等级式宇宙模型

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等级式宇宙模型( hierarchic model ),法国天文学家沃库勒等倡导的一种宇宙学说。这种学说认为宇宙在结构上是分层次的,如恒星、星系、星系团、超星系团以至更大的集团。随着尺度的变化,集团的性质也在变化。所谓宇宙的均匀性与各向同性,对不同层次有不同涵义。十八世纪中期,德国物理学家朗伯特曾提出过天体逐级成团分布的概念。他把太阳系叫作第一级,第二级是比太阳系大得多的所谓星团,第三级是银河系。1908年瑞典天文学家沙利叶提出了等级式宇宙模型,并且指出,根据这种模型可以克服奥伯斯佯谬的困难,即:当第n+1级与n级的半径比大于n+1级所包含的n级天体的个数的平方根时天体的个数的平方根.gif,天体到达地面的总光通量就是有限的,或者说远处天体对光通量的贡献可以是任意小的数值,因而不会发生“黑夜和白天一样亮”的所谓奥伯斯佯谬现象。

沃库勒坚持并发展了他们的观点。由现代观测知道天体的分布是成团的。星系计数现可达100兆秒差距范围。沃库勒认为即使在这样大的尺度,天体分布的起伏也不是随机性的,而是存在更高级的团聚现象。他不同意宇宙学原理认为宇宙在大尺度上是均匀的和各向同性的。他认为,既然在直到目前星系计数所及的尺度上,星系的分布都有明显的非随机成团现象,不能设想一旦大于这一计数的总尺度,成团性就会消失而表现为均匀分布。根据等级式宇宙模型推出,平均密度随观测距离加大而减小,这已为20多个量级的半径范围和45个量级的密度范围的观测资料所证实,不能设想一旦超过这个范围,这种关系就不复存在而代之以某一均匀密度。沃库勒认为宇宙学原理是“由于美学上的偏见和数学上的简化”而提出来的。如果天体分布是成团的,则宇宙膨胀要受这种成团影响而出现起伏,哈勃常数要因不同密度的起伏而改变,因而宇宙模型不能作统一处理。

等级式宇宙模型目前还没有精确的数学表述和确切的理论预言,兹威基和奥尔特等许多人也不同意沃库勒的结论。他们认为成团性终止于星系团一级,至多终止于超星系团一级。