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宇宙学原理成立或不成立的后果
我在《对宇宙学原理的再解释》那篇博文中,曾谈到:“宇宙学原理对研究宇宙整体能起很大的作用,例如对下述一些问题:…” ;本篇博文就以那些问题和其它问题来说明宇宙学原理成立或不成立的后果。
如果宇宙学原理成立,我们就可以肯定宇宙的这一部分必定和另一部分在结构上是相同的或者大致上是相同的(根据均匀性);例如,我们在银河系观测到脉冲星和白矮星,我们就可以肯定在其它星系中也存在脉冲星和白矮星。如果宇宙学原理不成立,你就不能这样肯定。虽然银河系中有脉冲星和白矮星,你不能肯定其它星系中有没有?你只能一个一个星系去观测了;要知道宇宙空间是无限大的,现在对整个宇宙并没有全部观测到,因此,对宇宙的结构,你只能说还不清楚了。
如果宇宙学原理成立,又由于银河系的物质绝大部分是正物质,加以我们没有观测到其物质绝大部分是反物质的星系,我们就可以肯定(至少可大致肯定)宇宙中不可能存在其物质绝大部分是反物质的星系(根据均匀性)。如果宇宙学原理不成立,你就不能这样肯定。你也只好一个一个星系去观测了。
如果宇宙学原理成立,我们就可以肯定,在宇宙各个星系中,暗能量、暗物质、通常物质的百分比大致是相等的(根据均匀性)。如果宇宙学原理不成立,你就不能这样肯定。你也只好一个一个星系去观测了。
如果宇宙学原理成立,我们就可以肯定,宇宙中的物质不可能存在整体的旋转运动(根据各向同性),亦即总动量矩为零。如果宇宙学原理不成立,你就不能这样肯定了。当然,每个星系是有整体旋转运动的,但就全部星系来说,动量矩的总和可以为零,就使得宇宙中的物质不可能存在整体的旋转运动。宇宙中的物质究竟存不存在整体的旋转运动?这个问题还可以在理论上进行一些分析,我打算另写一篇博文来专门讨论。
我在《对宇宙学原理的再解释》那篇博文中,还谈过:“虽然宇宙学原理也可能是错的,但借助它逐渐修正错误,找出规律,总比把它扬弃,瞎摸索一翻较有利吧。” 下面引用的是Weinberg在他的著作Gravitation and Cosmology的一段话[1]:“不过,我们在这里坚持宇宙学原理的真正理由,并不在于它肯定是正确的,而勿宁说是它允许我们使用观测天文学提供给宇宙论的极为有限的资料。如果我们像在非各向同性或者阶层模型中那样采取其它较弱的假设,那么度规就会包含过多的未知函数(无论我们是否用场方程),而为了决定度规,这些资料就太不充分了。另一方面,采取本章中所描述的比较限定的数学框架,我们便有现实的机会把理论同观测进行对比,如果这种框架同观测资料不符合,我们就能得出结论,或者宇宙学原理,或者等效原理是错误的。再没有比这更有意义的事情了。”这段话比我说的更清楚明白。
在讨论过这些后,我想,对宇宙学原理是扬弃?还是保留?应当不难得出结论。
参考文献
[1] Weinberg S. 1972, “Gravitation and Cosmology”, Wiley,
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