常数c当作是光波速度,尽管表观光速是可变的)。而上面楼主的“随动坐标r(t)=R(t)r'”是指该星系在宇宙时刻t与原点的距离。所以,d与r(t)两者是两回事。Z+1= r(0)/r(t)中的r(t)根本不是哈勃定律中的d. 这样的r(t),也不是直接可测量,也进不入Hublle这个观察定律。即使把观察者放到原点,r(t)与d也是两回事。r(t)是由宇宙时刻0到宇宙时刻t产生的一段“随动距离”(膨胀而成),而d=c(t0-t),是在早期宇宙时t发射的光子在当今宇宙时t0到达观察者(现在是原点)这一过程内光子通过的距离,两者根本没有必然关系(从时间上讲,一个是从时刻0到t,一个是从t到今日t0)。

实际上,Z+1= r(0)/r(t)的物理意义是:某星系发射的今日光子与早期光子之间的红移差。r(0)与r(t)都涉及该星系,与观察者无关(这里与观察者有关的量没有直接进去)。而真正的Hubble定律v=Hd中,H与d都与观察者直接有关。所以,上面的论述“意味着红移Z与距离r(t)成反比而不是正比,从根本上违背哈勃定律”是错误的,它其实并不与哈勃定律矛盾。
 [9楼]  作者:马国梁  发表时间: 2012/10/31 08:29 

我从“宇宙边缘”的照片上看到了远达几百亿光年远的宇宙,所以我是再也不信“宇宙大爆炸”的神话了。我更加坚信宇宙是无限的、静态的;坚信宇宙空间不空,里面有的是不发光的基础物质和零散粒子,它们在不断的运动和演化。
 [10楼]  作者:jqsphy  发表时间: 2012/10/31 12:31 

对【8楼】说:
 

1. 英国物理学家阿瑟米恩1943年指出,利用牛顿引力理论可以很简单地导出相同的弗里德曼方程方程,其中不含任何相对论修正因子。因此弗里德曼方程实际上与牛顿引力的运动方程等价,不是相对论意义上的运动方程。只能用于低速条件下的宇宙过程,不能用于高红移超新星等涉及高速膨胀的宇宙过程。

 

【【【沈回复:对主帖的几个基本常识性错误指出后,我再来看这里的四点。

 

这第一点,其实完全是错误诠释。实际上,只有冷物质(即无压强的物质),弗里德曼方程才与牛顿引力理论导出的方程解构一样,但是实际上,宇宙中还有其它物态(有压强的辐射气体,以及其它半相对论物态),所以,牛顿引力理论无法解决这些物态的演化。也就是说,对于大多数物态,弗里德曼方程与牛顿引力的运动方程其实不等价。

 此外,上面的主要错误是这一句“弗里德曼方程实际上与牛顿引力的运动方程等价,不是相对论意义上的运动方程。只能用于低速条件下的宇宙过程”。弗里德曼方程与牛顿引力的运动方程出发点、理论诠释、物理机制均是不一样的,因此不能用一个来决定对另一个的解释。就像量子力学薛定谔方程通过适当的恒等变形,也可以化为牛顿运动定律F=ma (即波姆理论),但你不能说“薛定谔方程不是量子力学意义上的方程”。狄拉克相对论量子力学方程(四分量方程)在化为二分量方程时,也可以出现形如薛定谔方程的结构形式,但你不能说狄拉克方程“不是相对论意义上的运动方程”。】】
 [11楼]  作者:jqsphy  发表时间: 2012/10/31 12:31 

对【8楼】说:

3. 按照罗伯逊-沃克型度规,天体在膨胀宇宙中发出的光满足的是牛顿力学的伽利略速度相加规则,而不是相对论的爱因斯坦速度相加规则! 这违背狭义相对论的光速不变原理,与所有现代物理实验和天文观察相矛盾的。

