关于宇宙膨胀，问一个外行问题
宇宙膨胀是连着宇宙空间一起膨胀，那么宇宙中的所有物质的尺度是否也跟着一起膨胀？如果所有物质的尺度按照同一个比例在膨胀，那么我们就无法测量到宇宙在膨胀，因为我们的尺子也在按照同一个比例在膨胀。但实际情况显然不是这样。
如果测量工具也在多多少少地在膨胀，那么在衡量宇宙在如何膨胀而分析测量结果时，是否应该扣除掉？如果这样的话，是否存在这样一种可能：或许所谓的加速膨胀，不是因为暗物质暗能量所致，而是膨胀不成比例所导致的表观上的测量结果？
是否存在这种可能：宇宙在膨胀时如果物理学常数不发生改变，那么构成某个物体（e.g., 尺子）的物质粒子之间的距离虽然也在膨胀，但由于粒子之间的相互作用使得粒子之间的距离在不断恢复调整，从而原物体所占的空间体积，不会因为宇宙膨胀而膨胀？
如果宇宙膨胀会导致其中的物体也变得越来越肥胖，那么女孩可以为自己的变胖找到借口了:-)
| 论坛嘉宾: sage |
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星空浩淼  发表文章数: 799
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 One may view the world with the p-eye and one may view it with the q-eye but if one opens both eyes simultaneously then one gets crazy
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sage 发表文章数: 359
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It is not meaningful to ask for absolute scales. What we measure are always just ratios. In the meausrement of expansion of universe, we are asking for, for example, the size of the universe relative to the size of atom. And, we observe that ratio is increasing.
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快刀浪子 发表文章数: 484
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::It is not meaningful to ask for absolute scales. What we measure are always just ratios.
以前见有人讨论过这个问题。他的观点是这样的：如果所有物体的绝对尺度都增大了一倍，虽然物体间大小的比例不变，但可能会出现不同的结果。比如房子会因为承受不了重力而崩塌掉，因为材料的强度并不一定随尺度成比例地变化。 冷风如刀，以大地为砧板，视众生为鱼肉。
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星空浩淼 发表文章数: 799
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谢谢sage兄和快刀兄！
我的意思包含了快刀兄说的情形。sage兄说的情形，仅从字面上看，似乎没有考虑我说的原子本身的大小也可能随宇宙膨胀而变化的情形，不过你的真正意思可能是下面这个: "宇宙膨胀自然是根据没有受到引力影响的尺子来定义的，如果一个尺子的每个组成部分都作所谓的共动运动，就会有你说的问题了。只要尺子足够小，共动的效应就会很小，例如，一个原子这样的束缚态，宇宙膨胀就不会有任何影响(Birkhoff定理），这样原子发出光的频率就不会受到膨胀的影响，我们就可以根据光从一点到另外一点的红移来判断宇宙有没有膨胀。" One may view the world with the p-eye and one may view it with the q-eye but if one opens both eyes simultaneously then one gets crazy
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semi 发表文章数: 32
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也许可以将时空膨胀等效为一个膨胀力,在宇宙尺度膨胀力与引力相当,但在小尺度膨胀力将远远小于四个基本力,所以在小尺度情形可以忽略时空膨胀,所以原子,尺子等"小物体"不会随时空一起膨胀.
物理方程之美,是一种无法言说之美。
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星空浩淼 发表文章数: 799
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semi兄讲得很简单明了有力，同意中...
