点对称有限空间宇宙去除时间维度其本身就是一个最简四维空间,如果算上时间的维度,该宇宙本身的时空维度应该是五维的 。不论是在四维空间还是五维时空,不论是星系在宇宙中心引力场的引力作用下产生加速运动,还是星系在五维时空中沿测地线做自由落体的穿行,星系在点对称宇宙空间中向宇宙中心加速聚集的假设条件是不变的 。
广义相对论空间另一个特性是光线在引力场内传播发生弯曲,光线向引力中心方向发生偏折,下面我们就根据这一特性,从视觉效果上来分析空间如何从经典力学空间逐渐过渡到广义相对论空间的,根据将观测者所处空间位置的光线弯曲曲率半径的值划分成不同范围来分别观测星系之间在广义相对论空间条件下的运动规律 。
2 。1广义相对论空间条件下的星系之间的运动规律为便于分析弯曲空间对星系间运动观测结果的影响,我们按照空间弯曲程度将观测者所处空间位置光线弯曲曲率半径ρ分为一下几种情况进行讨论:1)观测者所处空间位置光线弯曲曲率半径ρ为无穷大,此时光线沿直线传播,宇宙空间就是平直的,因此观测结果就是上一节《1 。
1经典力学空间条件下的星系之间的运动规律》中已经讨论过的经典力学空间下的观测结果:宇宙中有不大于50%的星系的光谱谱线特征点出现红移;还有不小于50%的星系的光谱谱线特征点出现蓝移 。2)观测者所处空间位置光线弯曲曲率半径ρ大于观测者到宇宙中心的距离d,ρ>d此时光线向宇宙中心方向发生偏折,位于与观测者相对的宇宙中心另一侧且距宇宙中心的距离大于d的部分星系的光线从观测者这一侧的等势面之外进入;为便于更形象的理解这一点,假设地球是个水晶球,地心就是宇宙中心,假设观测者位于北极点观测,原来位于赤道以南的星空中的一些星系现在却在赤道以北的星空中 。
此时,宇宙中有大于50%的星系的光谱谱线特征点出现红移 。3)观测者所处空间位置光线弯曲曲率半径ρ等于观测者到宇宙中心的距离d,ρ=d此时垂直于观测者至宇宙中心连线方向的光线将在等势面内传播,在北极点的观测者水平向前照射的手电筒的光会经过南极照在自己的后背上,此时水晶球的球形表面在观测者眼中成为平面;南极点此时变成了该平面上环绕着观测者的半径等于2πd的一个圆环,位原于水晶球表面的星系,在该圆环所包围的平面内依次出现两次;原来需要透过水晶球才能看到的位于地表之外、地平线之下的南半球的星系,已经位于地平线之上了 。
此时,除观测者所在同一等势面的星系外,可观测到垂直上下方向的星系的光谱谱线特征点均发生了红移 。4)观测者所处空间位置光线弯曲曲率半径ρ小于观测者到宇宙中心的距离d,ρ<d宇宙中心引力场使观测者所在的宇宙中的位置的光线弯曲曲率半径小于观测者距宇宙中心的距离时,所有的具有谱线特征蓝移性质的光线将会全部折返向宇宙中心;此时观测者发现各个方向的星系都是退行的 。
亦即当ρ<d时,此时平面翘曲了,空间翻转了,原来的水晶球变成了水晶壳,原来水晶球的的外表面变成了水晶壳的内表面,原来的观测者脚下的南极点此时却在头顶的天空的正上方,任意方向上的星系都相互远离了,经典引力空间中的水晶球中心变成了广义相对论时空中宇宙边缘上的任意一点 。
此时,对宇宙中不同等势面之间的星系光线谱线特征点进行观测会得到普遍红移的观测结果 。三 。点对称有限空间宇宙的主要特征宇宙中心有一个巨大的中心质量源,所有星系都以自由落体运动规律向宇宙中心加速聚集 。这是有限空间宇宙最主要的特征,这一特征是通过以下可以观测的特征来证实的1 。
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