宇宙学有一些大问题

    eran campanella 阅读 bjrn ekeberg 博士的文章。在《科学美国人》杂志上，题为《宇宙学有一些大问题》 （档案）描述了现代宇宙学的许多问题，本质上称其为民间故事。运行时间：40m

    问题和解答

    问：这与 ret 有什么关系？

    a广义相对论、狭义相对论、多普勒、牛顿定律等，都是基于地球的实验和解释。这些定律在 ret 提出的巨大宇宙中不起作用。

    问：宇宙学可能是个谜，但天文学家可以在当地解释事情。

    a见三体问题

    也可以看看

    星系的问题- 星系的行为不符合物理定律

    宇宙学原理- 表明我们处于宇宙中心的观测必须被丢弃并重新解释

    告诉我们我们都被骗过的名言——表明天文学的基本概念是站不住脚或未经证实的，拒绝证据或援引幻想被用来解释失败的陈述

    分类：宇宙星星宇宙学

    宇宙学原理

    宇宙学原理和哥白尼原理是指出地球上的人类不是宇宙的特权观察者的哲学。因此，由于这种哲学，天文观测必须在当前天文学理论的背景下进行解释，而不管现实可能暗示什么。仔细阅读以下引文：

    “ “例如，如果宇宙是有限的并且有一个中心，如果银河系不在那个中心附近，那么宇宙中所有其他物质的总亮度应该比地球一侧的稍大另一个。但是银河系以外的夜空在一个方向上并不明显比另一个方向更亮；因此，天文学家被迫得出结论，宇宙无限延伸到各个方向。唯一的另一种可能性是地球是一切的中心——一个行星是成千上万个星系和数百万个其他可能行星的焦点。这种选择是如此荒谬，以至于宇宙学家从一开始就将其排除在外。实际上，他们将银河系在宇宙中的位置绝不是特殊或不典型作为他们信条的基本信条。从这个想法，他们得出了一个被称为宇宙学原理的基本公理：即宇宙在任何地方和所有方向上都必须平均相同。 ” ——“

    空间、时间和宇宙”，宇宙，时间-生命书籍，1962 年，第 170 页。

    以下是天文学家和作者的杂项引述，他们说我们似乎处于宇宙的中心。

    内容

    1宇宙学原理

    2宇宙学红移

    3宇宙微波背景

    4暗能量

    5伽马射线爆发

    6可能性

    7哥白尼原理

    8也可以看看

    宇宙学原理

    “ 现代宇宙学的一个基本前提是哥白尼原理，即我们不在宇宙的中心或其他特殊区域。对 ia 型超新星的研究，连同哥白尼原理，得出了宇宙正在加速膨胀的推论。通常对此的解释是必须存在“暗能量”来驱动加速。或者，可能是哥白尼原理无效，并且数据已在不适当的理论框架内解释的情况。如果我们生活在宇宙中一个特殊的地方，靠近一个局部物质密度低的虚空中心，那么在不增加暗能量的情况下，超新星观测将被解释。 ”

    ——蒂莫西·克利夫顿，牛津天体物理学成员，理学士，博士。（t clifton 等人，“生活在虚空中：用遥远的超新星测试哥白尼原理”，phys rev lett 101 (13): 1302（2008 年 9 月）。

    “ 最简单的观察往往会产生最深刻的后果。长期以来，它一直是现代科学的基石，更不用说人类的宇宙观了，地球上的一颗普通恒星在普通星系的一个不起眼的部分发光。生命自发产生，人类在这杂乱的物质中进化，现在无需外界帮助就可以掌握自己的命运。这个宇宙模型得到了大爆炸和宇宙膨胀概念的支持，而天文学家在任何地方都能看到红移这一简单观察反过来又支持了这一概念。当然，这些红移是由于物质在大爆炸的推动下飞离我们。但是红移也可能来自质量的引力。如果地球在宇宙的中心，无论我们在哪里看，周围恒星质量的吸引力也会产生红移！乔治·埃利斯在这篇文章中提出的论点比这更复杂，但他的基本主旨是让人类回到宇宙中的有利位置。他的新理论似乎与我们的天文观测非常一致，尽管它与我们是无神论者并靠自己创造的想法相冲突。 ” ——《

