地球正在远离太阳,因为宇宙的膨胀


  因为时空是连续的,那种认为时空膨胀即宇宙膨胀只发生在大范围内而小范围不存在的观点逻辑上是站不住脚的,大范围的显著膨胀正是由小范围的不显著膨胀的累积而来的,这是因果律的要求。也就是说,没有小范围的不显著膨胀,大范围的显著膨胀就失去了存在的基础,成了无源之水无本之木。时空膨胀的这种整体性,可以用放大镜的放大来比拟,即在放大镜里看到的宇宙就是若干年后的真实宇宙,不仅仅星系之间的空间在放大,星系和天体本身也在放大,一切都在放大,包括速度和亮度也在放大,但各种自转和公转的周期不变;放大的倍数越高,代表愈远的将来。

  因时空膨胀,对于太阳系而言,行星的轨道增大的同时,运行的速度也增大了,但各种运转周期不变。宇宙膨胀的这种整体性,也要求各个天体的大小和质量随宇宙的膨胀而增大,新的物质在天体内连续生成。新物质的连续生成似乎违背能量守恒定律,其实不然,因为新的物质来自时空膨胀力对天体的做功,天体能量增加了,这增加的能量以物质的形式存在天体内,这意味着宇宙在创造空间的同时也创造了物质。

  人类应把时空的持续膨胀理解为时空的持续创造,这便于理解物质的连续生成。宇宙既然能够创造空间就能创造物质,二者的难度至少是相当的,宇宙创造空间不就是为进一步的物质创造提供场合的吗?现在多数人并没有悟出宇宙的膨胀就是时空的创造,以至于对物质的连续创生持不可调和的反对态度,这完全是认识障碍,受物质不灭定律的羁绊太深。现在,物质不灭定律应在考虑时空膨胀的情况下给与相应的修改或调整,不仅物质不灭定律还有其它定律也应给出相应修改或调整,以便包括时空膨胀效应。以往认为宇宙膨胀只在大范围起作用在小范围不起作用,好像不关我们什么事,这种观点无论从观测上或从理论上都是错误的。我们将看到,正是从认识宇宙膨胀的这种局部效应出发开启了通向新物理学的大门,哈勃发现的宇宙膨胀从此开始进入人们的日常生活。新物理学的重要标志就是承认物质的连续创生,是否接受新物理学就在于是否承认物质的连续创生。

  最近的一项研究显示银河系半径正在以每秒500米的速度膨胀,表明银河系是逐渐增长形成的,时空膨胀的这种整体性,对银河系的增长起决定性的作用,否则无法保证在增长的过程中旋臂之间不混合或不被交叉。有人认为银河系半径以每秒500米的速度扩张是银河系吸收外来物质的结果,这种说法不能自圆其说。如果这速度是外来物质堆积的速度,那就不仅仅在边缘处堆积,在盘的任何地放都应该如此堆积,这样的银河系将是球状的,旋臂结构必破坏,而事实显然不是这样,因此,银河系半径以每秒500米的速度扩张必是整体膨胀的结果。也有人承认星系膨胀,但不承认物质在天体内连续创生,这种说法也有致命的缺陷。因为,如把时间倒推过去,星系的体积越来越小,而物质总量不减,那么必然在某一时刻所有物质挤压在一起,从这种状态的物质没有合理的机制演化成今天的旋臂结构,也就是说这种过程不可逆转。各种观测显示,越远,看到的星系越小,越密集,旋臂越短,越细,这说明越早,星系越小,越密集,正是星系随宇宙膨胀逐渐增长的象征,其它任何解释都顾此失彼。星系的增长完全类似生物的生长,生物体各个部分的同时生长是其各器官始终保持相对距离的原因,是生命维持正常发育的前提。

  支持星系是逐渐增长形成的另一重要研究是发现类似银河系的星系平面上普遍存在一个所谓的X型结构,研究报告负责人、梅利莎-尼斯(Melissa Ness)说:“在WISE图像中我们能够看到箱状轨道,其内部有X结构,证实内部形成过程驱动这种凸出结构。这项研究表明银河系相对平静,自从这个 X 结构形成之后就没有重大合并事件,如果银河系和其它星系产生交互作用将破坏 X 结构。”  从他的这话里不难得到结论:银河系不是通过合并形成的,因为合并后的星系不存在这X型结构。事实上,星系合并不仅会破坏这X型结构,就连旋臂这样的结构也不能存在。有人说,星系是由物质聚集形成的,这种说法更站不住脚,因为无法解释星系内的物质为啥向一个方向旋转,更不能说明旋臂是如何形成的。星系是逐渐增长形成的说法不存在回答旋臂是如何形成的问题,因为可以把时间一直往后倒推过去,星系越来越小,但形状不变或者说结构不变,直到大爆炸时星系质量为零,整个倒推过程,在任何时刻都可以通过连续变换回到今天的状态,也就是说过程可逆转。

