理论教育 欧氏空间的构成和误差较小

欧氏空间的构成和误差较小

时间:2023-11-21 理论教育 版权反馈
【摘要】:从太阳系的这一空间构成知道,每一个白矮星、中子星及黑洞所占的引力场空间范围很小,这些引力场空间外面的欧氏空间比例或者范围都大得多。第十三章分析说明,在天文学、宇宙学中没有必要将宇宙空间划分为三种类型,可以将整个宇宙空间都看作欧氏空间,都是均匀的、各向同性的,并且刚才的计算分析说明,这样产生的误差非常小。

欧氏空间的构成和误差较小

除了上述两个类型的空间区域外,宇宙空间的其他区域都是欧氏空间。与太阳最近的恒星是半人马座的比邻星,距离约4.3光年。太阳系和比邻星系的中间是引力场近似为0的广阔空间,都是欧氏空间。从太阳系的这一空间构成知道,每一个白矮星、中子星及黑洞所占的引力场空间范围很小,这些引力场空间外面的欧氏空间比例或者范围都大得多。

在目前的宇宙中,白矮星、中子星及黑洞在大型天体中所占比例很小,即使在宇宙老化后所有大型天体都老化为白矮星或中子星、黑洞,引力场空间所占比例也很小,绝大部分仍然是欧氏空间。在整个宇宙空间中,欧氏空间占据了绝大部分,对应的百分比至少在八个“9”以上,如果将整个宇宙空间视为欧氏空间,其纯度比地球上任何纯净物质都高,因此,宇宙中的引力场空间和介质空间基本上都可以忽略。

事实上,白矮星表面的引力场相对强度为4.2466×10-3,特征函数为1.000009017,二者均取上限,绝对值都不是很大。在多数情况下,也可以将白矮星表面附近的空间视为欧氏空间,甚至某些情况下,还可以将中子星和黑洞表面附近的空间视为欧氏空间,比如在单纯分析物体的受力时。

最后强调三点。(www.daowen.com)

(1)上述关于空间类型的区域划分,是在忽略宇宙总物质产生的引力场,仅强调中心天体产生的引力场的情况下得到的结论。如果考虑到宇宙总物质产生的引力场,结论会大相径庭。第十二章我们已经分析了宇宙总物质产生的引力场是非常大的,其黑洞的特征半径为339亿光年。并且,越接近宇宙边缘,引力场强度越大;越接近宇宙中心,引力场强度越小。因此,如果考虑到宇宙总物质产生的影响,一般情况下其引力场不能忽略。在宇宙表面,其引力场强度可以超过黑洞视界很多。但是在宇宙内部,宇宙总物质产生的引力场与中心天体产生的引力场,其结构完全不同。

(2)在必须划分空间类型时,总的原则是具体问题具体分析。如果讨论的问题精度要求比较高,则在不同的问题中地球表面可以属于三种空间性质的一种。

(3)第十三章分析说明,在天文学、宇宙学中没有必要将宇宙空间划分为三种类型,可以将整个宇宙空间都看作欧氏空间,都是均匀的、各向同性的,并且刚才的计算分析说明,这样产生的误差非常小。

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