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邓卓辉（微信 15218291226，邮箱 ） |
第三节 宇宙空间结构及演变历程
一、关于多维空间的理解 “维”这个概念来源于拉丁文，意思是“完全地加以量度”。在一条线上，由于经过一点只有一条直线，在确定坐标原点之后，只须用一个坐标数，就可以把某点位置确定下来，我们说，线是一维空间；在一个平面上，由于经过一点只能找到两条互相垂直的直线，无论采用哪种坐标系（直角坐标系或极坐标系），都必须且只须用两个坐标数，才可以确定某点位置，我们说，面是二维空间；在具有长宽高的空间中，由于经过一点只能找到三条两两互相垂直的直线，无论采用哪种坐标系，都必须且只须用三个坐标数，才可以确定某点位置，我们说它是三维空间，是我们已知的维数最多的空间。如此类推，可以想象出一种数学上的“四维空间”，在这种空间中，经过某一点，不但可以找到三条两两互相垂直的直线，而且可以另外找到一条直线与这三条直线两两互相垂直，也就是说，经过一点有且只有四条直线两两互相垂直。在四维空间中，要确切描述某点位置，无论采用哪种坐标系，都必须且只须用四个坐标数。 上面说的线，可以是直线，也可以是曲线，面，可以是平面，也可以是曲面，要确定某点位置，都必须用相应维数个数的坐标，所以，即使我们认识的三维空间不是平直空间，即不是欧几里德空间，而是弯曲空间，同样可以用三个坐标数来对某点的位置加以确定。基于这点，在下文中才可以假定人们认识的三维空间不是平直空间，而是弯曲空间，即认为第四维空间真实存在。 我们可以从“圆”角度理解多维空间。 圆的直角坐标方程是 弯曲体究竟是什么呢？我们的观念仅仅知道三维平直空间，所以我们只能从三维空间观念中理解四维空间的有关现象，这就得借助比喻、推理和想象。 可以设想，用经过原点且垂直于 二、宇宙物质分布的四维空间结构 人们目前广泛接受的宇宙观念认为，宇宙中只存在着长、宽、高三维空间，而且是平直的，即欧几里德的，宇宙物质有限或无限地分布在三维欧几里德空间之中。然则我将用较大的篇幅，试图说明宇宙物质分布在四维空间中的一个弯曲体内。 宇宙物质分布的空间结构有两点假设： 1、宇宙中除了我们熟知的三维空间之外，还存在着第四维空间。 2、宇宙物质集中分布在一个第四维空间厚度（半径厚度）很小的弯曲体内，表达式为 存在着第四维空间的证据至少有以下三点： （1）中微子惊人的穿透能力 与其它粒子相比，中微子能够让人吃惊的是它的穿透能力，如果让中微子穿透一块100光年的固态铅，它被吸收的几率只有 如图2-4，物质和光子只能存在弯曲体内，在图中便是存在于两圆弧之间。光子遇到第一个实体粒子就被吸收或发生其它相互作用了，而同一位置产生的中微子，却因为不安份守纪，离开弯曲体，直到第五个粒子才有幸与它发生相互作用。而且，实体粒子的第四维厚度与中微子“波长”的真实比值远远小于图中比值，中微子的“穿透能力”会更加强得多。这里给“穿透能力”加引号，表示中微子并没有真正穿透实体粒子，人们知道的中微子（直线）轨迹只是它在四维空间中真实轨迹在弯曲体上的投影，就象在空中飞行的小鸟可以轻易地越过河流一样（只能在二维空间中运动的蚂蚁实在想不明白）。 和物体离开平面时有正反两个方向选择一样，中微子离开弯曲体时也有正反两个方向选择，究竟中微子是沿着正方向还是反方向离开呢，这具有不确定性，然而，如果这是不确定的，不是反过来说明不存在第四维空间吗？我曾因为这个问题怀疑第四维空间的存在，现在终于有了比较妥善的理解。众所周知，带电粒子受到磁场的洛仑兹力 事实上，根据第一章提出的观点，空间作为物理事件发生的舞台出现，宇宙中可以有无穷多维空间，问题是有没有足够的因素导致物理事件可以发生在更高维数的空间中。