One may view the world with the p-eye and one may view it with the q-eye but if one opens both eyes simultaneously then one gets crazy
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dfj 发表文章数: 186
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推导宇宙膨胀（或者收缩）的前提是假定宇宙介质是一种连续的流体。
就好比流体力学或者气体理论与基本的原子分子结构理论的关系一样： 在流体力学或者气体理论中，流体的密度可以变化，可以膨胀或者收缩， 但是无论从逻辑上还是经验上都不能从这推出构成流体的原子或者分子的大小发生了变化。 我觉得宇宙学的情形也一样： 理论推出了任何两个“宇宙流体元”之间的“真距离”不断变大， 不表明构成这个流体元的原子——既包括普通意义上的原子分子，也包括太阳系这样的小尺度天文系统——的尺度变大。 至于这些“原子”在宇宙膨胀的过程中如何变化，需要另外的物理机制。 仅是个人看法。
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西门吹牛  发表文章数: 312
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推导宇宙膨胀（或者收缩）的前提是假定宇宙介质是一种连续的流体。
－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－ 谁说的？ 一舞剑气动四方,天下英雄莫能挡
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dfj 发表文章数: 186
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书上啊， 比如 Weinberg 的。不知还有别的处理方式吗？
随着宇宙的膨胀，不单是任意两个“宇宙流体元”之间的距离增大，而且“流体元”本身的尺度也增大；这不意味着构成流体元的“基本粒子”的尺度增大，只是意味着，由于越来越稀薄，允许使用“流体描述”的尺度需要变得更大。是这样吧？
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Bennett 发表文章数: 78
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“推导宇宙膨胀（或者收缩）的前提是假定宇宙介质是一种连续的流体。”
宇宙膨胀不是假定“宇宙介质”是一个连续的流体，不存在这样的连续介质，宇宙中只有物质和能量，它们都不是空间上连续分布的。 “连续的流体”其实是指空间本身，它是连续的，而且是随着时间膨胀的。而物质是处在空间之中的颗粒，由于组成物质的单元之间的相互作用很强，它们不会膨胀。 “也许可以将时空膨胀等效为一个膨胀力,在宇宙尺度膨胀力与引力相当,但在小尺度膨胀力将远远小于四个基本力,所以在小尺度情形可以忽略时空膨胀,所以原子,尺子等"小物体"不会随时空一起膨胀.” 其实，这就是某些模型中宇宙常数的作用。 爱因斯坦说,关于宇宙,最不可理解的就是它是可以理解的.为何宇宙一定要以渺小的地球上的一种渺小的生物能够理解的方式运行呢?这是最大的谜团哦^_^
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萍踪浪迹  发表文章数: 1051
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如果所有物质的尺度按照同一个比例在膨胀，那么我们就无法测量到宇宙在膨胀，因为我们的尺子也在按照同一个比例在膨胀。但实际情况显然不是这样。
===================================================== 竟然都被顶上来了，我就说几句： 我们是用谱线红移来断定宇宙膨胀的，而不是用量尺测量 漫漫长夜不知晓 日落云寒苦终宵
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sage 发表文章数: 359
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竟然都被顶上来了，我就说几句：
我们是用谱线红移来断定宇宙膨胀的，而不是用量尺测量 This does not answer the question. How do you measure wave-length? You have to use rulers such as the size of an atom.
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晴朗 发表文章数: 5
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1.若尺度随着宇宙一起膨胀,那么我们用什么才测量宇宙在膨胀.理论上的假想?
2.如膨胀是一切都膨胀,那么相互作用力会不会因为相互之间的距离而混乱?比如核力就存在尺度的问题,超过一定的距离就会消失! 天空般晴朗！！～～
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萍踪浪迹 发表文章数: 1051
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This does not answer the question. How do you measure wave-length? You have to use rulers such as the size of an atom.
================================================ yes,indeed. thanks a lot. 漫漫长夜不知晓 日落云寒苦终宵
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sage 发表文章数: 359
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1.若尺度随着宇宙一起膨胀,那么我们用什么才测量宇宙在膨胀.理论上的假想?
2.如膨胀是一切都膨胀,那么相互作用力会不会因为相互之间的距离而混乱?比如核力就存在尺度的问题,超过一定的距离就会消失! ================================================================================ It is a question of scales. 1) Expansion happens on large scales where only gravity matters and things do not clump. 2) On shorter distance, even if still only gravity matters, things clump and decoupled from the expansion. This is the case, for example, for something like the size of our galaxy. 3) On even shorter distances, such as atoms and molecules, electromagnetic force take over and is much much stronger then gravity. It is completely independent of the expansion of the universe. This is the size, by the way, our rulers are defined.
