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尝试建立一个解释宇宙形成的新模型

(2010-03-01 14:49:33)
标签:

宇宙起源

宇宙大爆炸

能量起源模型

宇宙形成模型

黑洞

分类: 探索宇宙

尝试建立一个解释宇宙形成的新模型

马海飞

  (http://blog.sina.com.cn/gfis 201031日)

宇宙是如何形成的?这是一个很多人都关心的问题,但是至今还没有一个满意的答案。现在最流行的大爆炸模型认为宇宙的形成起源于一个温度极高的奇异点所产生的大爆炸[1]。因为温度是能量的一种表现形式。所以,大爆炸理论显然是建立在先有能量后有物质的原则之上。可是,无论奇异点多么小,密度多么大,它依旧是一个物质的点。物质是能量的载体,能量的存在不可能离开物质而独立存在。如果说奇异点不是物质的,那么温度和密度又是如何存在的?如果说奇异点是物质的,那么这个物质就不是大爆炸产生的。而大爆炸模型认为所有的物质都是由大爆炸产生出来的。这显现出了大爆炸模型的自相矛盾。

宇宙形成的一个根本问题是物质与能量之间的因果关系问题。也就是说,在宇宙中是先有物质还是先有能量的问题。回答是肯定的:只能是先有物质后有能量。不可能先有能量后有物质。这在本人之前提出的“能量起源模型”中已经讲得很清楚[2]

物理学研究的对象是物质世界中的自然现象。因此,物质第一性原则应该是物理学研究中的根本原则之一。宇宙中的所有自然现象都是以物质的存在为前提的。从这一点来看大爆炸理论,我们会发现,该理论是一种人们在虚幻世界中对宇宙形成的解释。它没有任何自然世界中的合理性。这个模型所描述的现象决不可能发生在物质世界里。因为除了万能的上帝以外,没有任何其他可能,能够以自然的方式形成那个导致大爆炸的奇异点。

对宇宙形成的研究不是对宇宙中物质和空间来源的研究,而是对宇宙中物质和空间的变化及其原因的研究。物质和空间是宇宙之中与生俱来就存在的。甚至可以说,宇宙本身指的就是这些物质和空间的全部。没有物质与空间就根本谈不上宇宙的形成。所以,追究宇宙中物质的起源是没有实际意义的。我们探讨宇宙的形成是探讨我们今天看到的这个宇宙是如何从它的原始状态演化过来的。是研究这个演化的过程。因此,研究宇宙的形成过程只能是从原始物质已经存在的前提下开始。

宇宙的形成是一个不断变化的过程。只要是变化,就一定需要能量。所以,研究宇宙形成的关键问题就是宇宙能量的来源。之前,在本人提出的“能量起源的物质空间模型”已经解释了宇宙动力和能量的起源。宇宙所有能量的根本来源就是存在于这个宇宙中的物质和空间,或者说是质量和质量场所具有的一个自然属性:万有引力现象。只要有两个质量中心同时存在,那么它们之间就一定会出现万有引力现象。万有引力是宇宙所有能量的源头。

宇宙的形成应该是从宇宙的最原始状态向今天这种状态演化的过程。按照自然演化的规律我们可以认为宇宙的最原始状态主要有以下特征:

1 宇宙的最原始初期是宇宙历史中最简单的一个阶段,除了存在原始物质和空间以外,没有任何其他的存在。

2、原始物质没有任何形式的结构。原始物质以最简单的宇宙原始基本粒子形式存在。这些粒子除了质量以外没有任何其他物理特性。

3、原始基本粒子随机分布在整个宇宙空间中。除了基本的球形以外,物质没有任何其他特定的形态。

 

从这种原始状态开始,宇宙以下列过程演化形成今天的样子:

第一步:原始物体的形成和质量聚合与质心距离增加的过程。

原始基本粒子之间在质量和质量场的相互作用下,相邻粒子之间出现本能的聚合现象。这种聚合的结果形成了除质量以外没有任何其他物理特性的“原始物体”。这种原始物体随机形成于宇宙空间中的各个部位。它们之间的进一步聚合导致原始物体质量的不断增加。随着原始物体质量的不断增加,两个相原始物体之间的距离也随之增加。这时的宇宙空间中到处都分布着这种原始物体。

第二步:宇宙能量的产生。

从“宇宙能量起源的物质空间模型”已经知道,物质在宇宙中存在的本身就潜藏着宇宙中的所有能量。只不过,这个能量散布在宇宙中的所有物质和空间中。人们习惯性地把这种能量叫做“引力势能”。实际上引力势能与机械动能以及其他所有的能量(包括其他势能)都不同。因为它仅仅是物质存在的一种自然属性,是一种状态,并不是一种真正的能量。只要有物质存在,并且物质的质心之间有距离,就一定在二者之间存在这种引力势能。而我们说的宇宙能量是指不包括这种引力势能在内的其他所有能量。