只有人们深刻掌握四维空间物理理论以后，人们才有必要进一步研究五维或更多维的空间，这当然是很久很久以后的事情了。 （2）某些人神秘失踪及重现 事例一：1946年，中美洲比利牛斯山一个陌生人向猎人问路，分手后不久就听到了毛骨悚然的喊声。猎人迅速前往，陌生人已失踪，喊声似乎在头上，却找不到人。第二天猎人复查，发现脚印好象长了翅膀似的突然消失。 事例二：1990年9月9日，在南美洲委内瑞拉的卡拉加机场控制塔上。人们突然发现一架早已淘汰了的“道格拉斯型”客机飞临机场，而机场上的雷达根本找不到这架飞机的存在。这架飞机降临机场时，立即被警卫人员包围，驾驶员和乘客们走下飞机时，立即问：“我们有什么不正常？这里是什么地方？”机场人员说：“这里是委内瑞拉，你们从何方来？”飞行员听后惊叫道：“天哪！我们是泛美航空公司914号班机，由纽约飞往佛罗里达的，怎么会飞到你们这里？误差两千多公里呀！”接着他马上拿出飞行日记给机场人员看：该机是1955年7月2日起飞的，时隔35年！机场人员吃惊地说：“这不可能！你们在编故事吧！”后经电传查证，914号班机确实在1955年7月2日从纽约起飞，飞往佛罗里达，突然途中失踪，一直找不到。当时认为该飞机掉人了大海里，机上的五十多名乘客全部赔偿了死亡保险金。这些人回到美国的家里，令他们家里人大吃一惊。孩子们和亲人都老了，而他们仍和当年一样年轻。美国警方和科学家们专门检查了这些人的身份证和身体，确认这不是闹剧，而是确凿的事实。 类似神秘失踪的事例有很多，有些人神秘失踪之后，经过几小时或数十年，又在同一地点或几千公里之外的另外的地方重新出现，对于已经渡过的时间，他们大都缺乏记忆。关于这类神秘失踪及重现事例，绝大多数人倾向于否定，认为道听途说不足以信，但我要说，如果宇宙中果真存在着我们尚不知道的第四维空间，神秘失踪及重现现象便有发生的可能。 在图2-5，A图表示物体在弯曲体三维空间内，人们可以看见，但B图，物体已经离开了弯曲体三维空间，进入到四维空间的空虚空间，在这里光不能正常传播，人们便不再能够看见。可以用一个设想加深理解。假定光只能在空气中传播，那么飞船一旦冲出大气层，或者潜艇下潜到海水表面以下，封闭在大气圈层生活的人们就看不到飞船和潜艇的存在了。
据说1943年美国海军在杰塞普博士的指导下，曾经在费拉德尔菲亚（简称：费城）附近的海上做了个秘密实验。实验的对象是驱逐舰“爱德里其号”。舰上官兵很多，驱逐舰两边设置两种强力的磁场发生机，能产生强磁场。军舰在实验时被强磁场包围，这时发生了无法置信的可怕事件，眼看军舰被绿色发亮的雾团笼罩，甲板上的人员也逐步消失，不但如此，驱逐舰本身也开始消失，最后眼前空无一切。海军当局马上终止实验。令人惊讶的是：船上人员和驱逐舰也徐徐重现，又回到原来的位置，但此后接二连三地发生令人难以置信的事。当时在船上的接受实验的人员到餐厅吃饭时，竟在众多客人面前忽而消失，忽而出现。后来一些试验者死了，更多的试验者在精神上受到了创伤，而且显然与试验有关。我不知道资料来源是否可靠，但我倾向于相信这试验不是作者编做的，因为我总有一种信念，认为自然界应该有某种途径使物体离开弯曲体，这种途径与电磁力（弱力）有一定的关系。 可以找到许多人类无故失踪的例子说明第四维空间的存在。 1850年，伊斯顿·比奇的渔民和农场主注意到一艘行为古怪的船，这艘船扬满风帆，径直向海岸驶来，以触滩而告终，可是甲板上始终不出现一个人，似乎没有人将这次事故放在心上。渔民们乘上小船，划近过去，意外地发现这正是人们等待已久的“西别尔德”号。