量子动态宇宙：引力与空时的分离表述

前一章，我们从物理学的角度，对空间时间的形成给出了描述。它的意义在于，打破了通常只把空时当作现成平坦背景的观念，开启了对空时自身及其微观性状的探索。这是空时物理学应当走上的一条新的发展道路，也是扩展宇宙学研究的一个新领域。

对于引力而言，它的生成以及微观性状的研究，也同样是引力物理发展的重要方向之一。我们曾指出，引力与空时一道从微观向宏观所输送的基因密码的发现，对宏观宇宙学的发展，将起到关键的导向作用。

引力，自从伽利略（Galilei）通过在地球表面附近的不同质量物体具有相同引力加速运动的实验，指出了它与惯性力具有共同性质开始，经历了牛顿（Newton）和爱因斯坦的发展，已成为形成宇宙中物质大范围结构和支配其运行的最为主要的自然力。我们知道，在相当多的研究者心目中，引力与空时并非是没有区别的概念。然而引力与空时之间的真正区别与联系，在已有的各种有关物理学理论中，却并非是十分明确和严格的。例如，牛顿的绝对空间时间理论中的空时，以及狭义相对论中的Minkowski空时，我们认为，应当是在概念上的纯粹的空时，或称空时自身，但需进一步发展。而广义相对论中的“空时”，或“弯曲时空”，情况则不然。广义相对论认为，空时之中无有引力场时，这种空时是平坦的Minkowski空时，研究者对这一提法通常并不会存在疑义。而当空时之中存在引力场时，广义相对论认为，空时将受到弯曲。一些作者将这种空时称之为“弯曲空时”或“弯曲时空”。我们认为，广义相对论中的这种“弯曲时空”，实际上并不是纯空时自身经受了空时内部的曲率弯曲而形成的弯曲空时；而是平坦Minkowski空时M'中分布有外来引力场之后，所形成的一种4维的二元混成连续统的弯曲，或用黎曼几何语言，可将其称之为4维流形的弯曲。从数学的角度而言，可以将其看成一种流形，并且不必涉及它的两种组分——空时自身与引力的区别；但从物理学角度而言，所谓“弯曲时空”中的“空时”并非指的是Minkowski空时M'自身，也不是指非引力作用下M'自身的弯曲。故，“弯曲时空”中的“空时”，与纯粹意义下的空时，虽然用的是同一术语——空时，但从物理意义而言，它们实际上却具有根本的区别，并不属于同一个物理概念。这样一来，广义相对论中所谓“弯曲时空”的术语，应让位于平坦空时M'自身（非引力参予下）产生的弯曲所导致的真正的弯曲空时，这种弯曲空时之中，并无引力场存在，弯曲是空时自身作为流形的行为。简而言之，我们认为，纯空时自身并不含有引力，在以往物理学有关空时与引力理论的体制下，我们已指出，牛顿的绝对空时以及Minkowski空时M'属于这种空时。本书的量子动态宇宙理论，把这样不含引力的空时，称为空时，并已将其一般形式记以M。广义相对论理论里，引力存在于空时中之后，形成的4维弯曲流形，已经不具有了空时的意义，其行为也并非是空时自身的行为，我们已指出，它实际上是空时与引力的二元混成体，为讨论问题方便，这里将其记为M'。(www.xing528.com)

综上所述，我们认为，空时与引力实际上应当有本质上的区别，它们在宇宙学中的作用也是根本不同的，要深入地探索空时与引力理论，从一开始就应当把二者明确地加以分离，而不是将它们二者始终合二而一地进行表述。空时与引力进行分离描述，是本书的特色之一。对于空时的形成，我们在第3章中已经进行了介绍，本章将依托那里所表述的空时，来相对独立地描述引力。