利用光子的能量科学地计算宇宙的最大半径

一、理论准备

光子是绝对的能量粒子，光子的能量是mc^2。光子的能量是动能和势能之和，在宇宙内部光子的势能非常复杂，但是在宇宙边缘，光子的势能只有引力势能，此时光子的能量等于引力势能与动能之和。数学描述：mc^2= mc^2/2+mgR，其中m是光子的质量、c是光速、g是宇宙的重力加速或称宇宙的引力常数、R是宇宙的最终半径。推论：宇宙达到最大空间半径时，光子的引力势能等于光子的动能，也就是说，mgR= mc^2/2。

可以证明质量为M、半径为R的球体，在其表面形成的引力常数g，等价于一个位于球心的、质量相等的质点形成的引力常数，这个结论对于宇宙也是适用的。

二、计算宇宙的最大半径

宇宙的变化是质量、能量的转化过程。根据爱因斯坦质能方程E=mc^2，其中E是能量、c是光速、m是损失的质量。当宇宙的质量损失为宇宙开始时质量的一半，宇宙剩余质量也必然光速运动，剩余质量也光速运动，不再存在质量、能量的转化，宇宙的质量达到最小值，宇宙的质量不再减少，此时宇宙的空间半径达到最大值。下面我们计算宇宙的最大半径：

现在我们假设宇宙最终的状态是一个球体，R是宇宙的最大半径，现有理论认为宇宙的质量约为10^53kg 数量级，并且宇宙的质量不变，设宇宙开始时的质量是：M=2×10^53kg，宇宙达到最大空间半径时，宇宙的质量必然是m=M/2。利用宇宙边缘存在的一个光子，对于这个光子必然存在引力势能等于动能：mgR= mc^2/2，化简得到方程R= c^2/2g——（1），其中g是宇宙的引力常数。根据万有引力定律，我们可以计算宇宙的引力常数g=MG/2R^2——（2）联立方程（1）、（2）解得R=MG/c^2=1.48×10^26米。所以如果宇宙开始时的质量是2×10^53kg，那么宇宙的最终半径是：1.48×10^26米。现在的宇宙还在膨胀，说明宇宙的质量没有达到最小值——宇宙开始质量的一半，宇宙的半径也没有达到最大值。

如果测量宇宙现在的质量是准确的，宇宙现在的质量是10^53kg，那么宇宙最终的半径一定小于1.48×10^26米。现在观测、计算宇宙半径的方法很多，大小也差别也很大，但是没有一种计算结果大于1.48×10^26米，说明我的计算宇宙最终半径的方法是非常科学的。

结论：宇宙的最终半径等于宇宙开始时的质量乘以万有引力常数的积再除以光速的平方。