第五节 宇宙稳恒态理论

一、宇宙稳恒态理论介绍

稳恒态宇宙学是几位年轻的英国天体物理学家邦迪，戈尔德和霍伊尔在1948年提出的。他们的观点是：在相对论中时空是统一的，既然宇宙学原理认为所有的空间位置都是等价的，那么所有的时刻也应该是等价的。也就是说，天体（物质）的大尺度分布不但在空间上是均匀的和各向同性的，而且在时间上也应该是不变的。也就是在任何时代，任何位置上观察者看到的宇宙图像在大尺度上都是一样的，这一原理称为"完全宇宙学原理"。

根据"完全宇宙学原理"，哈勃常数不仅对空间各点是常数，而且不随时间变化。所以宇宙空间的膨胀在时间和空间上都是均匀的。宇宙空间在膨胀，而物质的分布又与时间无关，这样就必须有物质不断产生出来以"填补真空"，也就是填补宇宙膨胀所产生出来的空间。通过完全宇宙学原理和爱因斯坦场方程可以求出宇宙的时空结构，可以得到宇宙的三维曲率为零，也就是三维空间是平直的。

稳恒态宇宙学最大的特点是要求物质和能量不守恒，据计算，物质的相对产生率为三倍的哈勃常数，也就是每年在二到三立方公里的体积内产生相当于一个质子质量的物质来。稳恒态宇宙学可以避免奇点，但它也有许多原则性困难，比如，它要求物质不灭定律不成立。为此，霍伊尔提出修改爱因斯坦场方程，他认为新产生的物质是由新产生的真空由高能级向低能级跃迁引起的真空相变产生的。稳恒态宇宙学出台后曾经引起过轰动，但这种原则性的大改动是不能轻易采取的，除非新理论取得了大的成就，并且与观测事实符合得很好，但实际上稳恒态宇宙学与观测符合的程度并不好，不如大爆炸宇宙学，因此目前还无法撼动大爆炸的根基，成为标准模型。

二、疑点：

稳恒态宇宙认为宇宙的膨胀是由于宇宙膨胀是有新物质的产生不断补充，使宇宙在时间和空间上都是均匀的，那么新物质是凭空产生的？新物质的产生补充，就存在两种情况，补充的快和补充的慢，快了就会膨胀，慢了就会缩小，可为什么就一直膨胀呢？