    自然》杂志编辑，paul cw davies。

    宇宙学红移

    我们看到的星系无论在哪里都发生了红移，而且以一种没有意义的方式发生了红移。这意味着我们是宇宙的中心。宇宙学红移被称为哈勃定律，并假设已知宇宙正在膨胀。假设机制已到位，以将观察及其影响从由于速度引起的光红移转变为空间和时间的度量膨胀，也称为膨胀宇宙。

    请参阅 edwin hubble 的这句话：

    “ 这种情况[红移]意味着我们在宇宙中占据了一个独特的位置，在某种意义上类似于古代的中心地球概念。该假设不能被推翻，但它是不受欢迎的，并且只能作为挽救现象的最后手段被接受。因此，我们忽略这种可能性并考虑替代方案，即随着距离变细的分布。

    稀疏化很容易用两种方式中的任何一种来解释。首先是空间吸收。如果透过薄薄的薄雾看到这些星云，它们消失的速度会比仅靠距离和红移所能解释的更快，即使分布均匀，也会显得稀薄。第二种解释是一个超级星云系统，孤立在一个更大的世界中，我们自己的星云位于中心附近的某个地方。在这种情况下，在应用了所有适当的校正后，实际分布会变薄。

    这两种解释似乎都是合理的，但观察结果都不允许。

    世界图景中明显偏离均匀性的情况完全可以通过对任何解释的红移进行最小可能的校正来补偿。不留余量进行疏化。真实分布必须是均匀的或向外增加，使观察者处于独特的位置。

    但是必须不惜一切代价避免不受欢迎的有利位置的假设……这样的有利位置当然是不能容忍的……因此，为了恢复同质性，并摆脱独特位置的恐怖，背离统一性，这由衰退因素引入，必须由代表空间曲率影响的第二项补偿。似乎没有其他的逃生途径。 ”

    — e hubble，宇宙学的观测方法，1937 年，第 58 页

    斯蒂芬霍金说：

    “ ……所有这些证据表明，无论我们往哪个方向看，宇宙看起来都是一样的，这似乎表明我们在宇宙中的位置有些特别。特别是，如果我们观察到所有其他星系都在远离我们，那么我们似乎一定是在宇宙的中心。”

    然而，还有另一种解释：宇宙在各个方向上看起来都可能与从任何其他星系看到的一样。正如我们所见，这是弗里德曼的第二个假设。我们没有科学证据支持或反对这一假设。我们只是出于谦虚的理由相信它：如果宇宙在我们周围的每个方向看起来都一样，但在宇宙的其他点周围却不同，那将是最了不起的。 ”

    ——史蒂文·霍金，《时间简史》，p。44（矮脚鸡，1988 年）。

    “ 做出这个假设是因为认为我们应该靠近宇宙中心是不合理的。” ”

    ——乔治 fr 埃利斯，“宇宙在膨胀吗？” 广义相对论和引力 9 (2): 92 (1978)。

    “ 如果地球在宇宙的中心，那么无论我们往哪里看，周围恒星质量的吸引力也会产生红移！这个理论似乎与我们的天文观测非常一致 ”

    ——保罗·戴维斯在《自然》中

    “ 宇宙学中一个普遍的观点是，宇宙在一定规模以上是均匀的和各向同性的。这个假设，通常被称为宇宙学原理，被认为是哥白尼原理的概括，即“地球不在中心，特别有利的位置”。假设是同一时代任何地方的任何观察者都会看到宇宙中星系大规模分布的基本相同画面。

    然而，根据 hartt & hirano 的傅里叶分析，来自红移 z 数据（n-z 关系）的星系数计数 n 表明星系具有首选的周期性红移间距一个自然的解释是同心更高星系数密度的球壳围绕着我们，它们各自的中心位于我们的位置。 ”

