北京师范大学 从爱因斯坦到霍金的宇宙 第9讲膨胀的宇宙，虫洞与时间机器.pptVIP

3、河外星系的退行速度可以超光速吗？退行速度可以超光速星系退行速度随距离增大而增加，退行速度达到光速的距离称“哈勃距离”（140亿光年）——d=c/H哈勃距离之外，退行速度超过光速这不违背狭义相对论退行速度不是物体在空间中的运动速度，也不是信号传播速度，而是空间膨胀造成的。4、我们能看见退行速度比光速快的星系吗？我们能看见退行速度比光速快的星系哈勃距离d=c/H依赖于哈勃参数（哈勃参数随时间增大而减小，哈勃距离随时间增加而增大。v=Hd哈勃定律，哈勃距离d=c/H）原本看不到的光子当哈勃距离增加到包含那个光子时，该光子就能接近并到达我们这里5、可观测宇宙有多大？大于“宇宙寿命乘以光速”宇宙寿命约140亿年，但可观测距离大于140亿光年，可能三倍于140亿光年（约460亿光年）在光子旅行的140亿年中，空间不断膨胀，所以观测距离大于140亿光年6、宇宙中的物体自身也膨胀吗？宇宙中的物体自身不膨胀只是空间在膨胀，宇宙中相邻的星系并不膨胀。各星系原本被膨胀的空间拉开，但各星系间的相互引力逐渐压倒膨胀，形成“成团”结构，逐渐稳定到平衡的大小。三、虫洞——时空隧道1、什么是虫洞？虫洞是连接不同宇宙的“管道”，或连接同一宇宙不同部分的“手柄”有虫洞的时空，拓扑结构复杂单连通，多连通两种虫洞洛伦兹虫洞前往其他宇宙（可通过的时空隧道）前往本宇宙远方的捷径欧几里得虫洞前往未来（瞬时通过）前往过去2、虫洞的由来1935年，爱因斯坦——罗森桥（不可通过）1957年，米斯纳与惠勒，首次提出“虫洞”这一名称（不可通过）1985年萨根的小说《接触》通过时空隧道到织女星旅行萨根最初用黑洞作“时空隧道”，索恩认为不行，建议他改用“虫洞”。此后大量小说、电影描述通过时空隧道（洛伦兹虫洞，欧几里得虫洞）或制造“时间机器”：前往未来，过去，远方。真正的科学研究从1988年开始：索恩，毛瑞斯，Yurtsever“时空中的虫洞及其在星际旅行中的用途”AmericanJournalofPhysics56(1988)3953、制造虫洞的可能性目前的“量子引力理论”并不排除改变时空拓扑的可能性，也不保证一定能造出虫洞。霍金：制造“虫洞”或改变“时空拓扑”必定有闭合类时线出现。时空涨落与时空泡沫时空犹如海面，远看很平，近看有波浪，再近看有泡沫与浪花宇宙诞生初期：剧烈的时空涨落，有可能形成拓扑复杂的时空结构——泡沫与浪花，即有可能形成虫洞，保留至今，并被放大。天文望远镜所及的空间只是球体的一个小斑点，我们宇宙很可能也是从同样的混沌状态中发生的宇宙一诞生就急剧膨胀，并在膨胀期间孕育无数个宇宙，可称其为子宇宙、孙宇宙。我们宇宙之外很可能还有其他的宇宙4、维持虫洞的可能性——负能困难球对称虫洞：出、入口球对称，中间有“喉”维持虫洞需要负能量负能物质加速方向与施力方向相反，F=ma(a0)目前在宏观上未发现负能物质，负能物质不是反物质，也不是暗物质。第九讲

膨胀的宇宙，虫洞与时间机器一、膨胀的宇宙二、关于大爆炸的错误观念三、虫洞——时空隧道四、时间机器一、膨胀的宇宙爱因斯坦认为：广义相对论不该应用于原子现象的研究，而该应用于对宇宙的研究。（强作用）电磁作用（弱作用）万有引力电磁作用比引力作用强约倍。什么是宇宙？四方上下曰宇，古往今来曰宙。《淮南子·原道训》宇：空间；宙：时间宇宙就是时间、空间及物质的总称1、宇宙学原理宇宙的结构太阳系：光年星系：光年（10万光年）星系团：光年观测表明：在比光年更大的尺度，宇宙是均匀各向同性的。宇宙学原理：在宇观尺度上，物质的分布始终是均匀各向同性的望远镜不仅在看远方，而且在看历史！2、爱因斯坦有限无边的宇宙爱因斯坦：有限，无边的静态宇宙模型加入宇宙项（宇宙项）3、膨胀的宇宙弗利德曼膨胀或脉动的宇宙（1922年）勒梅特神父