  【【【沈回复:广义相对论的宇宙学红移,是由宇宙标度因子膨胀所造成的,星系其实是镶嵌在空间点上静止不动的,即星系的本动是很小的,这其实也可以通过牛顿引力定律估算出来。也就是说,星系和天体其基本可以看作是高度绝对静止的,因此无所谓“速度相加规则”。弗里德曼方程中出现的速度相加,乃是光波速度与星系之间距离膨胀速度的相加,这不是狭义相对论中的那种“速度相加”(因为星系和天体其基本可以看作是高度绝对静止的,不必要有狭义相对论中的那种“速度相加”)。而弗里德曼方程中出现的速度相加,与牛顿力学的伽利略速度相加规则,出发点、理论诠释、物理机制均也是不一样的,因此不能用一个来决定对另一个的解释。所以,主帖这一条也是曲解。】】
 [12楼]  作者:jqsphy  发表时间: 2012/10/31 12:31 

对【8楼】说:

2. 按目前的理解,罗伯逊-沃克度规具有常数曲率k,宇宙的空间被认为是平坦的具有k = 0。然而严格按黎曼几何曲率公式计算,尺度因子R(t)与时间有关时罗伯逊-沃克度规没有常数曲率。也就是说按照爱因斯坦引力理论,膨胀的宇宙空间就不可能是平坦的。计算表明只要存在非常小的曲率(数量级为10的负36次方),就可以解释超新星的高红移,从而不需要暗能量的假设。

 

【【【沈回复:这里,作者把黎曼曲率与高斯曲率混为一谈了。黎曼曲率不为零时,高斯曲率可以为零。

 

至于你所说的“计算表明只要存在非常小的曲率(数量级为10的负36次方),就可以解释超新星的高红移,从而不需要暗能量的假设”这是不可能的。这个思路任何人都想过,但被仍何人立即否定。弗里德曼方程中的曲率k项可以折算成物态系数w=p/ρ=-2/3的“等效物质”(这里,p为压强,ρ为密度)。只要物态系数小于-1/3,就可以导致宇宙加速膨胀,所以,由于曲率k项可以折算成物态系数w=p/ρ=-2/3,它确实可以导致宇宙加速膨胀,它也确实算是一种具有“暗能量”效果的东西(“等效物质”)。你确实可以适当选择某些参数,迎合目前的宇宙膨胀加速度,但是你不能迎合所有观察数据。现在的实验观察表明,要使得宇宙加速膨胀,暗能量的物态系数非常接近于-1,一般在-0.86-1.3之间。比曲率k项的-2/3还要小很多。

 由于实验表明暗能量的物态系数在-0.86-1.3之间,所以目前提出了quintessence, phantom, quintom三个暗能量模型。quintessence, 物态系数w大于-1 phantom物态系数小于-1, quintom物态系数可以在-1左右穿越。

话说回来,本人倒不喜欢以上“quintessence, phantom, quintom三个暗能量模型”,因为人为修饰因素太多。我倒有其它理论。

 我这里要指出的是,主帖误解多多,实在是……】】
 [13楼]  作者:jqsphy  发表时间: 2012/10/31 12:35 

对【8楼】说:

4. 现有宇宙学采用随动坐标和静态能量动量张量张量构造运动方程,这也是不合理的。由于观察者与膨胀宇宙物质之间实际上存在运动速度,宇宙运动方程中应当采用动态的能量动量张量。如果考虑宇宙物质实际存在的运动速度,也可能解释超星系的高红移。我们实际上有很多方法解释超星系的高红移,完全不需要暗能量和宇宙就加速膨胀的假设。

 【【【沈回复:与第3条类似,由于星系和天体其基本可以看作是高度绝对静止的,采用随动坐标和静态能量动量张量张量构造运动方程,是完全允许的。  

另外,“如果考虑宇宙物质实际存在的运动速度,也可能解释超星系的高红移”这也错误。考虑宇宙物质实际存在的运动速度,不妨考虑全部是辐射气体(速度够大了吧),辐射气体的物态系数为1/3,与目前所观察到的折算成“暗能量”的物态系数(-0.86-1.3之间)相差实在太远,因此不能解释全部数据。

 总之,以上四条作者主观臆测、想象片面、完全属于门外汉式的思考。】】

 

 [14楼]  作者:福州梅晓春  发表时间: 2012/10/31 19:17 

本帖子删除
 [15楼]  作者:福州梅晓春  发表时间: 2012/10/31 19:19 

对【6楼】说:
刘辽的书(9.2.10)展开式成立的条件是t-t0足够小,但宇宙过程 t-t0是天文时间,由于t-t0<<1, 展开式是发散的,因此(9.2.10)式在宇宙学意义上根本不成立。宇宙家们的数学水平原来如此,就靠这种瞒天过海的伎俩,居然从Z+1=R(t0)/R(t)导出红移公式,难怪弄出来的东西颠三倒四,鬼也不信。
 [16楼]  作者:余本鲲  发表时间: 2012/10/31 23:10 