    — shigeo hirano 教授，“宇宙振荡膨胀率的观测测试”物理评论 d，2010 年。

    “ 这表明，对类星体光谱红移的宇宙学解释导致了另一个矛盾的结果：即地球是宇宙的中心。

    地球确实是宇宙的中心。类星体在某些球壳上的排列只是相对于地球而言的。如果从另一个星系或类星体观察，这些壳会消失。这意味着宇宙学原理将不得不取消。这也意味着固定到地球的坐标系将是宇宙中的首选参考系。因此，为了宇宙学的目的，狭义相对论和广义相对论都必须被抛弃。 ”

    —yp varshni，“类星体的红移假设：地球是宇宙的中心吗？” 天体物理学和空间科学 43 (1): 3 (1976)。

    “ 如果红移是多普勒频移……目前的观测结果导致了一个封闭宇宙的异常现象，它异常小而稠密，而且，可能还加上了令人怀疑的年轻。 ”

    ——埃德温·哈勃，《皇家天文学会月报》，17, 506, 1937。

    “ 对超紧凑无线电源的 229 ghz vlbi 全天调查已成为许多宇宙学研究的基础，这些研究检查了角尺寸和红移之间的关系。在这里，我使用了 468 个此类源的样本，其 05＜z＜=3787 这被解释为意味着宇宙在最大尺度上不是空间均匀的，并且在后期由具有其中心的密度增强。 ”

    —超紧凑无线电源和宇宙的各向同性和同质性 jc jackson（存档）

    宇宙微波背景

    “ 在弗里德曼宇宙中，对坐标的一种可能解释是，整个空间都在膨胀的气球表面，没有中心……[但是]在这样的宇宙中，没有宇宙微波背景（cmb）偶极子，甚至在存在特殊速度的情况下。换句话说，对 cmb 偶极子的观察排除了对弗里德曼宇宙坐标的这种解释。 ”

    ——y。tomozawa，“cmb 偶极子和宇宙膨胀中心的存在”，密歇根大学密歇根理论物理中心，p 2（2008 年 2 月 2 日）。

    “ 此外，我们必须认真对待这样一种观点，即超新星数据明显表明的加速可能是由于没有暗能量的大尺度不均匀性。对后一种可能性的观测测试与在同质宇宙中追求暗能量（外来物理）选项同样重要。

    关于宇宙几何的理论偏见，以及我们在其中的位置，必须屈服于这样的观察测试。正因为标准宇宙学的哥白尼原理的基础性质，我们需要全面检查这个基础。在这里必须强调的是，标准的 cmb 各向异性研究并不能证明哥白尼原理：他们在一开始就假设了它。 ”

    ——乔治·埃利斯，“宇宙学中的不均匀性效应”，arxiv:11032335v1（2011 年 3 月）。

    “ 对宇宙背景辐射的研究已经证实了辐射的各向同性，或者说它在各个方向上的完全均匀性。如果宇宙有一个中心，我们必须非常接近它……否则，会产生过度的可观察到的辐射强度各向异性，我们会从一个方向探测到比从相反方向更多的辐射。 ”

    ——加利福尼亚大学的约瑟夫·西尔克，“大爆炸：宇宙的创造和演化”，第 10 页。53（wh 弗里曼，1980 年）。

    “ 但是当你看 cmb 地图时，你也会看到所观察到的结构，实际上，以一种奇怪的方式，与围绕太阳的地球平面相关联。这个哥白尼会回来困扰我们吗？太疯狂了。我们正在眺望整个宇宙。不可能有结构与我们围绕太阳的地球运动相关 - 地球围绕太阳的平面 - 黄道。那就是说我们确实是宇宙的中心。新结果要么告诉我们所有的科学都是错误的，我们是宇宙的中心，要么数据完全不正确 ”

    “ 开发多极矢量使我们能够检查 cmb 的大尺度特征如何相互对齐以及黄道 - 地球绕太阳运行的轨道平面。 ”

    暗能量

    “ 虽然暗能量对某些人来说可能有点做作，但牛津的理论家们提出了一个更加离谱的替代方案。他们指出，我们可能只是生活在宇宙中一个非常特殊的地方——具体来说，我们处于一个物质密度特别低的巨大空间中。该建议与哥白尼原理背道而驰，而哥白尼原理是物理学中最有用和被广泛接受的原则之一。

