生成宇宙学的基本观念是宇宙物质是随宇宙膨胀逐渐生成的而非大爆炸框架里的瞬间创生。生成宇宙学在多个关键观测和理论自洽方面展现出优于大爆炸宇宙学的潜力,其核心优势在于无需引入暗物质暴涨等假设解释现有天文现象。
一, 理论基础更简洁,消除奇点等问题
生成宇宙学的提出者杨建亮从爱因斯坦方程出发,通过细致的推演证明作为引力源的压强需取负值,由此把爱因斯坦引力场方程里的耦合常数由-8ΠG修改为4ΠG,这一修改没添加新项,保留了原方程的简洁和协变性,但消除了黑洞和大爆炸奇点,使理论在数学上更自洽。
二,自然解决大爆炸理论中的疑难问题
视界疑难:生成宇宙学里的宇宙尺度因子是时间的正弦函数即R(t)=Asinkt, 自然显示宇宙的膨胀与收缩循环往复,时间无起点,在R(t)=0时刻哈勃参数趋于无限大,宇宙视界无限,因此任何观察者看到的宇宙在任何时刻都是无限的,无需引入暴涨机制,
平坦性疑难:由于宇宙密度始终不变,空间自然维持平坦,无需精细调节初始条件,
磁单极疑难: 由于膨胀开始宇宙绝对温度为零,不存在高能相变过程,因此不会产生磁单极子,无需额外排除机制
三, 与最新观察高度一致
1, 加那利群岛天体物理研究所观测显示,银河系发光部分正在以每秒500米的速度扩张,且其它星系也呈系统性扩张,这与生成宇宙学预言的星系随宇宙膨胀作等密度扩张完全一致,
2,X型结构支持星系非合并演化,观测显示类似银河系的星系普遍存在X型结构,研究者尼斯说此结构在星系合并时将破坏,观测表明至少90亿年银河系没有发生合并事件,直接挑战大爆炸星系形成理论,反而支持生成宇宙学的星系原地生长观点
3,地球膨胀证据, 多项测量显示地球半径每年增长0.1毫米-0.5毫米之间,与生成宇宙学预言基本一致,暗示行星也在作等密度膨胀
四, 提供物质生成的微观机制, 不同于大爆炸理论无法解释的物质从何而来,生成宇宙学认为粒子物理的希格斯机制就是物质连续生成的微观机制,希格斯场就是天体内部的负能量场,以负压强的形式出现在引力场方程里,推动物质随宇宙膨胀连续生成,同时保证宇宙正负能量之和为零,不违背能量守恒,这为无中生有的宇宙图景提供可行的物理途径,
五, 无需暗物质解释星系旋转曲线,生成宇宙学通过修正引力场方程在球对称里自然导出与观测一致的旋转曲线,无需引入暗物质等额外假设。
六,共形宇宙是大爆炸的一个变种,不承认物质连续生成,因此没有消除奇点,仍需暴涨等假定,不过奇点反复出现而已,与大爆炸理论没本质区别。
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