在宇宙形成的第一步中,质量的聚集和质心间距离的增加实际上就是引力势能积累的过程。当两个原始物体的质量增加到一定程度,就会形成更大的物体,本人称之为“原始天体”。这些原始天体的质量可能象太阳一样大甚至更大。它们之间的距离也会象恒星之间那么远甚至更远。在这种状况下,如果两个原始天体在相互质量和质量场的作用下以引力加速度方式向着对方做相对运动,所产生出来的动能之大是可想而知的。这样的动能就是宇宙所有能量的来源。因此,宇宙能量的产生过程实际上就是宇宙中分散的引力势能集合起来,由巨大的质量和超远的距离所导致的运动实现的。

第三步:结构的形成。

在宇宙的原始状态,物质没有特别的结构和构造,天体也没有特定的构造。所以,宇宙中没有原子和分子之类的东西,也没有太阳系或银河系这样的有结构的天体系统。在上述宇宙形成的第二步中所产生出来的巨大动能作用下,造成两个巨大质量的原始天体间的相互碰撞。这种碰撞所产生出来的能量足以改变原始基本粒子的存在形式和物理特性。从而导致了原子等物质结构的出现。同样,这个能量足以产生天体运行所需要的动力。这是一个量变到质变的过程。第一步中原始物体虽然也以同样方式相互碰撞,但那只是一个质量聚集的过程,是一个量变的过程,不会改变物质的物理特性。而原始天体的相互碰撞导致了物质本质上的变化,导致了最原始原子的形成。这种碰撞的结果可能不再是天体质量的合并,而是一个天体系统的形成。这个碰撞过程会不断重复,一直到天体的系统运行趋于平衡和稳定状态为止。反复的碰撞也导致了物质结构变得越来越多样性和复杂化。在碰撞过程中出现的不稳定的过渡状态不可能持续很久,不容易被人们观察到。所以,我们现在所看见的宇宙基本上是处于相对稳定的阶段。物质的构造也是一样。我们所看到的所有物体基本上都是由稳定的元素构成的。能量改变了物质的物理特性而形成有结构的物质。能量推动了天体的运行而产生出了有结构的天体系统。物质结构的出现导致了相同质量物体体积的巨大膨胀。原始天体的密度比地球的密度至少高出1013倍。这是因为原始天体是由原始基本粒子构成的实体球,其中没有任何空间。而形成有结构的物质的基本单位是不同的原子。在这些元素中间存在着相对巨大的空间。因此,物质结构的出现导致了物质体积的巨大膨胀。

第四步:能量和物质存在多样性的产生

物质和天体结构的形成是大自然储存能量的一种天然方式。任何天体的运转都蕴藏着巨大的能量。物质的结构中也同样储存了大量的能量。由于能量的存在,使得粒子与粒子之间、天体与天体之间得以稳定地保持一定距离。也使这些有质量的物质体之间存在一个相对巨大的空间。在上述第一和第二步中,万有引力现象把原始基本粒子和原始物体聚集起来,而第三步中原始天体相互碰撞产生出来的能量又反过来维持了不同质量中心的分离状态。这完全是能量转换造成的结果。不同物质元素的进一步形成导致了物质存在形式和结构上的多样化。不同物质的不同存在形式和结构又进一步以不同的方式储存着能量,这又导致了能量的多样化。但是,无论物质有什么样的多样性和如何变化,物质是不能被产生和消灭的。同样,无论能量以什么方式被储存在物质当中,在一个封闭的系统中,总的能量一定是守恒的。所以,物质不灭和能量守恒之间密切相关。物质和能量的多样性造就了我们今天所看到的这个大千世界。

这个模型对宇宙形成中的关键问题作出了解释。剩下的那些具体的自然现象,包括生物的产生和演化等在过去的几个世纪中已经得到了很详细的研究。那些问题虽然也是宇宙中的一些现象,但它们不包括在本模型范围之内。

 

这个模型所表现的基本原则是:

1、物质是第一性的。

2、物质的存在导致宇宙能量的产生。物质的质量和质量场与宇宙能量相关。

3、宇宙的形成过程是由单一性向多样性发展的过程。能量和物质由单一性产生多样性。物质和能量的多样性形成了现在我们看到的这个宇宙。

4、宇宙的物质是由分散向集中发展的过程。能量是由低向高积累的过程。

5、物质由简单向复杂的方向演化。

6、物质的存在以自我平衡的方式达到相对稳定的存在形式。

7、量变可以达到质变。

 

这个模型不仅解释了宇宙从原始状态演化到今天这个状态的过程和机制,而且还给我们提供了解释其他宇宙和物质现象的机会。以下是两个例子。

一、黑洞与暗能量星

人们在观察宇宙现象的时候发现确实有黑洞现象的存在。但是,对黑洞的解释却充满了矛盾和争议。否认黑洞存在的观点认为,目前发现的黑洞是一些暗能量星,真正意义上的黑洞是不存在的[3]。但是,暗能量星也仅仅是一种假想的天体。[4],没有人知道它的本质是什么。

