国际计量大会规定以标识光信号T参数(与光子能量hv对应)定义为时间度量的基准单位，再结合物质常数c=1/√ε0μ0定义空间距离的单位。在具有中心对称性的物质模型中，原点光源辐射标识光子参数T0与传播距离r后的观测者测得的T参数不同。本文提出基于原点辐射后自由传播的光子T参数建立变尺度因子空间球坐标系(ξ，θ，ψ)，定义实物元径向距离r的描述形式为r≡ξR=ξcT。然后，将这种变尺度因子形式引入引力作用下的一维不定常流气体动力学微分方程组，结合应用物理学量纲п定理，获得光子参数T随光子自由传播时间t变化系列解析解T(t)。　　 将变尺度因子R(t)=cT(t)空间球坐标系应用于气体一维不定常流典型问题，给出气体激光等离子体冲击波点爆炸强冲击波无原点奇异性的自相似解，给出自相似运动存在的充分必要条件，研究了气态均匀密度宇宙模型分形结构的形成机理。　　 基于相对论四维时空间隔概念，研究空间变尺度因子球坐标系形式下的四维度规与闵可夫斯基四维时空度规、广义相对论标准宇宙模型中的R-W度规、广义相对论星球外真空条件史瓦西度规的变换关系。获得R-W度规的变尺度因子解函数。研究了变尺度因子球坐标系形式下的河外星系光谱哈勃红移现象、宇宙微波背景辐射谱等效热力学温度、气态均匀宇宙模型中Iα型超新星亮度-红移(星等)计算公式，分析了宇宙大爆炸模型的时空平直性疑难、视界疑难。　　 研究结果表明，光子参数变尺度因子球坐标系能够以更简捷的形式得到与宇宙学领域中的光学观测相吻合的结果。