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dfj 发表文章数: 186
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>>“推导宇宙膨胀（或者收缩）的前提是假定宇宙介质是一种连续的流体。”
>宇宙膨胀不是假定“宇宙介质”是一个连续的流体，不存在这样的连续介质，宇宙中只有物质和能 >量，它们都不是空间上连续分布的。 >“连续的流体”其实是指空间本身，它是连续的，而且是随着时间膨胀的。而物质是处在空间之中的>颗粒，由于组成物质的单元之间的相互作用很强，它们不会膨胀。 不明白你的意思。 “宇宙介质”可以被看作连续的流体，当然不是说在任意尺度上都可以，而是大尺度（所谓宇宙学尺度）上的平均。 因此，我觉得宇宙的膨胀在宇宙学尺度上可以看成两个流体元（比如两个星系团）的相互远离，却不能在更小的尺度上这么看，比如，不能认为在银河系之内，认为太阳在远离银心。 如果在宇宙时间上回溯，宇宙就会在更小的尺度上可以被看作连续介质，因此膨胀也就可以被看作是在更小的尺度上发生
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dfj 发表文章数: 186
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这篇文章 0707.0380v1
以及这个网页 http://www.physicsforums.com/showthread.php?t=176380 讨论了这个问题
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windowsxp 发表文章数: 5
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我理解的应该是宇宙的每一处空间都在膨胀（局部效应 或局部膨胀） 粒子没有膨胀
膨胀的说法应该是光的红移的同义词 膨胀是时空对光的一种物理效应 但谈论宇宙的整体的膨胀没有物理意义
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walk_f 发表文章数: 31
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现在测量到的膨胀是种相对尺度的膨胀(时空尺度的膨胀)
如果宇宙中所有物质本身同时也有一种尺度的变化 那是不是要求宇宙的相互作用也是标度不变 但是似乎现在的观测不是这样 如果所有东西的尺度都同时变(包括相互作用) 那么这种"变化"只是一种标志了 只是种重定义了 我们构建的理论如果允许描述尺度不变 那应该就不用担心会不会漏掉这个效应 至于实际上有没有 只能用实验来检验呢 very thing will be OK
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Bennett 发表文章数: 78
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"我理解的应该是宇宙的每一处空间都在膨胀（局部效应 或局部膨胀） 粒子没有膨胀
膨胀的说法应该是光的红移的同义词 膨胀是时空对光的一种物理效应 但谈论宇宙的整体的膨胀没有物理意义" "膨胀的说法应该是光的红移的同义词,膨胀是时空对光的一种物理效应" 这个说法不准确,膨胀是真实的尺度的增长,可以看作是宇宙中任意两个粒子之间距离的增长,而并非是对光的物理效应.更何况,有红移效应的并非仅仅是光(电磁波背景辐射),大爆炸之后,同样有中微子\引力波等等的背景辐射留下来,只不过我们目前的技术探测不到而已,更何况,静止质量不等于零的物质粒子原则上也会因为宇宙膨胀存在红移效应的,只不过人们常常忽视它. "但谈论宇宙的整体的膨胀没有物理意义" 如果宇宙是封闭的,亦即体积有限的,那么,讨论宇宙的整体的膨胀意义是非常清楚的,就是宇宙体积的增大. 爱因斯坦说,关于宇宙,最不可理解的就是它是可以理解的.为何宇宙一定要以渺小的地球上的一种渺小的生物能够理解的方式运行呢?这是最大的谜团哦^_^
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jijinaa 发表文章数: 5
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看来这个话题还得进行下去。
PS：从星空浩淼发帖到现在历时：～11个月，本宇宙的上帝自豪地向既没有时间也没有空间的外宇宙庄严宣告：在这～3 X 10Exp7秒里，本宇宙的疆土又向前推进了10EXP（N）立方英里。 PPS：记得有人对宇宙的无限膨胀忧心忡忡：在10的100次方的N次方年后，宇宙只剩下零碎的烂铁，一切的一切都在消失（包括曾辉煌一时的人类文明，和对宇宙研究的一切信息：软盘，硬盘，U盘，量子盘，超弦盘。。。）一切的一切都在降温。。。奔向苍凉的“空无”深渊。 霍金笑道：“我也看不出一个将要坍缩的宇宙又会好到哪里” “Hmm...... One day I will sneak to the back of God who is playing the dice and whisper to him/er: Hey, I got you!” Man thinks.
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Re: 关于宇宙膨胀，问一个外行问题 
Re: 关于宇宙膨胀，问一个外行问题