    哥白尼是最早提出我们不在宇宙中特殊位置的科学家之一，任何认为我们特殊的理论都极有可能是错误的。该原理直接导致太阳系的地心概念被更优雅的日心模型取代。

    暗能量似乎是一种延伸，但它与古老的哥白尼原理是一致的。另一方面，我们生活在宇宙中一个特殊地方的提议可能会让许多科学家感到震惊。 ”

    ——暗能量：只是幻觉吗？科学日报（2008 年 9 月 26 日）（存档）

    “ 承认暗能量存在的另一种方法是回顾需要引入它的假设。特别是，如果我们当地的环境比周围的宇宙更空旷，即如果我们生活在一个虚空之中，那么已经提出了可以在没有暗能量的情况下解释 sne 观测。这种对表观加速度的解释没有引用任何奇异物质、额外维度或对重力的修改——但它确实需要拒绝哥白尼原理。我们将被要求生活在一个球对称的低密度中心附近，其规模与可观测宇宙的数量级相同。这种情况将对所有宇宙学观测的解释产生深远的影响，

    在标准的暴胀宇宙学模型中，大而深的空洞出现的概率非常小。然而，可以说，大密度不足的中心是观察者最有可能找到自己的地方。在这种情况下，发现自己处于巨大虚空的中心，就违反了哥白尼原理，即我们不是在一个特殊的地方…… ”

    “ 如果他们的方程式是正确的，暗能量就是一种幻觉，而宇宙，至少有 272 亿光年宽，在大爆炸能量的推动下，正以越来越快的速度扩散到一个没有任何物质的更大真空中。唯一的问题是，要使方程式起作用，我们必须“真正处于宇宙的中心，至少可以说，这是不寻常的”，坦佩亚利桑那州立大学的物理学家劳伦斯克劳斯说。 ”

    —“解开谜团：不存在暗能量”，今日美国，2009 年 8 月 17 日（存档）

    “ 暗能量似乎是物理宇宙的主要组成部分，但对于它的存在或大小没有有说服力的理论解释。宇宙的加速度和暗物质一样，是观测到的现象，最直接地表明我们的基本粒子和引力理论要么不正确，要么不完整。大多数专家认为，要全面了解宇宙加速，我们对基础物理学的理解需要一场革命。由于这些原因，暗能量的性质是物理科学中所有突出问题中最引人注目的。这些情况需要一个雄心勃勃的观测计划来尽可能确定暗能量的特性。 ”

    ——暗能量工作组报告，2006 年（来源）

    伽马射线爆发

    “ 爆发到达方向的均匀分布告诉我们，伽马射线爆发源在空间中的分布是一个球体或球壳，以我们为中心（其他一些极其人为和难以置信的分布也是可能的）。但是哥白尼告诉我们，我们在宇宙中并没有处于一个特别的优先位置。地球不在太阳系的中心，太阳不在银河系的中心，等等。没有理由相信我们处于伽马射线爆发分布的中心。如果我们的仪器足够灵敏，可以检测到空间分布边缘的爆发，那么它们在天空中不应该是各向同性的，这与观察相反；如果我们的仪器不太敏感，那么 n ∝ s-3/2 定律应该成立，这也与观察相反。这就是哥白尼的困境。 ”

    “ “也许可观测宇宙存在大规模的不均匀性，例如 lematre-tolman-bondi (ltb) 无压球对称模型所描述的那样，而我们正接近空洞的中心。这种模型可以celerier 在本次会议上讨论了解释没有任何暗能量的超新星观测（另见 celerier [7]）这种自由使我们能够拟合没有暗能量或其他奇异物理的超新星观测”

    “一个典型的观察可行的模型是我们生活在一个大空洞的大致中心（中心位置的 10 以内）没有暗能量或精华场”

    “许多人以概率为由驳斥了这些模型：我们不可能接近这样一个模型的中心。但在宇宙学中总是存在不可能性从本质上讲，根本没有证据证明宇宙是可能的；也就是说一个哲学假设，这可能不是真的。宇宙可能是不可能的！其次，即使我们忽略第一个问题，任何这样的概率提议也没有充分合理的衡量标准。这仍然是一个有争议的问题第三，linde 等人 [22] 的一项研究表明，（给定一个特定的测量选择）这种不均匀性实际上是暴胀理论的一个可能结果，我们位于中心附近！人们不能忽视这样的模型出于概率的原因。 ”

