李惕碚院士宇宙学理论的新进展

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李惕碚院士宇宙学理论的新进展

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李惕碚院士在宇宙学领域的研究一直备受关注。他提出的关于爱因斯坦弯曲时空陷阱与周培源—彭桓武时空观的理论，对当前主流的宇宙学模型提出了挑战。本文将详细介绍李惕碚院士的最新研究进展，特别是他在天文观测和实验验证方面的成果。

李惕碚院士的最新研究进展

李惕碚院士在2021年2月16日发表了一篇关于《爱因斯坦弯曲时空陷阱与周培源—彭桓武时空观》的研究报告。在这篇报告中，他提出了对当前主流宇宙学模型的质疑，并提出了新的理论框架。

相对论的天体测量检验

1916年，爱因斯坦提出广义相对论时，其理论基础并不十分坚实。相对论解释了水星近日点每世纪43角秒的“异常”进动，但太阳的扁率也可能导致进动，而当时无法确定太阳扁率的数值。广义相对论并不是当今存在的唯一引力理论。暗物质和暗能量的理论解释，量子引力理论的发展，都使得物理学家认为广义相对论不是最后的引力理论。高精度天体测量是检验引力理论的主要手段。

水星近日点进动问题

根据牛顿定律，水星近日点应有每世纪 ΔωN = 5557.62 角秒的进动，其中的 90％是由坐标系的岁差引起，其余的部分是由其他行星，特别是金星、地球和木星的摄动引起的；而实际观测值为 ΔωN = 5600.73 角秒，二者相减得每世纪 43.11 角秒。因此，岁差常数的任何微小变动，如有万分之一的变动，都会直接影响到对广义相对论的验证，而这种变化是完全可能的。其次，影响水星近日点进动的因素很多，任何一个微小的因素，如太阳的扁率，对它都有直接影响。因此，这个问题尚需继续研究。

其他相对论性引力理论

爱因斯坦广义相对论已经通过了许多观测和实验检验，是一个非常成功的引力理论。但引力的不可重正化、时空奇点、暗物质（星系的旋转曲线与预期不一致）和暗能量（当前宇宙的加速膨胀）等问题仍然是爱因斯坦广义相对论所面临的挑战。除了广义相对论之外，还有许多其他引力理论。为了检验不同的引力理论，人们建立了参数化后牛顿方法（简称为PPN方法），即在后牛顿近似中引入10个参数。不同的引力理论给出不同的参数值，由观测或实验测定这些参数，则可判定哪种理论与观测结果相符。

修改的引力理论

超出爱因斯坦广义相对论的描述引力现象的一类物理模型。又称另类引力理论（alternative gravitationed theory）。目前推动研究修改的引力理论的动机主要来自现象学的发展，特别是一系列天文及宇宙学实验所揭示的违反过去认知的引力现象。其中，代表性的理论有以基于刻画时空曲率的里奇标量所提出的F(R)理论和引入时空挠率而构建的F(T)理论等。修改的引力理论亦可在不引入暗能量的情况下来解释当前的宇宙加速膨胀。

库仑定律

设电力大小与距离的关系可写成，δ称为偏离平方反比律的修正数。库仑当初的扭秤实验是直接测量，精度只有 δ < 4×10-2。电力平方反比定律的精确验证有赖于对带电导体空腔内表面电荷的测量。根据库仑定律导出的高斯定理可得出，当导体空腔内部没有电荷时空腔内表面电荷为零，反过来测量了空腔内表面电荷的多少，可推论修正数δ的上限。H.卡文迪什在1772年（库仑之前）就曾用这种间接测量的方法得出。1872年 J.C.麦克斯韦用稍许不同的实验方法把精度提高到 δ < 5×10-5 ，以后实验精度不断提高。1971年E.R.威廉姆斯等实验精度达 δ < 2.7×10-16。电力平方反比定律已成为物理学中最精确的实验定律之一。人们关心电力平方反比定律的精度是由于如果 δ ≠ 0，则高斯定理不成立，静电场的性质就会有所不同。其次，电磁场理论的麦克斯韦方程组是在一些电磁学实验定律的基础上建立起来的，这些实验定律的精度和适用范围都难以言明，而在一定条件下，由库仑定律和洛伦兹变换可导出麦克斯韦方程组，这不仅表明电磁现象的内在联系和统一性，而且也在一定程度上确定了麦克斯韦方程组的精度和适用范围。再次，δ是否严格为零还与光子的静止质量是否严格为零密切相关，如果光子静止质量不为零，哪怕非常小，将导致电荷不守恒，出现真空色散，破坏光速不变等一系列原则性问题。因此，电力平方反比律的精确验证实验还将长盛不衰地做下去。

爱因斯坦的广义相对论是否正确？

上海交大携手《科学》杂志向全球发布125个科学问题中，第15个问题就是“爱因斯坦的广义相对论是正确的吗？”这个问题反映了当前科学界对广义相对论的质疑和探索。

李惕碚院士的贡献

李惕碚院士在宇宙学领域的研究一直备受关注。他提出的关于爱因斯坦弯曲时空陷阱与周培源—彭桓武时空观的理论，对当前主流的宇宙学模型提出了挑战。他的研究发现，从WMAP和Planck的数据来看，微波背景温度分布的四极矩在误差范围内为零，这表明极早期宇宙几乎不存在温度和密度涨落。这一发现与建立在广义相对论基础上的大爆炸宇宙学不相容，也完全违背了量子场论对于真空涨落的预期。

李惕碚院士认为，爱因斯坦在提出广义相对论的时候，只知道有物质，不知道有暗能量，整个宇宙只有相互吸引的力，没有相互排斥的力，所以他创造的广义相对论的引力理论适用于黑洞这样的天体系统，却不能用于描述宇宙。

李惕碚院士的荣誉

2023年2月17日，“李惕碚星”命名仪式在清华大学举行。国际天文学联合会小天体命名委员会批准，中科院国家天文台施密特CCD小行星项目组1999年2月5日发现的小行星1999 CZ₃（国际永久编号第 96612号）被正式命名为“李惕碚星”，编号“96612”的后三位数字“612”代表李惕碚的出生日期6月12日。