“Z+1=R(0)/R(t)。按这个公式,在当前时刻R(t)= R(0)就有Z=0,意味着当前宇宙中所有的天体没有红移!”
————————————————————————————
公式Z+1=R(0)/R(t)描写的红移,是指距离观察者d=c(to-t)处的星系的红移,在当前时刻不仅R(0)-R(t)=0,

也有d=c(to-to)=0,这是观察者在看自己呢,当然没有红移啦!但是决不“意味着当前宇宙中所有的天体没有红移!”

 [17楼]  作者:x2009  发表时间: 2012/11/01 08:25 

14、15楼如此恼羞成怒,不像是搞学术的,倒像是个政治流氓。
 [18楼]  作者:福州梅晓春  发表时间: 2012/11/01 08:46 

对【16楼】说:
Z+1=R(t0)/R(t)的结果是有问题的,由于t 表示过去时刻的值,to表示当前时刻,空间膨胀时R(t)<R(t0),Z+1=R(t0)/R(t)表示物体越近红移越大,与哈勃定律相违背。如果初始时刻R(t0)趋于零,则初始时刻红移趋于无穷大,结果是荒唐的。
 [19楼]  作者:福州梅晓春  发表时间: 2012/11/01 09:11 

对【17楼】说:
我从来不骂别人,但此人该骂。既然你认为不妥,我便删除。
 [20楼]  作者:jqsphy  发表时间: 2012/11/01 09:51 

对【15楼】说:
刘辽的书(9.2.10)展开式成立的条件是t-t0足够小,但宇宙过程 t-t0是天文时间,由于t-t0<<1, 展开式是发散的,因此(9.2.10)式在宇宙学意义上根本不成立。宇宙家们的数学水平原来如此,就靠这种瞒天过海的伎俩,居然从Z+1=R(t0)/R(t)导出红移公式,难怪弄出来的东西颠三倒四,鬼也不信。

SHEN 回复:

 

这你完全不必担心。

 

对于早期宇宙学,精确到H^2(t-t0)^2确实不够。但文献上精确到更高级的复杂公式也是有的(你可以去查阅最近十年的宇宙学文献综述,就可以找到这类公式)。你不能让一本教材,把所有事情都讲完。另外,利用超级计算机研究“数值相对论”也是一门学科(十年前我就看到一篇英文文章,就是介绍利用超级计算机研究“数值相对论”。这里的相对论是指广相)。该用什么,就用什么。总之,你的担心都是多余的。窃以为,你总是把他人当作傻子,指责他们这里没有考虑,哪里没有考虑,全然不顾你自己其实是在低级思考,而且这种低级思考中还存在不少曲解。

 2012-11-1
 [21楼]  作者:jqsphy  发表时间: 2012/11/01 10:01 

对【10楼】说:

对这里的弗里德曼方程才与牛顿引力理论导出的方程的比较再做一些具体说明,免得大家误解(尽管我已经说得够明确了):

只有对冷物质(即压强可以不计的物质),这两个方程的结构完全一样。但是对于压强明显的辐射气体(如光子气体、以及其它高能电子、质子气体,更早期的夸克、胶子气体等),这两个方程是不一样的,原因在于在牛顿引力定律中,压强没有直接的引力效应(只有质量密度才有直接的引力效应)。

压强的引力效应,只有在相对论中才出现。

 [22楼]  作者:余本鲲  发表时间: 2012/11/01 10:02 

对【18楼】说:
完全不能接受你的解释,正确理解应该是:R(t)越小表示观察者接收到的信号光谱发出的时间越早,该星系与观察者之间的距离d=c(to-t)越远,因此红移值Z+1=R(t0)/R(t)越高,这正是哈勃定律揭示的基本规律。
 [23楼]  作者:jqsphy  发表时间: 2012/11/01 10:31 