    哥白尼原理

    “ 但是，如果没有一些意识形态的混合，我们就无法制作宇宙模型。在最早的宇宙论中，人类将自己置于宇宙中心的主导地位。自哥白尼时代以来，我们一直在逐渐降级为一个中等大小的行星，它围绕一个中等大小的恒星运行，位于一个相当普通的星系的外缘，它本身只是一个局部星系群中的一个。事实上，我们现在是如此民主，以至于我们不会声称我们在太空中的地位以任何方式特别突出。我们将按照 bondi (1960) 的方法，将这一假设称为哥白尼原理。

    对这个有点模糊的原理的合理解释是将其理解为暗示，当以合适的尺度观察时，宇宙在空间上是近似均匀的。 ”

    ——“时空的大尺度结构”，斯蒂芬霍金，p134

    “ 迄今为止，还没有通用的方法来确定我们生活在宇宙中的一个典型位置 ”

    ——克里斯克拉克森等人。2008年物理评论快报

    “ 人们需要意识到，有一系列模型可以解释观察结果……例如，我可以为你构建一个以地球为中心的球对称宇宙，你不能根据观察结果来反驳它……你只能从哲学的角度排除它。在我看来，这绝对没有错。我想公开的是，我们在选择模型时使用了哲学标准。许多宇宙学试图隐藏这一点。 ”

    ——george fr ellis，《科学美国人》，1995 年 10 月，卷。273, no4, p 55

    “ 哥白尼原理指出，人类不是宇宙的特权观察者，并为我们假设在最大尺度上宇宙在空间上是均匀的提供了哲学基础。虽然它是现代宇宙学的基本方面之一，但这一假设在标准范式之外仍未得到检验。尽管测试如此明显的东西似乎很迂腐，但标准范式本身是建立在摇摇欲坠的基础上的，依赖于无法解释的、引力排斥的暗能量成分来进行观测以适应模型。这一点的影响怎么强调都不为过。假设物理定律确实平等地适用于宇宙的任何地方，唯一可能的非哥白尼配置是我们生活在一个源自特殊初始条件的地方。 ”

    “ 天文学家会发现很难在他们的胃里解决这种令人不安的感觉。事实是，与拒绝哥白尼原理相比，当涉及到接受令人不安的想法时，暗能量可能会变成糖衣甜甜圈。 ”

    —“暗能量和最苦的药丸”，2008 年 7 月 14 日，发现杂志相关的物理 arxiv 博客 ( archiveis )

    “ 暗能量是有问题的。没有人真正知道它是什么。我们可以做出有根据的猜测，并使用量子理论来估计可能有多少，但随后我们会以惊人的 10 120倍过冲。乔治·埃利斯说，这就足够了……仔细研究我们对宇宙的假设以及我们在其中的位置。“如果我们通过假设哥白尼原理是正确的来分析超新星数据并得出一些非物理的东西，我认为我们应该开始质疑哥白尼原理 无论我们的理论偏好是什么，它们最终都将让位于观察证据。”

    那么，如果……结果是哥白尼原理是错误的，这意味着什么？这肯定需要对我们对宇宙的了解进行一次地震般的重新评估……如果哥白尼原理失败，那么所有与之相关的东西也会消失……宇宙学将回到绘图板上。如果我们身处虚无之中，回答我们如何来到宇宙中如此优越的位置将更加棘手。 ”

    ——marcus chown，“地球是否处于巨大宇宙空洞的中心？”，《新科学家》，2008 年 11 月 12 日，第 32-35 页。

    也可以看看

    宇宙学有一些大问题——《科学美国人》将宇宙学描述为一个有问题的民间故事

    星系的问题- 星系的行为不符合物理定律

    告诉我们我们都被骗过的名言——表明天文学的基本概念是站不住脚或未经证实的，拒绝证据或援引幻想被用来解释失败的