整艘船空无一人，但一切迹象表明，就在触滩前1小时或1.5小时，船上还有过人：壶里的咖啡还散发着醇香；厨房里，盛在桶里的午饭还有余温；底舱里，可以嗅出水手们留下的烟草香，看得见隐隐约约的缕缕白色烟雾。船员自杀一说马上被调查人员否定了——不仅在甲板上，而且在底舱，均无血迹或其他搏斗浪迹。那天天空晴朗，这艘船曾沿岸行驶，可海浪也没有将任何尸体或数生圈碎片抛上海岸。 1990年8月份在委内瑞拉卡拉卡斯市的一只失踪了24年的帆船“尤西斯”号在一处偏僻海滩搁浅再现，这只“尤西斯”号帆船是在24年前一次飓风中并在百慕大三角区失踪的。船上三名船员生存得很好，并且没有任何哀老，就像失去了20年的时间一样。 1915年12月，英国与土耳其之间的一场战争，英军诺夫列克将军率领的第四军团准备进攻土耳其的达达尼尔海峡的军事重地加拉波利亚半岛。那天英军很英勇地一个一个爬山岗，高举旗帜欢呼着登上山顶。突然间，空中降下了一片云雾覆盖了一百多米长的山顶，在阳光下呈现淡红色，并射出耀眼的光芒，在山下用望远镜观看的指挥官们对此景观也很惊奇，过了片刻，云雾慢慢向空中升起，随即向北飘逝。指挥宫们才惊奇地发现，山顶上的英军士兵们全部消失了。诺夫列克将军率领一千多名士兵登上山顶，并亲手插上英国国旗，旗帜还在山顶上飘扬，而人却一个也不见了。这些英军士兵哪里去了呢？英军派出大量的人员四面搜寻，却一天所获。 1946年，在弗瓦和特尔纳岛，一个名叫拉蒙的士兵往谷仓方向走去，其它士兵突然听到他的叫喊声。前往查看，喊声似乎在头顶传来，可是拉蒙已经不见。声音渐渐向高空升起，变弱变细，最后声息全无，令人毛骨悚然。 1954年在百慕大地区一个参加越洋比赛的载人大气球失踪，36年后又突然出现在失踪地点。1954年加勒比海内驾驶员夏里·罗根和戴历·诺顿驾驶的气球和其他50十气球参加“气球越洋比赛”。当时天气很好，视野清晰。突然，在众人面前，这个气球消失了。1990年，经历了这么多年后的气球又突然在古巴与北美陆地之间的海面上出现。发现该气球的古巴飞行员捷来·艾捷度少校说：“1分钟前天空还什么也没有，1分钟后那里便多了一个气球。”大气球被古巴飞机迫降在大悔之上，两名驾驶员由一艘巡洋舰球起，送回到古巴一个秘密海军基地受审，这两个驾驶员说他们当时正在参加由夏威夷到波多黎各的一项气球比赛。他们不知道时间已经过了36年，他们只是感到全身有一种轻微的刺痛感觉，就好像是微弱用流流过全身似的，然后一眨眼他们面前的一切包括大海和天空都交成一片灰白色，接着他们记得有一架古巴飞机在他们的气球前出现。 1968年6月19日，美国发生了一件神秘的空中失踪案，一架DC—3型客机从洛杉矾飞往迈阿密，在飞越密苏里州上空时。一位叫里达克的旅客向机身后的厕所间走去。约半小时未见人出来。他的夫人见丈夫人厕后久久不出，心里发慌，她请来了空中小姐打开厕所门，却空空如也。不见人影，副驾驶也赶来帮忙寻找，搜遍整个飞机仍然不见其人，这架飞机是密封舱，里达克不可能从飞机上掉下去，再说飞机舱门仅有两个，经关闭后，一直未动过。里达克就这样在高空飞行的密封机舱里消失了。 1975年的一天，一列地铁列车从白俄罗斯站驶向布莱斯诺站。只需要14分钟列车就可抵达下一站，谁知这列地铁车在14分钟内，载着满车乘客突然消失得无影无踪了。列车与乘客的突然失踪迫使全线地铁暂停，警察和地铁管理人员在内务部派来的专家指挥下，对全莫斯科的地铁线展开了一场地毯式的搜索。但始终没有找到地铁和满列车的几百名乘客。 1999年7月2日，在中美洲的哥伦比亚约有一百多名圣教徒，到阿尔卑斯山的山顶去朝拜，这里是属于内华达山区的一座山峰，并不算高，大约有600—700米，谁知这从教徒上山以后再没有下来，就此失踪了。此事惊动了哥伦比亚政府，他们派出了大批警察在阿尔卑斯山顶四周大面积寻找，并出动了直升飞机。