为什么宇宙大爆炸时爱因斯坦的相对论不适用-pg电子平台

为什么相信？

这个世界上有很多事情，不管你信不信，都是有的。

大爆炸宇宙模型早已被科学界公认为标准宇宙模型。物理学家和天文学家都相信，只是有些人不相信。他们不信没关系，但是要贬损。

这些人有新鲜的理论来代替它吗？或者有没有发现这个理论的重大bug，能不能反证？

不不。

这些大仙就靠他们的生活常识吃饭拉屎，不看理论本身，也不看证据。甚至当他们看到理论和证据时，他们都反对贬损。不自夸却表现出无知似乎让人不舒服。

时间空通信并不保证大爆炸宇宙论是100%正确的，也不保证这个理论是完美的，将来也不会被。我只是相信科学发现和研究，相信观察事实。现阶段我就说现阶段我说的。

大爆炸宇宙模型是唯一符合各种观测和最符合逻辑判断的宇宙诞生和演化理论，并得到越来越多证据的支持。

如今天文学家对宇宙进行了观测和研究，几乎每一个新发现都可以从大爆炸宇宙模型中得到解释，这符合宇宙演化的预期，没有第二种宇宙起源理论可以与之相比。

爱因斯坦的广义相对论可以说是大爆炸宇宙学的理论基础，尤其是爱因斯坦的场论，科学地解释了宇宙中的许多现象和演化过程，根据场论得到的许多解也一一得到了证实。

如黑洞、引力波、引力透镜、微波背景辐射、星系和恒星的演化规律等。，已经被观测所证实，这不仅证实了爱因斯坦相对论的正确性，也符合大爆炸宇宙学的预期。

以基本逻辑来判断，如果你不相信这个理论，你还能相信什么？这难道不是一个稍微有点科学素养的正常人最基本的认知吗？

大爆炸宇宙论的兴起。

自上世纪初美国著名天文学家埃德温·鲍威尔·哈勃发现宇宙膨胀定律以来，爱因斯坦等现代物理学家和天文学家抛弃了宇宙的静态模型，认识到宇宙是动态的，有始有终。

因为物理学家和天文学家强调科学和证据，如果他们也无视事实，睁眼说瞎话，研究就进行不下去，就会走进死胡同。

爱因斯坦的广义相对论的初始引力场方程很难自圆其说，因为他开始相信静态宇宙论，这种宇宙论统治了科学界几百年，认为宇宙从来没有这么无边无际，没有开始，也没有结束。

爱因斯坦无法摆脱这个陷阱。

但是，他的引力场方程无论如何也不能说明宇宙是一个静态的结果。根据他的引力场公式rμv-(1/2)rgμv=ktμv，必然推导出一个永不停止变化的动态宇宙。

为了使这个公式与静态宇宙自洽，他不得不在这个公式中加入一个“宇宙常数”来维持静态宇宙的结果。这个公式变成:∧gμv rμv-(1/2)rgμv=ktμv，其中“∧”是宇宙常数。

听说哈勃发现了星系红移，爱因斯坦立即赶到哈勃工作的威尔逊天文台进行验证，亲自观测了红移现象，并在确认后立即公开承认自己的错误，去掉了场方程中多余的宇宙常数，确定了今天广为人知的爱因斯坦场方程:

=rμv-(1/2)rgμv=(8πg/c^4)tμv

在这里，我们简单了解一下何谓“红移”。

所谓“红移”是光的多普勒效应，多普勒效应最初用于声音传播。

是奥地利数学家和物理学家克里斯蒂安·约翰·约翰发现了这一效应。

其实这种影响在我们的生活中也能感受到。当救护车从远处向你驶来时，我们听到的警笛声会很高很强烈，当它从你身边经过时，警笛声会变得很低很慢。

但是普通人不会对自己的所见所闻进行深入思考，科学家就不一样了。1942年的一天，当多普勒经过铁路路口时，恰好一列火车从他身边经过。他感觉到了这种语气的变化，敏感地意识到这里面一定有玄机，于是开始了这项研究。