本模型中的原始天体是由没有结构的原始基本粒子构成的。由于这些粒子没有任何结构,因此,由它们构成的原始天体的密度是宇宙中所有物体中密度最大的。相比之下,原始天体的体积可能是人们观察到的普通天体体积的百万分之一甚至更小。并且,原始天体除了引力现象之外几乎没有任何其他的物理特性。这些天体的特征非常象人们所观察到的黑洞或暗能量星。因此,有理由认为,人们所说的黑洞或暗能量星实际上是宇宙形成过程中遗留下来的那些未分化的原始天体。它们的形成过程完全不同于黑洞。真正的黑洞是不存在的。把原始天体称为暗能量星也许还有一些道理。原始天体是宇宙中密度最大的天体,所以,它可以表现出比任何其他天体都更大的万有引力现象。可能是因为这种现象的存在,原始天体被误解成了黑洞。

二、物质的膨胀

原始物体和原始天体都是由没有任何构造的原始基本粒子组成的。因此,在这些物体内部没有任何空间。由于在宇宙形成过程中原子等物质构造的出现,这些元素和构造内部同时也出现了空间。因此,与原始基本粒子构成的物质相比,有构造的物质的密度要小得多。从外观上表现为物质的巨大膨胀。例如,氢原子是所有元素中最简单的一个。但是由于它的原子结构的特征,使氢原子的体积比占几乎全部质量的氢原子核的体积大出了至少1012倍。原子构成分子,分子再形成物体。每一步都会增加相对空间的大小。也就是减少相应的密度。导致的结果就表现为物质的巨大膨胀。因此,一个观察到的普通天体(例如地球)的体积可以比与它相同质量的原始天体的体积至少要大出1013倍!物质的膨胀与宇宙膨胀之间是否有关还值得进一步研究。但是,物质随着构造的形成和复杂程度的增加而出现体积增大的现象是无可置疑的。

因为本模型建立在宇宙的形成是逐渐演化的基本思想之上,因此,本人把这个模型称为“宇宙形成的演化模型”(简称“演化模型”)。

 

演化模型与大爆炸模型的比较。

1、演化模型认为宇宙是从能量最低,密度最低和温度最低的原始状态下开始缓慢演化形成的。而大爆炸模型认为构成宇宙的主要因素都是从密度极大和温度极高的状态下以爆炸式的速度瞬间形成的[5]

2、演化模型认为宇宙中的物质和空间是原本就存在的,所有其他的存在(能量、温度和光等)都是后来产生出来的。大爆炸模型认为宇宙中的所有物质和空间都是由一个体积极小、温度极高和密度极大的奇异点大爆炸产生出来的。

3、演化模型认为宇宙的形成是在宇宙中的不同部位同时开始进行的。大爆炸模型认为宇宙的形成是从一个点开始形成的。

4、演化模型认为宇宙形成开始的时候只有万有引力现象,没有其他三种基本力的存在。其他三种力是来自万有引力的次生作用力。大爆炸模型认为这四种基本力是在大爆炸初期同时从大爆炸过程中产生出来的。

5、大爆炸模型中无法回答的问题包括:奇异点是如何形成的?大爆炸之前的宇宙是什么样子?奇点的极高能量来自何方?奇异点的引爆原因是什么?对这些问题的回答必将与上帝联系在一起。对演化模型可以提出的唯一一个问题就是:宇宙中的物质和空间的来源是什么。但是,笔者认为:宇宙中的物质和空间是宇宙原本就存在的。如果没有物质和空间的存在,就没有宇宙的存在。宇宙不是从无到有被产生出来的。认为“宇宙是从无中起源”的观念显然是受到宗教的“上帝创世思想”的影响而产生出来的。实际上,宇宙应该是一直存在的。只有宇宙中的物质的“存在形式和状态”才可能产生或消失。所以,探讨宇宙中的物质和空间的来源是没有实际意义的。

6、演化模型具有很强的合理性和普适性。每个过程都符合已知的自然规律。模型中的每一步都具有普适性。不含任何神秘色彩。以物质第一性为原则。但是,大爆炸模型的合理性另人怀疑。普通人无论如何和也无法理解那么小的一个奇点是如何装得下如此之大的整个宇宙的。这完全是不现实和不合理的。它同时也缺乏普适性。自然界中的任何存在都不是通过爆炸方式形成的。相反,都是通过逐渐的演化形成的。

7、大爆炸模型实际上是对宇宙形成过程的一个阶段性的解释。它存在着爆炸之前的问题。演化模型的起点是宇宙的真正原始状态。是真正对宇宙形成全过程的解释。

从任何角度来比较,演化模型都比大爆炸模型对宇宙形成的解释更加客观和准确。

 

相关阅读:

[1] http://baike.baidu.com/view/14565.htm

[2] http://blog.sina.com.cn/s/blog_63a266370100h41e.html

[3] http://zh.wikipedia.org/zh-cn/黑洞

[4] http://zh.wikipedia.org/zh-cn/暗能量星

[5] http://www.astron.sh.cn/universe/bigbang.html

  本文引用地址:http://blog.sina.com.cn/s/blog_63a266370100h4hc.html

 

 

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