牛顿宇宙的宇宙年龄

现代宇宙大爆炸理论认为,宇宙初态是全部物质浓缩在相当小的区域(可简单说成是一个奇点)中,该时刻为宇宙起源时刻,即为绝对的t=0时刻,与牛顿宇宙学不同的是这里不存在比t=0更早的时刻。而后宇宙急剧膨胀,即所谓爆炸,t时刻与观察者相距r处宇宙物质,相对观察者径向远离的速度为v=Hr,这一现象首先由哈勃通过天文观察得出,故称H为哈勃常数。

从宇宙诞生到t<SUB>0</SUB>;时刻,物质最远只能运动到 R<SUB>0</SUB>=ct<SUB>0</SUB>=2c/3H<SUB>0</SUB>;的距离,这是因为狭义相对论知识告诉我们,任何物质的运动速度均不可能超过真空光速。在宇宙学中,称R<SUB>0</SUB>;为t<SUB>0</SUB>;时刻的哈勃半径,这也是天文上能观察到的最大半径。估算可知宇宙年龄大约80亿年。

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物体的动能

v=Hr 可推导出 a=HHr 即加速度与距离成正比,系数是哈勃常数的平方。膨胀力f=mHHr 此力在r上所做的功W=1/2 mHHrr 即1/2 mvv 可用积分很容易导出这个结果。物体的动能等于膨胀力对物体所做的功。物体想要回到球心并静止所需要的功是此动能的两倍。当v=C 时就得出质能关系公式 E=mCC

光速问题

存在一个只以光速膨胀的宇宙,即C=Hr 那么这个宇宙中有大部分的是不可以光来测量观测的,因为这个球体最大的弧线距离S等于圆周率与半径的乘积,虽然光速随宇宙历史越来越快,但总有它达不到的地方,这些看到的地方从宇宙球的切面看,要占两倍圆周率的倒数大小,只是宇宙切面总面积的一小部分。

膨胀系数并非各处相等的问题

由于质量的存在,物体必然要改变它没有质量或者质量较小时的运动,这种改变体现为引力的存在,存在一种状态,引力等于膨胀力,这时如果各处膨胀系数相等的话,那么任何两个物体的引力质量就必然相等,这只有在电荷的世界里存在的情形无法解释大尺度宇宙中星球质量不同的观测。

宇宙的密度

v=hr,由于光速的限制,存在c=hr,对应唯一的哈勃常数,存在唯一的r,此时的物体所受的膨胀力f=mhhr。当r极大时所有短程力作用消失,物体不飞出宇宙的条件只能是引力,是宇宙所有物质质量产生的引力,即 mhhr=GMm/rr,得出GM=hhrrr,得出宇宙的总质量密度是一个取决于哈勃常数和万有引力常数的一个常数。