近一个月，整个内华达山区查遍，但不见一点踪影。 更为惊奇的是1978年5月20日，在美国南方的新奥尔良城，在一所中学的操场上，体育老师巴可洛夫在教几个学生踢足球射门，14岁的巴尔莱克突然一球射人球门，他高兴地跳起来一叫，当着众人的面，眨眼功夫就失去踪影。 （3）气功、特异功能的怪异移动现象 据说有的气功师可以用意念把药丸从密封的瓶中移出到瓶外，尽管由于时间问题和毅力问题我至今未能持续炼气功，甚至我并没有亲眼观看过这一类精彩的表演，但我倾向于相信这件事是真实的，因为，只要宇宙空间中存在着第四维空间，这类事件便完全有发生的可能。 可以用比喻加以理解。围墙内的狗只能在地面上移动（二维空间），所以它不能走到围墙之外，但如果它能够飞，升到空中，利用第三维空间，那么它要走到围墙外便是件十分容易的事情。 2000年第4期《飞碟探索》中有篇精彩的文章——《无从感知的高维空间》，对神秘失踪及重现现象作了深刻的分析： “蚂蚁是典型的适应二维空间的生命形式。它们的认知能力只对前后（长）、左右（宽）所确立的面性空间有感应，不知有上下（高）。尽管它们的身体具有一定的高度，那也只是对三维空间的横截面式的关联。蚂蚁上树也并不知有高，因为循着身体留下的气味而去，它们在树上只会感知到前后和左右。我们都做过这样的游戏：一群蚂蚁搬运一块食物向巢里爬去。我们用针把食物挑起，放在它们头上很近的地方。所有蚂蚁只会前后左右在一个面上寻找，决不会向上搜索。对于蚂蚁来说，眼前的食物突然消失实在是个谜。当它们依据自己的认知能力在被长、宽确立的面上遍寻不着时，这块食物对它们来说就是神秘失踪了，因为这块食物已由二维空间进入到三维空间里。只有我们把这块食物再放在它们能感知到的面上，蚂蚁才可能重新发现它。这对于蚂蚁来说，却又是神秘出现了。如果蚂蚁能思考的话，眼前这块食物的神秘失踪和神秘出现足以让它们世世代代不得其解。” 宇宙物质分布的空间不是平直空间，而是弯曲空间，宇宙物质分布在四维空间中的一个“厚度”很小的弯曲体内，其理由也是有的： 首先，大爆炸宇宙学说本身说明宇宙物质是有限的，宇宙物质不可能无限无边地存在。其次，根据先进的仪器探测表明，宇宙背景辐射具有高度的各向同性，其各向异性在三千万分之一以内。在宇宙物质有限分布的前提下，如果宇宙物质正象人们想象的那样分布在三维平直空间内，而且认为背景辐射依赖于物质分布而存在（即使仅仅依赖于原始的物质分布存在也好），我们可以轻而易举地论证得出我们正好生活在宇宙物质中心位置附近，离中心位置只有整个宇宙物质分布半径的大约千万分之一，而我们处于这一位置的可能性仅仅是 既然存在着第四维空间，我们生活的三维空间是一个弯曲体，我们知道的“直线”就应该是闭合曲线（大圆）、“平面”就应该是闭合曲面（大球面），那么，聪明的人类为什么一直未能够正确地认识到呢？想来原因有以下三点： （1）我们总是依据光线判断空间是否平直，而光并非绝对地“直线传播”，它的传播被限制在弯曲体内的三维空间之中。 （2）弯曲体弯曲曲率半径实在太大，曲率实在太小。 可以借助一个比喻进行理解。一般地，人们总以为水的表面是一个平面，一碗水、一个湖就是这样，但海水表面却显然不是平坦的，这点人们可以根据光线来判断，而不是根据水平静（不流动）其表面就是平坦的（连通器原理）。但如果没有直线运动（传播）的光子，人们就不能断定海水表面是弯曲的。假定光子在更大尺寸上的行为不再保持严格的直线运动，即不承认“光沿直线传播”观点，或者说光子永远被限制在弯曲体内，如果我们知道的空间微小地弯曲，我们是不能凭借光加以认识的。其实地球是球体，很早以前人们也是不知道的，只有在天文学家们和航海家们证实了以后，人们才知道和确信这一点。 （3）物质的第四维厚度都很小，而且都严格相等。 