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论“哈勃常数”与“空间封闭”

(2015-02-03 10:45:38)
标签:

球面

质点

三维空间

二维空间

奇点

 

论“哈勃常数”与“空间封闭”

  

杨明昆  王严学  杨昭国

(ygyzg@126.com)

 

       摘要:“哈勃常数”的本质,就是质点(天体)的运动,满足“同点同时、同向同速”。在一个被“高维度”“封闭”的“低维空间”内——我们生活的“三维空间”,就是一个被“第四维度”“封闭”的“三维空间”:“球柱体”,质点之间满足“同向同速”,如果再满足“同点同时”,那么就会产生“哈勃常数效应”,而“奇点大爆炸”正好提供了“同点同时”的条件,于是就出现了“哈勃定律”。

       关键词:哈勃常数;空间封闭;三维球面;奇点;大爆炸

       中图分类号:0411

    文献标志码:A

 

"Harbert constant" and "Space closed"

 

       Abstract: The causes of "Harbert constant", is the particle (celestial) movement, "the same point at the same time, to meet with the same speed and direction". "High dimensional" "closed" "low dimensional space", "internal particles meet with the same speed and direction". We live in the "three-dimensional space", is a "fourth dimension" "closed" "three dimensional space": "the ball column". If meet "the same point at the same time", will produce "Harbert constant effect". "Big Bang" happened in the "same point at the same time", so, there is a "Harbert law".

       Keywords: Harbert constant; space closure; three-dimensional spherical; singularity; big bang

 

 

       1.“哈勃常数” [1][2]

       哈勃常数,也称哈勃定律。在物理宇宙学里,哈勃定律表明,来自遥远星系光线的红移与它们的距离成正比。以方程表示V=H0D;其中,V是由红移现象测得的星系远离速率,HO是哈勃常数,D是星系与观察者之间的距离。

       2.“空间弯曲”

       广义相对论认为,由于有物质的存在,空间和时间会发生弯曲,而引力场实际上是一个弯曲的时空。[3]

       在广义相对论中,引力被描述为时空的一种几何属性(曲率)。[4]

 

论“哈勃常数”与“空间封闭”
图1

       因此,“引力”可以认为是一种“空间弯曲”。万有引力源于“质量”,“引力场”对应着“弯曲的空间”。从本质上来说,是“质量”对应着“空间弯曲”——“质量弯曲空间”!

       3.“空间封闭”

       “高维度”可以对“低维空间”进行“封闭”。

       3.1“第二维度”对“一维空间”的“封闭”

    一维空间里,有一对主要方向:左右。

       如果在一维空间——直线之外,有一个“质量中心”P0,到一维空间——直线的距离为R,那么这个一维空间——直线就会向P0发生“弯曲”。  

       假如这个质点P0的质量m足够大,达到了满足R=2Gm/c2(G为引力常量,c为光速),那么,这时的质量m就将“一维直线”“弯曲”成了“圆”:“封闭的一维空间”——称为“第二维度”对“一维空间”的“封闭”,R为质点P0的史瓦西半径,从而形成一个“二维空间”——“圆面”。

 

论“哈勃常数”与“空间封闭”
图2

       这时,在“一维空间”——“圆”上的“物质”,都应该是以“光速”运动。

       “圆”和“第二维度”,就构成了一个“二维空间”——“圆面”。这个“圆”称为“二维空间”——“圆面”的“视界”。

       3.2“第三维度”对“二维空间”的“封闭”

       二维空间里,有两对主要方向:左右、前后。这两对方向是正交的。从数学方面讲,它们在两条不同的坐标轴xy上。

       如果在二维空间——平面之外,有一个“质量中心”P0,到二维空间——平面的距离为R,那么这个二维空间——平面就会向P0发生“弯曲”。  

       假如R正好是这个质点P0的史瓦西半径,那么,这时的质量m就将“二维平面”“弯曲”成了“球面”:“封闭的二维空间”——称为“第三维度”对“二维空间”的“封闭”,形成了一个“三维空间”——“球体”。

 

论“哈勃常数”与“空间封闭”
图3

       这时,在“二维空间”——“球面”上的“物质”,也都应该是以“光速”运动。

       “球面”和“第三维度”,就构成了一个“三维空间”——“球体”。这个“球面”称为“三维空间”——“球体”的“视界”。

       3.3“第四维度”对“三维空间”的“封闭”

       三维空间里,有三对主要方向:上下(高度),南北(纬度),东西(经度)。这三对方向两两正交,也就是说,它们两两成直角。从数学方面讲,它们在三条不同的坐标轴xyz上。

       同样地,如果在三维空间——“球体”之外,有一个“质量中心”P0,到三维空间——“球体”的距离为R,那么这个三维空间——“球体”就会向P0发生“弯曲”。  

       假如R正好是这个质点P0的史瓦西半径,那么,这时质点P0的质量m就将“球”“弯曲”成了“三维球面”:“封闭的三维空间”——称为“第四维度”对“三维空间”的“封闭”,形成一个“四维空间”——“球柱体”(球体为“盖”的柱体)。[5][6]

 

论“哈勃常数”与“空间封闭”
图4

       这时,在“三维空间”——“三维球面”上的“物质”,也应该是都以“光速”运动。

       “三维球面”和“第四维度”,就构成了一个“四维空间”——“球柱体”。这个“三维球面”称为“四维空间”——“球柱体”的“视界”。

       数学中,“三维球面”是球面在高维空间中的类比客体。它由四维欧几里德空间中与一固定中心点等距离的所有点所组成。寻常的球面(或者说二维球面)是一个二维表面,而三维球面是一个具有三个维度的几何客体。

