量子动态宇宙与宇宙学中基本问题的兼论

在广义相对论出现之前，众多对宇宙的看法中有一种是值得提起的，那就是静态宇宙的思想。静态（或稳态）宇宙说也不止一种，不过大体而言，它认为宇宙是一直静止地存在着，总体上不存在体制的改变。日、月的轮回以及群星的分布是各守其职，岁岁相同，不曾发生改变。宇宙的生存状态，过去、现在和将来都是一样，永远不会发生变化。排除上帝和宗教的介入之后，静态宇宙说之中，存在有宇宙是空间无限和时间永恒的观点。我们认为，这是人类生产力较低、认识能力不高的条件下，朴素思维产生的一种具有积极意义的对宇宙的看法。

1915年爱因斯坦始创广义相对论。它提出的后来以他的名字命名的爱因斯坦方程如下：

该方程左边是由描述空时与引力共同形成的4维流形（以下记以M'）的几何量，即流形M'的度规张量gμν、黎曼曲率标量R和Ricci张量Rμν构成。方程右边除k为常数外，Tμv是表达空时中决定几何量的物质存在特征的张量，我们称为质量张量。广义相对论认为整个空时中不存在物质的条件下，流形M'是平坦的，这里记为M'M'为闵可夫斯基（Minkowski）空间，其度规记为ημv。当空时中存在物质时，按着广义相对论，并通过方程（1.1）可知，物质存在的区域内部和外部的空时都将受到弯曲，这种弯曲可由M'的度规形式

在根本意义下做表征。（1.2）式中的hμv则是存在于空时中的有效引力扰动。由（1.2）式可知，当空时中不存在引力扰动（或引力场）时，即当

时，将有(www.xing528.com)

而当空时中存在引力场时，由于（1.2）式的存在，使得空时度规离开了平坦状态，ημv而变成了gμv，从而广义相对论的某些研究认为，空时受到了弯曲，并通常把这种空时叫做“弯曲时空”。

可以讲，这种“弯曲时空”的观念几乎贯穿着全部广义相对论，并且在宇宙空时的研究中，也贯穿至今。也就是说，宇宙论中的空时（或时空）指的就是这种意义下的空时，它的弯曲也是这种意义下的弯曲。从上面的论述可知，这种弯曲实际上是由于空时中存在有引力扰动hμv所造成，故这里称之为引力弯曲。换言之，广义相对论就是以如上的体制和引力弯曲机制进入到了宇宙论的研究，目前宇宙学研究中所谈及的时空弯曲，通常指的就是这种意义下的引力弯曲。

我们知道，广义相对论是种在宏观定域条件下建立并在宇宙局部范围内得到验证的一种成功的关于空时与引力的理论。它向微观尺度的发展以及在宇观更宏大尺度上的适应性，是个尚待进一步解决的物理学和宇宙学基本问题。不过尽管如此，正如前面所述，是广义相对论使宇宙学的研究走上了以自然科学为基础的道路，并获得了快速发展。