设想两个同心球面，它们的半径分别是100米和（100+ 此外，即使弯曲体的厚度比较大（在比喻中就是纸碎的厚度达1厘米甚至更大），只要物质在这方向的厚度严格相等，我们仍然不会发现第四维空间的存在。从这点看来，假设弯曲体的厚度很小是没有必要的。 有一种办法可以验证我们认识的三维空间是平直的还是弯曲的。在球面上，一系列同心圆的面积和半径的平方比值不再是π，而是随着半径的增大而减小。如果我们生活的空间真的如假设中的那样弯 曲，那么一系列同心球的体积与半径立方的比值不再是 关于宇宙物质分布在三维弯曲体的假设早在1917年爱因斯坦便已经提及，甚至在爱因斯坦之前就有人阐述过。自从这种宇宙模型被提出以后，“宇宙”这个名词的内涵便变得混乱起来。《自然科学小词典》根据哲学给“宇宙”下的定义如下：“无穷多的运动的物质，存在于无边无际的空间和无始无终的时间之中，也就是无限的、永恒的、不断运动变化着的客观物质世界，就是宇宙。”我国古代哲学宇宙概念：“往古来今谓宙，四方上下谓宇。”爱因斯坦把有限无边的三维空间（即“弯曲体”）称为宇宙。为了表述上的方便和保证概念的清晰性，下文把四维空间加上一维时间以及其内部的所有物质、能量称为“宇宙”，把爱因斯坦设想的宇宙称为“弯曲体”。 三、宇宙物质的从无到有的过程 物理学里有“能量守恒定律”和“质量守恒定律”，也就是说，在众多的物理变化和化学变化过程中，系统的能量保持不变、质量保持不变，能量和质量既不会消灭，也不会创生，宇宙中能量和质量总量保持不变。 然而我们禁不住要问，宇宙中现实存在的硕大无比的能量和质量当初从何而来？或者说，宇宙诞生时期，能量和质量是怎样“创生”的呢？显然，我们不愿意接受“上帝创造论”，也不愿意接受“宇宙永恒论”（宇宙一直是这样的），这就使我们谨重地提出一个问题：宇宙全部能量和质量究竟是怎样从无到有的呢？ 带着这个问题让我们分析两个物理过程： （1）能量大于22兆电子伏特的光子在重金属中转化为电子对。 电子在量子化轨道上发生跃迁释放的能量以光子的形式存在，而光子满足一定的条件就可以转化为电子对，转化为物质，这一过程事实上已经说明能量和质量可以相互转化，只要我们可以说明宇宙能量的来源问题，便可以说明宇宙质量的来源问题。 著明的爱因斯坦质能公式 （2）假设宇宙中只有两个光子存在，能量均为 我们可以深入分析上述过程的类似逆反过程： 三、宇宙物质的从无到有的过程 物理学里有“能量守恒定律”和“质量守恒定律”，也就是说，在众多的物理变化和化学变化过程中，系统的能量保持不变、质量保持不变，能量和质量既不会消灭，也不会创生，宇宙中能量和质量总量保持不变。 然而我们禁不住要问，宇宙中现实存在的硕大无比的能量和质量当初从何而来？或者说，宇宙诞生时期，能量和质量是怎样“创生”的呢？显然，我们不愿意接受“上帝创造论”，也不愿意接受“宇宙永恒论”（宇宙一直是这样的），这就使我们谨重地提出一个问题：宇宙全部能量和质量究竟是怎样从无到有的呢？ 带着这个问题让我们分析两个物理过程： （1）能量大于22兆电子伏特的光子在重金属中转化为电子对。 电子在量子化轨道上发生跃迁释放的能量以光子的形式存在，而光子满足一定的条件就可以转化为电子对，转化为物质，这一过程事实上已经说明能量和质量可以相互转化，只要我们可以说明宇宙能量的来源问题，便可以说明宇宙质量的来源问题。 著明的爱因斯坦质能公式 （2）假设宇宙中只有两个光子存在，能量均为 我们可以深入分析上述过程的类似逆反过程： 宇宙当初一无所有，既没有一切实物粒子，也没有基本场。由于某种暂时不便考究的原因，宇宙四维空间中产生了某种能量扰动，我们假定产生这种扰动的总能量很小，但必须假定它分布的空间范围很广很广。