       在四维欧几里德空间中与P0点有相同距离R的所有点的集合能形成一个超曲面,称为三维球面。此超曲面之包含空间(“球柱体”——球体为“盖”的柱体——“特殊的”“圆柱状空间”)的超体积为:V=2π2R3

       纯空间性的四维空间另有一对垂直于其他三个主要方向的主要方向。这一对方向处在另一条同时垂直于xyz轴的坐标轴上,通常称作w轴。这些额外的方向处于(实际上是垂直于)我们所能观察到的三维世界中的方向之外。[5][6]

       4.“宇宙空间”

       我们生活的“空间”就是一个“三维空间”——如果受到来自“第四维度”的引力影响,也可以被“第四维度”“封闭”,形成一个“四维空间”——“球柱体”。

       因此,可以认为全部的“宇宙空间”就是一个“特殊的”“圆柱状空间”——以“三维球面”为边界——P0点的“视界”“球柱体”:“底面半径为Rs、高为2πRs(π为圆周率、Rs为“第四维度中心质量的史瓦西半径)的‘圆柱状空间’”,不过,只是该“圆柱状空间”的两端是重合的。

 

论“哈勃常数”与“空间封闭”
图5 “宇宙空间全景”示意图

 

论“哈勃常数”与“空间封闭”
图6 “球柱体”示意图

       5.“平面上的‘哈勃常数’”

       在平面上,若设从O1点出发的质点P,在O1P方向上的速度分量大小为v,另有一质点B,是从O1点与质点P同时出发的,其运动速度v2在O1P方向上的分量大小也是v——“同点同时、同向同速”,并设质点B在质点P“视向”上的速度分量的大小为v1,即质点B相对O1点的运动速度(大小为v2),可以分解为在O1P方向上的分量(大小为v)与在质点P“视向”上的速度分量(大小为v1),则有v/r=v1/BP。令BP=D,v1/D=H0,因此有H0=v1/D=v1/BP=v/r。

 

论“哈勃常数”与“空间封闭”
图7

       6.“球面上的‘哈勃常数’”

       6.1“测地线” [7]

       在大地测量学(测量地球的尺寸和形状的科学)中,测地线是连接地球表面两点的最短距离。近似地,这条线是一个大圆上的弧,比如经线和赤道。这些路径显然不是直的,因为它们沿着地球的弯曲的表面延伸。

       测地线的性质和直线是不一样的。例如,在平面中,平行线没有交点,但是地球表面的测地线却有交点——在赤道处平行的经线在极点处相交。

 

论“哈勃常数”与“空间封闭”
图8

 

论“哈勃常数”与“空间封闭”
图9

       6.2“球面上的‘哈勃常数’”

       在球面上,若设从O1点(称为“极点”)出发的质点P,在O1P方向上沿“测地线”的速度分量大小为v,另有一任意质点B,是从O1点与质点P同时出发的,其运动速度沿“测地线”方向上的分量大小也是v——“同点同时、同向同速”,并设质点B在质点P“视向”上的速度分量的大小为v1,则有v/弧O1P=v1/弧BP。令弧BP=D,v1/D=H0,因此有H0=v1/D=v1/弧BP=v/弧O1P(弧:系大圆上的弧)。

 论“哈勃常数”与“空间封闭”
图10

       7.“三维球面”上的“哈勃常数”

       我们有可能在上述的“三维球面”——“球柱体”的“视界”之中吗?

       7.1“能量奇点”

       “光子能量”是组成“奇点”的物质,“奇点”应该称为“能量奇点”。[8]

       因此,“奇点”可以以光速运动。

       7.2“同点同时”

       我们的“宇宙”起源于一次“奇点”“大爆炸”。[9][10]

       在100-200亿年之前,宇宙生之于一次“大爆炸”,物质都由爆炸中创生。[10]

 

论“哈勃常数”与“空间封闭”
图11

       所以我们的“宇宙”的所有“物质”都是“同点同时”开始运动的——“同点”:“奇点”,“同时”:“大爆炸”。

       7.3“同向同速”

       球面上的“子午线”都是“测地线”。“三维球面”上的“子午线”也是“测地线”。

 

论“哈勃常数”与“空间封闭”
图12 “三维球面”上的平行线(红色)、 子午线(蓝色)

       整个“奇点”原来以光速运动,其“大爆炸”后产生的所有物质,将仍然保留在“同一方向”(“子午线”)上的“光速分量”(另文讨论——笔者注)。

 

论“哈勃常数”与“空间封闭”
图13

       7.4“三维球面”上的“哈勃常数”

       由上述可知,我们现在所在的“空间”——“三维空间”——“三维球面”,满足了“同点同时、同向同速”的条件,所以天体之间的运动符合“哈勃定律”,产生了“哈勃常数效应”。

 

 

参考资料:

[1]《哈勃常数》百度百科

[2]《哈勃定律》维基百科

[3]《阿尔伯特·爱因斯坦》百度百科

[4]《引力》维基百科

[5]《四维空间》维基百科

[6]《三维球面》维基百科

[7]《广义相对论入门》维基百科

[8]《“奇点物质”讨论

[9]《宇宙奇点》百度百科

[10]《大爆炸》百度百科

[11]相关资料请参考《“引力场”与“空间场”

(杨明昆 王严学 杨昭国期待您的交流、讨论  ygyzg@126.com)

 

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