对【18楼】说:
Z+1=R(t0)/R(t)的结果是有问题的,由于t 表示过去时刻的值,to表示当前时刻,空间膨胀时R(t)<R(t0)Z+1=R(t0)/R(t)表示物体越近红移越大,与哈勃定律相违背。如果初始时刻R(t0)趋于零,则初始时刻红移趋于无穷大,结果是荒唐的。

=====================

  

SHEN RE: 上面这段话完全不知所云。

  

Z+1=R(t0)/R(t)应是这样解释:t越早,R(t)越小,红移z越大。在文献中R(t)这个名称有两种叫法:宇宙标度因子;宇宙半径。后者更形象,前者更正确。

 

注意:t越早,R(t)越小,是指“宇宙半径越小”,而不是指天体与你观察者的距离越小。千万记住,R(t)不是天体与你的距离。Z+1=R(t0)/R(t)这个公式并不是针对某个天体和你的距离的关系的,这个公式不涉及与某观察者的关系,它不能直接解释为是Hubble定律,但是它的解释“R(t)越小,红移z越大”与Hubble定律也不矛盾,因为光子产生时R(t)越小,就意味着这个光子越古老(因为R越小,t也就越小。我们不考虑振荡周期式的宇宙),那么到现在才到达你观察者,也就说明发射这个光子的天体离你距离很远。注意:这里在理解上有几个曲折,梅先生不要见风就是雨,妄作解释。

   

说点闲话:Z+1=R(t0)/R(t)这个公式还有一种很简单直观的推导:宇宙半径变大(即标度因子变大),光波波长也会拉长,所以波长λ正比于R,那么

 

 R(t0)/R(t)= λ(t0/λ(t),而恰好根据定义λ(t0/λ(t)-1就等于红移Z,所以Z+1=R(t0)/R(t)
 [24楼]  作者:jqsphy  发表时间: 2012/11/01 10:32 

对【22楼】说:

你说得完全正确,我也写了类似的帖子,但是目前贴不上。

总之,t越早,R(t)越小,是指“宇宙半径越小”,而不是指天体与你观察者的距离越小。

在文献中R(t)这个名称有两种叫法:宇宙标度因子;宇宙半径。后者更形象,前者更正确。
 [25楼]  作者:福州梅晓春  发表时间: 2012/11/01 11:16 

对【22楼】说:
采用随动坐标r',空间平直,星体与观察者的距离是r(t)=R(t)r'。时间越早R(t)越小,距离约小,而不是越大。d=c(to-t)是光运动的距离,r(t)是空间膨胀的 t 时刻星体的距离,不是光的运动距离。光的运动距离是R(t0)r'-R(t)r'=c(t0-t).
 [26楼]  作者:余本鲲  发表时间: 2012/11/01 11:28 

对【25楼】说:

哈勃红移不是你这个意思。

 [27楼]  作者:福州梅晓春  发表时间: 2012/11/01 11:38 

对【26楼】说:
用随动坐标表示,这个公式就是这个意思。设v是t 时刻星体发出的光的频率,Z+1=v/v0 表示星体在 t 时刻发出的光的红移,与光运动的距离d=r(t0-t)没有关系。至于公式 Z+1=v/v0=R(t0)/R(t),我们已经证明v/v0=R(t0)/R(t)不可能,除非v=v0,R(t)=R(t0)。建议你去看论文原文。

 [28楼]  作者:福州梅晓春  发表时间: 2012/11/01 11:46 

对【20楼】说:

你到底懂不懂级数展开的基本原则?在R(t)在t0的邻域展开,t0-t 要足够小,否则无穷级数中出现(t0-t)的无穷大次方,结果是要发散的!大学教师了,到一年级去回炉吧。

别谈什么广义相对论计算机数值计算,先把这种基本问题弄清楚吧。

 [29楼]  作者:余本鲲  发表时间: 2012/11/01 11:47 

对【22楼】说:
“时间越早R(t)越小,距离越小”,这个“距离”是t时刻目标星系与观察者之间的距离d(t),它小于当前的距离

d(to),对于一个确定的目标星系总有d(t)/R(t)=d(to)/R(to)=X(希腊字母),这是哈勃定律给出逻辑结果。

 [30楼]  作者:余本鲲  发表时间: 2012/11/01 11:53 

对【27楼】说:
这是你的误解和曲解。哈勃定律的原始表述也是迄今沿用的准确表述是:星系光谱红移量与光度距离(或视星等)关系。

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