布蘭斯—狄克宇宙論（Brans-Dicke cosmology）是解釋宇宙成因的一種假說。20世紀60年代初，美國物理學家布蘭斯（C·H·Brans）和狄克（R·H·Dicke）提出。
基本介紹
- 中文名：布蘭斯—狄克宇宙論
- 外文名：Brans-Dicke cosmology
- 提出者：美國物理學家布蘭斯（C·H·Brans）和狄克（R·H·Dicke）
- 提出時間：20世紀60年代初
- 套用學科：物理學
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理論介紹
該理論認為遍布宇宙中的物質所產生的引力場可改變時間和空間的幾何特徵，因而影響引力場中的物質運動，造成重力似乎隨宇宙膨脹而逐漸變弱；儘管這種弱化每年不足百億分之一，但從天文時間角度來看，其累計效果對太陽系卻有令人難以置信的結果。如估計5億年前由於引力較大，太陽光度增大，而使地球當時表面溫度可達30℃。但此說亦存在一定問題，如迄今對月球和地球運動的觀察還未提供引力變弱的有力證據。
理論背景
英國理論物理學家，量子力學的創始人之一狄拉克(P. A.M. Dirac, 1902-1984)於1937年提出了"大數假設"，他指出在自然界中一些基本量之間存在一些奇怪的"巧合"，他們能湊出一些沒有單位的巨大數字，而這些數字十分相近。比如：宇宙半徑與電子半徑之比約10，宇宙年齡與原子時間單位之比約為10，基本粒子之間的靜電力和引力之比約為10，小黑洞所含核子數約為10，宇宙中核子總數的平方根約為10。這些量涉及宇宙中的重要對象，但表面卻又是毫無關係的。狄拉克認為在這"巧合"的背後隱藏著重要的自然規律。從這種觀點出發，可以提出各種不同的假設，從而得出某個基本常數是隨時間變化的。比如，狄拉克提出引力常數G有可能是隨時間變小的。在這種思想的影響下，一些人提出不同假設來修正相對論。其中，最著名的便是布蘭斯-狄克理論。
理論內容
布蘭斯-狄克理論的基本思想是：除了張量場gik以外，再引入了一個標量場φ，並認為物體的慣性就是這一標量場φ的場強。
我們知道，相互作用有四種，其中強相互作用和弱相互作用是短程力，只在亞原子領域有作用。對宇宙演化起決定作用的是長程力（包括引力和電磁力），尤其是引力。引力由張量場gik描述，，電磁力由矢量場Aμ（矢勢）描述。因此，似乎還應該有一種描述"長程力"的標量場φ。
布蘭斯（C·H·Brans）和狄克（R·H·Dicke）從馬赫原理出發，認為慣性起因於物體相對於宇宙總質量分布有加速度。所以，慣性就是物體與此“宇宙場”φ之間的相互作用強弱的一種度量。φ越強，慣性越大，在同一個力的作用下，產生的加速度就越小。如果把“引力”作為這個力，就相當於引力加速度越小。引力加速度與引力常數G成正比。φ越大，G越小。為了確切起見，布蘭斯和狄克將愛因斯坦場方程中的引力常數G用1/φ代替。這樣就將宇宙場φ確切地引入到理論中。同時，還要對場方程作相應的改動，還要引入所滿足的方程。於是他們就建立了一種比較完整的、和廣義相對論不同的引力理論。由此理論得出，引力常數G是隨時間減小的。在此基礎上可以建立相應的宇宙論。
布蘭斯-狄克理論也可以解釋三大實驗驗證，與廣義相對論不同的一個主要區別是由於此理論得出的引力常數是隨時間減小的，所以天體之間的距離隨時間變大。比如，月地距離每年增加幾厘米，火星與地球的間距每年增加幾百厘米。目前，雷射測距技術對這一變化是有可能測量的，但存在許多干擾因素，實際測量相當困難。這一理論可調參數比廣義相對論多，與觀測結果符合得也並不好，目前難以與相對論競爭，除非在實驗上取得重大突破。