可以分布在两个半径差额很小的巨大的弯曲体之间，也可以分布在半径很大的弯曲体内部的四维空间，这点无关紧要。 能量的存在导致质量的存在（ 宇宙非势能能量以基本场能的形式出现，它们之间的相互吸引作用，增益了各部分的非势能能量，但包括势能在内的总能量不变，而且是很小很小的。势能减小（负值），非势能增加（正值），并且内部的特征距离缩短，以致距离接近于零形成一个宇宙奇点，这就是大爆炸学说中的原始核。如果把相隔无限远处记作势能为零，并令初始干扰能量数量无限趋于零，那么宇宙的总体能量就永远是无限接近零，这便初步说明了宇宙的能量和质量的来源。（请注意，我们把 为了保证以上分析更具有说服力，我们可以用数学表达式表示两光子背向运动的过程 积分结果着实令我吃了一惊： 出于对“宇宙来源于无，而又终于无”信念的信任，我试着寻找“微分表达式”与“要求”不符合的理由。理由很快被发现了，这就是宇宙中一切物理规律都来源于宇宙物质的相互影响，光速 暂不考虑体积的影响，单单考虑宇宙质量的影响。光速 ① ② ③ ④ 显然，上述第一种情况不符合我们的要求，仔细想想，第二种情况也不符合我们的要求，只有第三、第四种情况符合我们的要求。具体推导比较烦，这里不作详细说明，如果你有兴趣可以自己动手推算，你会发现，积分结果第三、第四种情况客观地存在，所以以上关于宇宙物质的从无到有的分析，具有正确的可能。以后倘若有更多的理由说明本章思想基本正确，我会重新回到这一烦杂的工作中，因为显而易见地，确定 四、宇宙物质演变的主历程 宇宙非势能能量以基本场能的形成聚集到一定程度以后，能量密度已经极大，加之能量聚集仍然余势未尽，把原始核的能量超量地压缩，激活了原始核的能量活性，使原始核发生爆炸。（可以用超新星爆发对此进行比喻性质的理解。） 大爆炸发生时，原始核的能量将以激波形式向“四面八方”飞离大爆炸中心。这里的“四面八方”不是三维空间的四面八方，而是四维空间的四面八方。核试验中，在空中发生的核爆炸，释放的能量以球形正激波的形式向四周扩散（所谓激波，是一个轮廓分明的极薄的波面），能量被限制在设想中的球壳所占的空间里，这球壳的半径以极大的速度增加，能量密度（ 大爆炸发生以后，高度聚集在厚度很小的弯曲体三维空间中的能量，随着能量密度的减小，自行寻找一种比较稳定的形式存在。在众多的存在形式中，光子（能量包）以某种和谐的运动形式存在而比游离态的基本场能较为稳定，所以在大爆炸发生以后，宇宙能量（指非势能能量）将由基本场能首先形成光子。而粒子，特别是电子、质子等，以更和谐的运动形式存在而比光子更稳定，所以，较大能量的光子相互作用的结果将使它们进一步形成粒子。这便是粒子的形成。此外，粒子的各种质量、电荷的特征以及反物质很少等等，都可能是由大爆炸时期的某些不显眼的因素决定。（根据蝴蝶效应） 就象任何化学反应都具有一定的可逆性一样，大爆炸后不久，游离态的基本场能转变成光子，光子转变成（负）电子和（正）质子，是两个可逆过程，而且由于能量密度很大，温度很高，粒子同时可以吸收随处遇到的游离态的基本场能，或者与高能光子发生康普顿效应作用，具有的能量和运动的广义相对速度都很大，因而基本场能、光子、粒子相互转化的可逆性很大，光子、电子、质子一旦形成，很快被卷入频繁而激烈的相互作用（碰撞）之中，光子、电子、质子的内聚性经受不起这种撞击或作用，重新解体为游离态的基本场能。 随着弯曲体的进一步膨胀，温度下降，能量密度减小，基本场能转变成光子、光子转变成粒子的可逆性逐渐减小，出现大批的电子和质子。同时，由于碰撞以辐射形式损耗能量，形成的粒子运动的广义相对速度减小，碰撞频率减小，越来越多的电子和质子相结合，形成氢原子，两个氢原子再进一步结合形成氢分子。