他发现这种变化与观察者和声源的移动速度以及声速之比有关。比率越大，变化越显著。这个变化是，当声源靠近时，波长会变短，频率会变高；声源较远时，声波会拉长，频率变慢。

后来人们称之为“多普勒效应”。

计算多普勒效应的公式为:

f=(u v)/λ(声源近)或f=(u-v)/λ(声源远)。

其中f为接收频率(hz)，u为波速(m)，v为观测者或波源的移动速度(m)，λ为原始波源波长。

后来人们发现各种波都有多普勒效应，电磁波也不例外。

电磁波有波长和频率。波长越长，频率越低，能量越低。反之，波长越短，频率越高，能量越高。

可见光也是一种电磁波，在电磁波谱中波长在0.38~0.76um，所以也有多普勒效应。

光的多普勒效应就是蓝移和红移。

可见光不是我们看到的白色，而是由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色光谱组成。这七种颜色中，红光的波长最长，为0.64~0.76um，紫光的波长最短，为0.38~0.44um。

当这些颜色的光组合在一起，我们看到的就是白光，就变成了多色光。不同的物体对不同波长的光有不同的吸收率，所以我们可以看到一个丰富多彩的世界。

多色光将通过棱镜被分散，各种颜色的光谱将被分析。

发现当光源快速靠近观察者时，光波会变短，频率变高，说明光谱向蓝端移动；反之，当光源远离观察者时，光波变长，频率变低，说明光谱向红端移动。

这就是光谱蓝移和光谱红移的来源。

哈勃观测到的现象是，无论从哪个方向看，星光都呈现红移现象，说明各个方向离我们很远的星系都在快速离开我们。

而且这种距离现象是各向同性的，速度越远越快，和距离成正比。

这说明宇宙一直在膨胀，而且还在膨胀。另外，还有一层含义，就是在更早的时候，宇宙星系和天体之间的距离更近，在最早的时候，宇宙天体一定在同一个地方。

所以哈勃的发现暗示了宇宙中存在一个大爆炸时刻，它起源于一个密度无限大，体积无限小的奇点。

有人可能会说，宇宙的起源可能是更大的球还是更小的宇宙？根据爱因斯坦的场论，这是不可能的。因为一个物体一旦收缩到自己的史瓦西半径，必然会坍缩成奇点。

关于这个问题已经有很多文章了，这里就不讨论了。

整个宇宙都在膨胀，大爆炸宇宙论开始形成。

哈勃的发现公布后，宇宙膨胀理论和大爆炸理论开始形成并逐渐成为天文学的主流理论，大爆炸宇宙学成为科学界公认的主流标准理论。

通过对星系红移现象的研究，哈勃发现河外星系的表观退行速度与距离成正比，从而创立了哈勃定律。

哈勃定律也叫哈勃效应，其表达式为:v=hd。

其中，v为回归速度，单位为千米/秒；h是哈勃常数，单位为千米/秒百万秒差距(km/s mpc)；d是到观察者的距离，以百万秒差距(mpc)为单位。

一个秒差距(pc)大约是3.26光年(ly)，mpc是326万ly。

所谓哈勃常数，就是星系在326万光年的距离离开我们的速度。有了这些数据，就可以根据哈勃定律计算出宇宙的膨胀速率。

十多年来，科学家们一直试图测量一个精确的哈勃常数。

国际知名的检测数据有:

2006年marshall tai 空飞行中心利用nasa钱德拉射线天文台计算的数值为77 (km/s)/mpc，约15%；

2009年，nasa根据遥远星系的la超新星计算出的数值为74.2±3.6(km/s)/mpc；

2013年欧洲航天局用普朗克卫星计算的数值为67.80±0.77(km/s)/mpc；

2019年，德国科学家利用引力透镜计算出的数值为82.4(km/s)/mpc。

这些探测和计算数据各有千秋，但并不完全一致，甚至相差甚远，说明有些理论或观测方法还有待探讨。

我们不厚此薄彼，取个平均值，宇宙常数是75.1km/s/mpc。

根据哈勃定律、获得的哈勃常数和一些综合观测数据，科学家认为宇宙诞生于130-140亿年前，普遍接受的观点是138.2亿年前。现在哈勃体积的理论半径是465亿光年。

