太阳系中的宇宙膨胀效应_品牌

宇宙膨胀究竟是什么星系碰撞引起的

【摘要】以宇宙时间和空间具有平权性的观点，指出宇宙膨胀是四维时空的膨胀，从而导出太阳系中行星天體轨道半径、运行周期的增长以及地球膨胀等与宇宙年龄的关系，说明太阳系中存在的地日、地月轨道半径距离增加以及地球膨胀等自然现象实质上都是宇宙膨胀的效应。

【关键词】太阳系；宇宙膨胀；时空因子；宇宙年龄

【Abstract】In the view of the equivalence of time and space， it is pointed out that the expansion of the universe is the expansion of four-dimensional space-time， derived the relationship between the change of planet orbit geometric distance and cosmic age， pointed out the natural phenomena such as earth's expansion and the changes of orbit distance between the earth and the sun， the earth and the moon， and so on existing in the solar system is essentially the effect of cosmic expansion.

【Key words】The solar system； Cosmic expansion； Space-time factor； Cosmic age

0 引言

宇宙膨胀是现代宇宙学最重要的成果之一。一个很自然的问题是，宇宙膨胀对我们的太阳系有没有影响呢？或者说，太阳系中会不会存在与宇宙膨胀相关的效应和证据呢？答案似乎是否定的。因为一般都认为，象太阳系这样（观测范围相对很小）的时空系统，引力起完全主导作用，其空间大小（或者行星运行轨道）当然是不变的，也不会存在与宇宙膨胀有关的效应。

然而，最近三十多年来，随着精密天文观测技术的发展，地球、月球等运行轨道的变化信息被精确测量.其结果表明，太阳系中包括地日、地月等在内的引力天体间的轨道距离有逐渐增加的现象[1-2]。另一方面，地球史考古的许多新发现，比如地球古地理、古生物考古的新发现，表明地球本身还存在总体上呈缓慢膨胀的现象等等[3-7]。

对这些现象的解释曾引起学术界广泛的争论.其中影响最大的一种观点，是把它们归结为牛顿引力常数正在变小的缘故[8-10]，这一观点来源于狄拉克的“大数假说”.不过，“大数假说”不仅缺乏足够的科学依据[11]，也不能解释地、月等轨道距离增加的现象.首先，狄拉克在“大数假说”中所选取的宇宙年龄20亿年明显是不正确的；其次，如果引力常数正在变小，那么经过40多亿年后，地球轨道的偏心率将比今天大得多，但地日系统的研究表明，地球轨道偏心率及其变化十分微小，而且变化是周期性的，并不是单边增加的[12-13]。

要解释这些现象，我们需要更新一些旧有的思想和观念.重新审视一下标准宇宙学的时空观，或许可以找出真正的原因。

1 标准宇宙学中的时空观

众所周知，爱因斯坦所倡导的宇宙时间和空间具有相对性和平权性是相对论的核心思想[14]。在标准宇宙学模型中，宇宙用一维时间坐标加三维空间坐标构成的共动坐标系来描述，其中的三维空间坐标与宇宙尺度因子R有关。但这样的安排，体现的仅仅是宇宙在三维空间中的平权性，而没有体现时间和空间之间的平权性，所以并没有完全地体现相对论思想。

具体来说，在标准宇宙学中，原时间隔dτ在Robertson-Walker度规[15-16]（以下简称R-W度规）的描述下，其标准的极坐标形式为

式中dτ在空间的各处是平权的，又因空间度规包含宇宙尺度因子R，使得空间具有起源和演化的性质.但由于时间度规不包含宇宙尺度因子，使得时间成为一种绝对的安排，它是均匀流逝的、绝对的.将这种时间和空间没有平权性的R-W度规与强调时空相对性与平权性的爱因斯坦场方程相结合，显然存在逻辑上的矛盾.由此得出的结论，自然存在根本性的问题。

2 时空平权的宇宙学基本方程及其意义

综上所述，在讨论宇宙动力学的过程中，我们应该引入适当的宇宙时空观，树立时间和空间在宇宙起源和演化中的相对性和平权性思想，在时间和空间完全平权的条件下建立宇宙学基本方程。

为此，原时间隔dτ的表达式中，可以通过引入时空因子a，将宇宙时间定义为与空间一样具有相同的起源和演化性质，使时间和空间达到完全平权.于是将由R-W度规描述的（1）式变为

4 太阳系中存在宇宙膨胀效应的证据

下面从太阳系中地球、月球轨道的变化数据信息和地球古地理、古生物考古的证据，分别计算宇宙的年龄，来说明太阳系中的这些自然现象属于宇宙膨胀效应.

