宇宙空间

《宇宙空间》由会员分享，可在线阅读，更多相关《宇宙空间（5页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、宇宙空间 摘 要：提出了中的引力场理论。证实了牛顿和爱因斯坦理论全部是本文理论的近似。叙述了宇宙的结构、中的引力场和宇宙的加速膨胀。关键词：引力普遍性原理 引力场分布定理 引力定律 时空度规 牛顿和爱因斯坦近似中图分类号：O314 文件标识码：A 文章编号：1672-379107-0001-021 原理部分引力普遍性原理和引力场分布定理宇宙中每一个含有质量的物体全部形成一个引力场。把引力场看成由大量的引力线组成，引力线的方向和引力的方向相同，引力线的疏密代表引力场的强弱。一个物体M受另一个物体N引力作用的充要条件是：物体M在物体N的引力场中。引力普遍性原理的表述为：宇宙中任何一个物体全部在其它

2、每一个物体的引力场中。引力场分布定理的表述为：宇宙中任何一个物体的全部引力线沿空间短程线分布，而且引力线遍布整个。引力场分布定理的证实引力场分布定理包含两层含义：第一，任何一个物体的引力线遍布整个；第二，任何一个物体的全部引力线沿空间短程线分布。下面分别对此进行证实。对第一层含义的证实是依据引力普遍性原理。我们用反证法来证实，证实过程以下：假设某个物体M的引力线并非遍布整个，则中最少有一点A不在物体M的引力场中，处于A点的物体不受物体M的引力作用。此结论和引力普遍性原理矛盾，因此假设不成立。所以原命题成立。对第二层含义的证实是依据引力普遍性原理和宇宙学原理1。一个物体全部引力线的集合称为该物体

3、的“引力空间”。引力空间是引力场的抽象。依据宇宙学原理，是到处曲率相同的常曲率空间，即三维的球面空间。在中分布着大量的物体。每个物体引力线的分布只有两种可能的情况，即物体的引力线或随一起弯曲或沿直线向三维空间的各个方向无限延伸。假设物体的引力线不随一起弯曲，则每个物体的引力空间形成一个和相切的三维平直空间。每个物体是该物体引力空间和唯一的交点。因为任何一个物体全部不在其它物体的引力空间中，因此中任何两个物体之间全部不存在引力作用。此结论显然和引力普遍性原理矛盾，因此假设不成立。这就证实了任何一个物体的全部引力线肯定随一起弯曲，换句话说引力线沿空间短程线分布。2 理论部分中的引力定律有关引力的基

4、础假设是：一个物体引力线的数目即引力场的通量和物体的质量成正比，任意空间点引力场的强度等于该空间点处引力场的通量密度之和。依据引力场分布定理，完全确定一个物体的引力场需要两个条件：一个是物体的质量；另一个是的结构。用一个四维球心为O，四维半径为R的球的表面代表宇宙常曲率空间。中分布着两个物体，她们的质量分别为m和m，所在的位置分别为A点和B点。物体A的引力场通量:=km，k为百分比常数。由四维球心O指向物体的有向线段叫做该物体的“四维矢径”。A和B两个物体“四维矢径”之间的夹角为，属于。经过物体B且垂直于物体A“四维矢径”的三维平直空间和相交所形成的球面叫做物体A在物体B处的“切球面”。切球面

5、的球半径为Rsin，球面面积S=42。在中“切球面”对应的是以物体A为球心，r为半径的球面。在中，以物体A为球心，r为半径的球面上各点处引力场的通量密度全部相同。=/S=km/42引力场的强度:g=km/42物体B受到的引力:F=mg=kmm/42令L为的尺度，则的周长C=2L,因为R=r/,=r/L，因此上式写成:F=mm/L2sin2r/L这是中的引力定律。引力场和斥力场中的时空度规考虑中球对称质量分布M的引力场，以对称中心为坐标原点O，建立球坐标。在M=0，没有引力场时，宇宙是到处曲率相同的常曲率空间，其四维时空线元为:ds2=c2dt2-R2df2/+f22其中坐标f为无量纲纯数，0f

6、1。中，质量M的引力场能够分解为一个引力场和一个斥力场，她们的中心分别在宇宙中相正确两个端点上。引力场和斥力场的分界线是距离质量M的中心L/2处。这里静止的参考系为惯性系，其中的钟和尺全部是标准的。以质量M的中心为坐标原点建立坐标系，引力场的强度:g=M/L2sin2r/L,其中0rL/2。引力势:&=k/4LMctgr/L考虑到引力场中钟变慢，径向尺变短，应作代换:dt1/2dtdf-1/2df3其中v是r处场点相对于局部惯性系从L/2处由静止开始落到该场点时的速度。令k/4LMmctgr/L=mv2/2v2=k/2LMctgr/L于是宇宙引力场中的时空线元:ds2=c21-k/2c2LMctgr/Ldt2-R21-k/2c2LMctgr/L-1df2/+f2以斥力场的中心为坐标原点建立坐标系，斥力场的强度:g=M/L2sin2r/L其中0rL/2斥力势:&=k/4LMctgr/L考虑到斥力场中钟变快，径向尺变长，应作代换:dt-1/2dtdf1/2df于是宇宙斥力场中的时空线元:ds2=c21-k/2c2LMctgr/L-1dt2-R21-k/2c2LMctgr/Ldf2/+f2牛顿和爱因斯坦近似在物体周围很小的局部空间范围内，即r/L0时:/sin21此时中的引力定律:F=mm/L2sin2r/L=/sin2mm/r2mm/r2令G=k/4，得牛顿引力定律: