钱时惕

(河北大学 河北 保定 071002)

1 牛顿的宇宙模型及其困难

按牛顿的观点，空间被理解为无限大的箱子，宇宙也就变成无边无际的了.宇宙是一个三维的欧几里得空间，在任何一个方向都可以无限伸展下去.在无限大的箱子中，布满了无限多的天体，这些天体在万有引力作用下按牛顿定律运动.这就是牛顿的宇宙图景.

然而，这种宇宙图景在解释经验事实上遇到了困难：光度佯谬与引力佯谬.

所谓光度佯谬(1826年，由奥尔柏斯提出)指的是，按照牛顿的宇宙图景可以假设：

(1)空间是无限的，在这无限的空间中，充满了无限多的星体；

(2)每颗星体虽然有生有灭，但从整体来看，宇宙的物质密度ρ保持常量；

(4)时间是无限的，从整体上说，星体可无限期存在.根据上述假设可推出如下结论,即整个宇宙天空，黑夜将像白天一样光亮.这显然是荒谬的.

所谓引力佯谬(1894年，由塞里格尔首先提出)指的是，如果假设万有引力定律在宇宙中的各个地方都起作用，并且物质的平均密度处处都不等于零，那么，对整个物质世界来说，计算出的引力势在空间每一点上都会是无限大.在这种场合下，任何一个物体都应该受到无限大的力的作用;在这些力的作用下，物体应该获得无限大的加速度.这显然也是荒谬的.

2 爱因斯坦的宇宙模型

2.1 从狭义相对论到广义相对论

1905年，狭义相对论建立以后，爱因斯坦发现其存在两个重要的局限性.

(1)狭义相对论没有解决经典力学中的一个古老难题,“为什么惯性参考系在物理上比其他参考系都特殊、都优越？……