1）根据古生物考古的发现，地月轨道从奥陶纪以来的变化见表1

（1）以地月轨道几何距离的变化计算第四纪的宇宙年龄.取地球的赤道半径为6378.5公里，根据表1和（10）式，有

即第四纪的宇宙年龄约为104亿年.其他地质时代的计算结果相当（从略）.

（2）以奥陶纪至泥盆纪公转周期的变化计算宇宙年龄.取奥陶纪地质年代距今5.1亿年，泥盆纪地质年代距今4.1亿年，则μ≈1.06×10-6h·a，于是由（11）式，有

宇宙年龄的这个计算结果与前面的相比，误差较大，这与地质年龄等因素的误差较大有关.

2）根据现代的测量结果发现，地球正在每年以15m的速度离开太阳[9].

取地球的远日点距离最大值为15210万公里，于是有

宇宙年龄的这个计算结果与以地月轨道几何距离变化计算的结果1.04×1010年非常吻合.

3）在有地幔构造的地球上，存在板块结构及其碰撞、大陆漂移和地球膨胀等现象.

地球存在板块碰撞、大陆漂移等自然现象是地球膨胀的结果.地球膨胀与地月轨道几何距离增加等现象看起来很不相同，但实际上有地幔构造的地球可以看成是靠引力聚积在一起的流体球.

根据有关资料，地球半径的平均年膨胀率约为0.54mm·a-1[5]，地球半径为6.37×106m，由（10）式，可得

可见，与以地月轨道几何距离变化计算的结果1.04×1010年也是比较吻合的.

在以上的计算中，可以得到宇宙的年龄大约在110亿年左右，这与今天公认的宇宙年龄137亿年相比有一定的誤差，这种系统性误差的存在，反映时空因子a与时间成反比的（6）式在整个宇宙年龄期并不总是严格成立，或者太阳系中包括地日、地月等在内的引力天体间的轨道距离变化等现象还有其它的影响因素，但宇宙膨胀作为引起这些现象的主要因素是可以确认的.

5 结论

上面分别用地日、地月轨道的变化数据信息和地球膨胀的考古证据来计算宇宙的年龄，得到基本一致的结果，说明以时空平权的宇宙膨胀观点来解释太阳系中地日、地月轨道观测距离增加以及地球膨胀等等现象是比较合理的.

另外，虽然地球膨胀是一种宇宙膨胀效应，由此产生大陆漂移、火山爆发、地震等自然现象，但这并不意味着地球上的一切都是膨胀的.因为根据量子理论，原子的半径取决于电荷大小、电子质量及能量、普郎克常数等[18-19].所以，以分子力结合的实物不会随着宇宙膨胀而膨胀.而地壳本身作为固体是靠分子力结合的，尽管它存在破裂、变形、漂移、下冲等现象，但不会存在膨胀.

【参考文献】

[1]周瑶琪，陈海云，冀国盛.华北寒武、奥陶系灰岩潮汐韵律与地月轨道参数的演化[J].地球科学一中国地质大学学报，2002，27（6），671-675.

[2]周瑶琪，赵振宇，冀国盛.奥陶纪以来生物贝壳生长纹层与地月轨道参数的演化[J].生态环境，2005，14（5），625-630.

[3]陈志耕.地球膨胀说提出，发展及其主要事实依据[J].河北地质学院学报，1992，15（6），586-594.

[4]申文斌，张振国.利用空间大地测量数据探测地球膨胀效应[J].测绘科学，2008，33（3），5-6.

[5]黄沅.地球膨胀造陆与大陆极向运动[J].西安地质学院学报，1997，19（2），96-103.

[6]鲍立明.地球膨胀可能是地壳水平挤压应力的成因[J].地壳形变与地震，1991，11（2），82-88.

[7]杨槐.地球演化的新探索——关于地球“非球对称膨胀”研究[J].大自然探索，1992，39（1），87-93.

[8]袁立新.引力常数变化的地、月系统证据分析及天体膨胀和光谱的非宇宙学红移[J].云南大学学报：自然科学版，2008，30（S1），309-319.

[9]饶扬玉.引力常数、地球膨胀、地壳运动[J].地壳形变与地震，1994，14（1），85-91.

[10]李林森，韩晓明.地心引力常数变化原因的分析和讨论[J].宁夏大学学报：自然科学版，2005，26（2），135-138.

[11]张洞生.为什么狄拉克不能从他的“大数假说”得出正确的结论[J].New York Science Journal，2009，2（2），102-107.