  时空膨的这种整体性决定了空间任意两点距离的变化满足同样的哈勃定律,即v=Hd, 无论星系内或星系外都如此。计算表明,太阳一年远离地球10米左右。有人说日地距离一年增加15厘米,我们说太小了,如果真是远离15厘米的话,肯定测不出来。我相信不远的将来日地距离的变化会给出确切的测量数据。有人说是潮汐使日地远离的,其实即便有潮汐的影响,也是微不足道的,时空膨胀则是真正的原因。太阳周围分布有八大行星,不在同一个方向,太阳潮如何凸起呢?银河系的快速扩张也是潮汐起的作用吗?显然不是。有人说日地的远离是因为太阳质量的减少,这也也说不过去。观测显示太阳的亮度越来越强,4亿年前太阳的亮度只有今天的百分之八十,根据质光比关系可知太阳的质量正在增加而非减少,因此,用太阳质量的减少解释日地远离显然与观察事实不一致。总之,只有用时空的整体膨胀效应各种现象才能得到系统的统一的解释,其它任何说词都是顾此失彼的。也有人说,时空膨胀不能使日地远离,理由是太阳对地球有吸引力。的确,如果不考虑时空膨胀,地球确实不会远离太阳,但是,一旦考虑时空膨胀,这种远离就会发生,因为时空膨胀(相当于在二者之间增加一个斥力)打破了原来的引力与离心力的平衡。注意,不考虑时空膨胀时,围绕太阳转的行星,引力和离心力处于平衡状态,既不落向太阳也不远离太阳。

  观测显示月地距离一年增加4厘米,是不是潮汐的贡献呢?我们说有潮汐的贡献,但主要是宇宙膨胀的效应。如果说这4厘米全是潮汐的贡献,将出现严重的问题。通过详细的计算,如果这4厘米全是潮汐的贡献,那地球的自转周期即日长的增加则是每世纪2.7毫秒,与观察的0.8 毫秒/世纪显然不一致。如果考虑时空膨胀效应,月地距离因时空膨胀一年远离2.8厘米,潮汐只能使之增加1.2厘米,计算出的日长增加是0.6毫秒,与观察接近。另外,根据潮汐韵律估计4亿年前,一年有13.81个恒星月,每个恒星月的时间即月球公转周期是634.7小时,如果不考虑时空膨胀效应(不考虑地球质量的变化),用开普列定律计算出那时的月球轨道半长轴距离是375000公里,而今天的测量值是384000公里,因此从4亿年前到今月球的平均后退速度是2厘米/年,显然低于今天的观测值4厘米/年。这是不合理的,按照潮汐理论,月球过去的后退速度应大于今天的后退速度,而不应该比今天的小,James C G 给出的半长轴变化的速度是 a^5.5da/dt=const. a 是半长轴。但是一旦考虑地球质量的变化,即质量与宇宙尺度因子的立方成正比,计算4亿年前的月球轨道半长轴是363000公里,这时计算的4亿年前至今月球后退平均速度是4.7厘米/年,与今天的观察值4厘米/年不矛盾。

  天体质量的增加满足热力学第一定律,忽略天体间的热交换(其实很小,完全可以忽略不计)后,dE+pdv=0, E=mc^2,m是天体质量, 不过这里的压强P不是正的而是负值,计算的结果P= - Dc^2, D是天体密度。上式表明当天体随宇宙膨胀而膨胀时,质量增加,天体作等密度膨胀,温度升高。对于地球,质量每年增加一万二千亿吨,这与观测到的日长变化每世纪变慢0.8毫秒是一致的。

  详细的理论计算,可看杨见亮论文:《基于场方程修改的新稳恒宇宙论----兼批大爆炸宇宙学》,《星系是逐渐增长形成的而非大爆炸后物质的聚集》