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为什么要提出闭合空间的假设

时间:2022-02-18 百科知识 版权反馈
【摘要】:你提出来的异议几乎全都有论据。依据高斯定理,任何质量都是引力线的聚会点。根据牛顿的见解,这种观念已是不能令人满意的了。后者,在一个无限大的空间里,主要是由gμν来决定的,而在非常小的程度,是由同其他物质的相互作用来决定的。唯一的出路我只能在闭合空间的假说中去寻找,它的切实可行我已证明。只有闭合的宇宙才能摆脱困境。但是,新的考虑倾向于赞成一个非零的λ,这就要求引进物质的一个非零的平均密度ρ0。
为什么要提出闭合空间的假设_年月中旬给贝索的信_爱因斯坦文集

〔上略〕

先谈谈λ=1/R的问题,不管这个关系式精确与否,这个问题在科学上不是一个影响重大的问题。这也不是我的想象力的成果。问题只不过是这样:如果我在某一点选取伽利略度规gμν,并把引力体系尽可能合理地从这一点延展出去;如果我在空间上和时间上无限地远离那一点,那么gμν应该是什么样子呢?是否有可能找到一种计算法(即理论),使gμν真正仅仅由物质来决定,正如相对性概念所要求的那样呢?你提出来的异议几乎全都有论据。我提出来的论证其实不是强迫性的,正如通常凡是涉及物理实在性时的那样。但是,我相信,在主要方面我是说得对的,并且有必要时,我还能当面说服你,当我再到你那里去的时候。

其次,谈谈主要的。先把牛顿的理论当作基础。你指出,人们可以想象,一个无限空间中均匀分布的物质不产生场(由于对称的理由)。但这一点并不切当。假定在P点没有场。尽管这样,按照高斯定理,有一个由球K内质量所产生的穿过球面K的引力流。依据高斯定理,任何质量都是引力线的聚会点。K以外的空间会充满物质,甚至到无穷远。物质应当以加速度向P冲去,离P越远,加速度越大。耶和华(2)不是在这样一个荒诞的基础上创造世界的。

要使宇宙能长久地存在下去,就要有运动来阻止坍缩(离心力),对于太阳系也是如此。但是,这只有在能够使无限的物质平均密度趋于零的情况下才行得通,因为,要不然,就会出现无限大的势差。

根据牛顿的见解,这种观念已是不能令人满意的了。(物质和能量枯竭的困难(Verarmungschwierigkeit an Materie und Enegie)弥散至无限远。)根据相对论,就更不能令人满意了,因为惯性的相对性没有满足。后者,在一个无限大的空间里,主要是由gμν来决定的,而在非常小的程度,是由同其他物质的相互作用来决定的。这种看法对我说来是无法容忍的。唯一的出路我只能在闭合空间的假说中去寻找,它的切实可行我已证明。

我并不认为可以假定宇宙处于统计力学的平衡状态,即使我也这样论证。所有星体一定会结成一团(假定待占的空间是有限的)。但是,更深入的推论指出,对于我感兴趣的问题,运用统计学是有道理的。此外,也可以不用统计学来考虑问题。可以肯定的是,无限大的势差会引起非常大的星体速度,这种速度大概早已终止。同宇宙的无限广延相联系的微小势差,要求宇宙一直空到无限远(即适当地选择坐标系使gμν在无限远处为常数),这同大家所了解的相对性不符。只有闭合的宇宙才能摆脱困境。这一点从下面这一事实中也可以看得很明显:曲率到处都用同一符号,因为经验告诉我们,能量密度是不会变负的。

计算中引进的新λ和前面的λ也不相干。我当时没有注意到,在场方程的左边,附加项+λ·gμν并不影响张量的性质。我本应按照牛顿的意思,先取λ=0。但是,新的考虑倾向于赞成一个非零的λ,这就要求引进物质的一个非零的平均密度ρ0。恒星天文学(数星的个数)得出平均密度的数量级为ρ0=10-22克/厘米3,相当于一个宇宙半径R=107光年,而远的可见星体的距离则估计为104光年。你和德伦巴赫(Dällenbach)一起读这个论述,你们一定会感兴趣的。

〔下略〕

 

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(1) 译自《爱因斯坦-贝索通信集》96—98页。由李㳔泖同志译。标题是我们加的。——编者

(2) 耶和华(Jehovah)是基督教《圣经》中对上帝的称呼。——编者

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