根据哈勃定律，我们代入数据，可以得出宇宙的膨胀速度为:

v = hd = 75.1 x(46500000000 ly/3260000 ly)= 75.1 x 13281 = 1072491km/s

也就是说，在哈勃体积的最远边缘，星系离开我们的速度是107万千米/秒，是光速的3倍多。

随着探索发现的继续，大爆炸宇宙模型的证据越来越丰富。

这些证据包括:

宇宙元素丰度符合预期。

大爆炸宇宙模型描述了从138亿年前大爆炸开始的那一刻起，从普朗克时间(10-^44s).

宇宙时间空从大爆炸的纯能量开始出现，然后出现了四种基本力，在非常高的温度密度下逐渐冷却。直到38万年后，中性原子出现，光可以解耦。

最早的时候，宇宙中只有氢和氦，锂等最轻的元素非常少。随着恒星的形成、核聚变反应和超新星爆发，重元素逐渐出现并增多。

现在宇宙中的元素还是以氢和氦为主，其他元素只占1%左右。这些元素的丰度基本符合大爆炸宇宙模型的预期。

宇宙微波背景辐射发现。

1948年，大爆炸宇宙学的鼻祖加莫夫提出了大爆炸理论。他以为我们还沐浴在早期高温宇宙的残余辐射中，它的温度是6k。

1964年，两位年轻的工程师彭齐亚斯和威尔逊在调试他们怪异的大喇叭天线时，发现了一种无法解释的噪音，具有相同的各向同性强度。在他们坚持不懈的努力下，终于发现这是宇宙大爆炸余烬加莫夫预言的宇宙微波背景辐射。进一步的测量和计算表明辐射温度为2.7k

这就是著名的3k宇宙微波背景辐射，是20世纪60年代四大天文发现之一，是继哈勃红移发现之后的又一重大天文发现，也是宇宙大爆炸理论的又一重大直接证据！

基于这一发现，彭齐亚斯和威尔逊获得了1978年的诺贝尔物理学奖。给他们的颁奖词指出，这一发现使我们能够获得关于很久以前宇宙创造期间发生的宇宙过程的信息。

发现了原初引力波。

最初的引力波是爱因斯坦在1916年发表的广义相对论中的一个预言。他认为宇宙大爆炸在宇宙诞生之初会产生时间空的涨落，这种涨落会随着宇宙的膨胀和演化而减弱，但这种创世纪大爆炸的余波今天依然存在。

100年来，科学家们一直试图找到这种引力波。几十年后，他们失败了。

在发现宇宙微波背景辐射后，美国科学家利用南极的bicep2望远镜观测到bigbang的光子，其余烬在宇宙中扩散空。计算表明，原始引力波作用于这个光子时会产生一种特殊的偏振b模，这将是原始引力波的“独特印记”。

观察这个“印记”意味着找到最初的引力波。

有了明确的目标，研究人员终于观测到了这种引力波~在南极比预期更强的b模式偏振信号。经过三年多的研究，排除了其他可能的干扰，于2014年3月17日宣布首次发现了原始引力波存在的证据。

这一发现比2016年发现13亿光年外黑洞碰撞形成的引力波早了好几年。

原始引力波的发现是大爆炸宇宙学的一个重量级证据。

可以说，大爆炸宇宙模型的证据越来越充分。

自从哈勃发现星系红移，大爆炸宇宙学作为科学猜想提出，100年过去了。

证据越来越多，几乎没有相反的证据可以证伪这个理论。

所以，什么时间空传播理论不相信这个理论？

虽然这个理论还有很多证据需要弥补，并不完美，但已经是天文学中唯一的、最有说服力的宇宙模型理论，没有第二个了。

那么，不相信这个理论的人为什么不相信呢？有没有更好的宇宙诞生和演化理论？或者说，有什么证据和数理逻辑可以证伪大爆炸宇宙论？

我是一个只相信科学和证据的科普作家。我从不固执地坚持某种观点。只要我能拿出正当的理由，我当然愿意改变自己的观点，学习和接受新的知识和理论。我视之为人生一大乐事。

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