|||
应该如何理解这个结论?
首先,我们是否承认这个结论是对的?也就是说,我们是否承认在宇宙尺度上多普勒效应依然成立,光波频率的红移确实是由于物体之间的相对运动造成的?而没有另外的红移机制?也许有另外的导致光波红移的机制,也许没有。这是个值得研究的课题。这是个岔路口,我们面临选择。我可以不承认多普勒效应在宇宙尺度上依然成立,然后去寻找实验证据,我也可以跟随着主流,承认观测是对的,承认我们的宇宙也确实在加速膨胀。
今天我选择第二条路,改天再去尝试第一条路。
既然宇宙在加速膨胀,那么动力源自何处呢?
到目前为止,我们观测到的物体之间的相互作用只有四种:引力、电磁力、强相互作用、弱相互作用。我们可以假定除了这四种力之外,不存在其他种类的力了,也可以假定,还存在其他种类的力。那么我们又面临两种选择,第一个选择是宇宙加速的动力是这四种力中的一个;第二个选择是宇宙加速膨胀的动力另有起源,存在新的力。
事实上从目前的情况来看,第二个选择是合理的。暗能量的提法实际上就是承认存在一种“反引力”,这种作用必然是一种新的作用。
进一步,我们还可以问,在宇宙的尺度上爱因斯坦的广义相对论方程是否依然有效?面对这个问题,我们再一次面临两种选择,如果认为在宇宙尺度上爱因斯坦方程不再有效,那么我们不得不去建立一种新的宇宙模型,这一点或许会很费力;如果认为爱因斯坦方程依然有效,那么我们不得不在方程中加入一些量,来为宇宙的加速膨胀提供动力。
但是,我们从来没有在实验中观察到过与这些量对应的物质或者能量。这又是为什么?答案或许是因为这些物质或者能量不存在于我们的四维时空中,而是存在于额外的维度。
至此,从“我们的宇宙在加速膨胀”这一结论,我们经过了几个岔路口之后,到达了另一个结论,即宇宙加速膨胀的原因也许不在我们的四维时空的内部,而是在外部。
事实上,广义相对论方程在描述宇宙时,已经将四维时空看成了镶嵌在高维时空中的一个三维流形。这或许暗示着,空间存在着更多的维度。
我们目前观测到的所有的物理定律都是四维时空中的规律,宇宙加速膨胀或许真的无法被四维时空理论所描述。
基于上面的思考,我构造了如下一个物理模型,模型中的膜代表了我们存在于其中的“宇宙”,膜在“外力”作用下发生加速运动。膜上的观察者将观察到引力效应。
物理模型:
在没有引力的三维空间中,有一张平坦的无限大二维橡皮膜,具有一定的表面张力系数Λ,在橡皮膜的表面上有一个质量为m的质点。假设橡皮膜在其法线方向上做加速运动,加速度为a,则质点被迫随着橡皮膜运动,由于惯性,质点导致橡皮膜表面形变。
(1),求稳定后橡皮膜的曲面方程?
(2),将这个问题推广到高维空间,即三维橡皮膜,再求其三维曲面方程?
(3),如果高维空间中的三维膜在大尺度上是一个三维球,那么在质点附近曲面方程又如何?
有兴趣的朋友可以考虑求解一下啊:)
地球引起的空间形变形状与苹果对比起来有某些相似性,呵呵,万有引力与苹果之间竟然有着这样有趣的联系,难怪当年牛顿是在苹果树下发现的万有引力:)
Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )
GMT+8, 2024-10-19 22:58
Powered by ScienceNet.cn
Copyright © 2007- 中国科学报社