宇宙空间曲率

迈不过友情╰ 2023-10-15 10:57 37阅读 0赞

#### 文章目录 ####

*  一.点对称无限空间的星系之间的运动规律
 *  二，视界面上的哈勃
 *  三.视界之内的哈勃
 *  四.广义相对论空间里的哈勃
 *  五.立此存照
 *  后记

宇宙空间是弯曲的，而且是封闭的。宇宙空间任意位置的弯曲曲率半径  ρ ρ ρ，小于宇宙的半径  R R R。即  ρ / R ＜ 1 ρ/R＜1 ρ/R＜1。

证据呢?证据呢?证据呢?

证据之一，星系之间加速退行。

证据之二，宇宙微波背景辐射温度各向异性。

哈勃定律就是就是证据之一，星系之间加速退行是自由落体之间的运动规律在点对称有限空间宇宙广义相对论四维表达。

简述如下:

## 一.点对称无限空间的星系之间的运动规律 ##

假设宇宙空间宽广无限，但宇宙中某处存在一个质量巨大的奇点，银河系和所有星系均匀对称地分布在它的视界之外，周围的星系在中心引力场中作自由落体运动，所有的星系都在加速向宇宙中心聚集。除宇宙中心的视界附近，远离宇宙中心的空间是近似平直的。

依据自由落体运动规律我们得知在垂直于视界面的方向上星系之间加速退行(对此有疑问的同学可以在下雨天仔细观察屋檐下的雨滴之间的距离变化规律就会发现与哈勃定律完全一致)，而距宇宙中心距离相等的星系位于同一个等势面的同心圆上，因具有相同的速度值和重力加速度值，因此相同等势面上星系之间的万有引力发挥主导作用，星系之间加速靠近。

站在哈勃的视角观测他发现本星系群之内的星系在相互靠近;本星系群之外的星系约有50%的星系加速远离(红移);约有50%的星系加速靠近(蓝移)，哈勃还发现红移的星系较近，而蓝移的星系都比红移的更远。

此时哈勃所在位置宇宙空间的弯曲曲率半径ρ大于哈勃到宇宙中心点的距离R,即 ρ / R ＞ 1 ρ/R＞1 ρ/R＞1。

## 二，视界面上的哈勃 ##

当哈勃坠落到视界面的瞬间(他是无法停留在视界面之上，除非他以光速绕行，这是狭义相对论不允许的)，他发现视界面是平的，不是一个球面而是一个平盘，平盘的直径等于4πR,R为宇宙中心奇点的史瓦西半径。平盘之外是间隔为2πR虚像环，在垂直于平盘的方向上星系之间加速退行，在平行于平盘的方向上星系相互靠近。哈勃是可以观测到视界面之下(内)不断加速远离的星系，但仍无法看到奇点，因为奇点的辐射勉强可以到达视界，但强大的引力红移使其成为温度极低的微波。此时，哈勃所在位置的ρ/R=1，ρ为空间弯曲曲率半径，R为宇宙中心奇点的史瓦西半径。

## 三.视界之内的哈勃 ##

进入视界内的哈勃终于可以观测到了宇宙中心奇点了。

由于宇宙中心奇点发出的辐射无法逃逸出视界，全部都会在视界处偏转折返，因此很难区分那一根辐射——没有经过任何偏转绕行的直接来自宇宙中心奇点的以最短光程射向哈勃的辐射。

这样的问题自然不会难倒哈勃，难倒哈勃的是哈勃定律。

哈勃发现此时星系之间加速远离成为普遍现象，无论在哪个方向上星系之间都遵从哈勃定律。为什么会这样?难道真的是宇宙加速膨胀了?哈勃百思不得其解……但哈勃记起了他正在加速向宇宙中心奇点坠落，他虽然不明白为何失去了方向，但决不会因此失去方向，对，多普勒效应，直接来自宇宙中心奇点方向来的辐射温度最高，哈勃对来自四面八方的微波辐射的温度进行测试后发现了最高的那一点，从而确定了银河系坠落的方向。

## 四.广义相对论空间里的哈勃 ##

哈勃再一次把爱因斯坦拽到了他的天文望远镜前，让爱因斯坦解释:为什么星系之间加速远离?

爱因斯坦说:

这是奇点对空间产生的广义相对论效应，宇宙中心奇点巨大的质量使视界内的空间产生弯曲，奇点另一侧的迎面而来的星系射向宇宙中心方向的蓝移光线首先被奇点弯曲、捕获;只有背离奇点方向、向视界逃逸的红移光线从视界偏转折返才能被你的望远镜所观测。视界内任意一点ρ/R＜1。

视界是一个半透膜，只进不出，随着宇宙中心奇点不断吞噬星系质量增加，史瓦西半径也不断增大，视界的面积却逐渐减少，当宇宙中心的奇点的质量大于宇宙总质量的50%时，视界之外将不存在任何物质与空间，视界的面积为零，奇点就是视界。

这就是点对称有限空间宇宙，它是四维空间结构，整个宇宙空间被一个奇点所包围。

把它从奇点处割开投体到一个水晶球上，就是水晶球表面立满的四棱锥。四棱锥的尖是四维宇宙空间中是同一点——宇宙中心奇点，每一根四棱锥都是紧密无间相通相连的，银河系就在其中的一根四棱锥中正在加速向锥尖坠落，哈勃透过其所在的四棱锥或水晶球观测到其它四棱锥中的星系正在加速坠向它所在的四棱锥尖。

## 五.立此存照 ##

按大爆炸理论推断宇宙背景微波辐射是宇宙大爆炸时产生的高温在宇宙膨胀后残留的余波，随着时间的推移(宇宙膨胀)温度会越来越低。

立此存照:宇宙微波背景辐射来着宇宙中心，其最高点温度将会随时间增高。

这是因为银河系向宇宙中心坠落的速度将越来越快，相对宇宙中心辐射所产生的多普勒效应。

## 后记 ##