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广义相对论和宇宙学原理的关系是什么?

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广义相对论与宇宙学原理没有关系,它们两个都是爱因斯坦提出来的,但即使广义相对论是错误的,宇宙学原理也可以是正确的。

宇宙学原理说的是,在大尺度上,宇宙的空间部分是均匀以及各向同性的。这个原理只是基于猜想提出来的,后来有了宇宙微波背景辐射的观测,才在实验上证明了这个猜想的正确性。

在宇宙微波背景辐射被发现之前,大家并不十分相信宇宙学原理,有的科学家比如霍伊尔等人提出了广义的宇宙学原理,认为宇宙不仅在空间上每点都没有区别,而且在时间上也是从古到今都一样的——那叫做恒稳态宇宙模型。

那么,为什么广义相对论与宇宙学原理没有关系呢?因为广义相对论是一个动力学方程,本质上是控制时空演化的方程。而宇宙学原理则不是一个动力学方程,它其实相当于给出了时空演化的初条件,或者给出了一种对称性的限制。所以,动力学与非动力学部分应该是分开的,这就是它们之间没有相互联系的具体原因。

那么,问题来了,为什么宇宙学原理会是正确的呢?因为宇宙一开始诞生的时候,发生了一次巨大的暴涨,这次暴涨把宇宙从量子尺度拉大到了经典尺度,这就好像我们从洗衣机里把洗好的床单拿出来摊平了——床单被摊平以后,床单上的每一个点被认为是没有区别的,这就对应了宇宙学原理。

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