但由于频繁而激烈的碰撞，它们不可能较长时间地稳定存在，只有在弯曲体膨胀到一定程度以后，氢分子才可以广泛地在弯曲体内存在。 大量的氢分子以气态形式存在，形成原始氢气云。初期，氢气云在空间分布比较均匀，但相对运动显得比较杂乱无章。随着时间的流逝，氢气云内部的运动会发生同化等作用，形成一个个大小不一的旋涡。形成期间，旋涡的内层、中层、外层角速度不相同（一般内层、中层角速度较大）。在气体之间的摩擦、引力曳引、经典和非经典角速度同化等作用下，旋涡内层、外层角速度逐渐趋于相同。而且最重要的是，上述作用可以使一定半径范围以外的气体分离出去，旋涡变得独立。旋转产生的离心力阻碍了气体在旋转平面的收缩速度，但在垂直于旋转平面的方向上，没有离心力，气体在内聚引力的作用下收缩得比较快，并使旋涡区附近的气体在这个方向上与其它气体分离，最终气体团变得很薄。这就是盘状旋转原始星云的形成。 设想产生一个半径大约0.5光年的盘状旋转星云，它将因为对外转移角动量而损失角动量。内层气体旋转的速度较大，转移角动量较快。损失角动量使得气体盘可以向心收缩，而向中心收缩的结果是角动量守恒维持了气体盘的旋转角速度，反过来又延缓气体盘向中心的收缩。这是两个相互协调、同时作用于气体盘的过程。 经过一段相当漫长的时间气体演变以后，气体盘中心形成一个质量较大的核（后来演变成恒星），在气体盘中层附近的物质，密度也已经较大（如果不是第一代恒星的话），角动量的收支基本平衡（它收取内层物质的角动量，而又对处层物质付出），使得气体盘中层物质有足够长的时间停留在这一空间位置，正是这段时间，保证了气体盘中层附近的密度较大的物质得以相互吸引，凝聚成一个个气体环，气体环又在内聚力（万有引力）的作用下形成球状星体（即行星）及其子系统。 以上是经本人稍加修改后的拉普拉斯关于恒星系形成的见解。人们之所以认为拉普拉斯星云说不能说明今天太阳系角动量的特殊分布，而且不会分出环来，主要是未考虑角动量可以“凭空”转移给远处的物质。另外，气体环是恒星系形成的初期几乎同时产生的，而不是一个接着一个产生，导致近日行星（水星、金星、地球等）平均密度较大的原因是，形成的初期，气体盘中层附近，密度较小的物质以气体的形态存在，而气体分子很容易离群，并且因为碰撞而导致部分气体分子速度较小，速度较小则其离心力也较小，很容易在万有引力的作用下流向气体盘中心（汇入太阳），经过一段时间演变以后，靠近气体盘中心的气体环物质密度变得较大。 根据上述观点，可以用计算机模拟太阳系的起源，证明太阳系的许多特征：例如行星轨道的近圆性，公转、自转的共面性，行星质量及密度分布的特点，角动量的特殊分布，甚至行星与太阳系的平均距离规律性，卫星系统的光环、卫星数等。但应该指出，由于形成太阳系的原始星云有可能并不是理想化的旋涡，而且，彗星、甚至外星人，都完全可能对太阳系的某些星体运动产生影响，我们不应该期望太阳系的所有情况都与我们的理论完全一致。 如果以上思想基本正确，恒星系中存在着行星将是一个比较普遍的现象。恒星系中存在着行星要有两个条件： （1）形成恒星系的原始星云有足够大的角动量。如果角动量太小，形成恒星系的时间就太短，没有足够长的时间保证中层星云凝聚成气体环以致形成行星。 （2）有较多的重核元素。这个条件可以减少气体环形成及行星形成所需的时间。（也就是说，经过超新星爆发，形成重元素后的星云，再形成第二代或代数更多的恒星系存在着行星的可能性将大大地增加。） 行星系的形成是恒星系形成的近似重复，而恒星系的形成又是星系形成的近似重复，甚至更大尺寸上仍然具有近似重复的过程，只是由于尺度上的不同，形成的具体过程也就有一定的差异而矣。 五、宇宙物质的从有到无的过程 关于宇宙发展的最终结果问题，天文学家们提出了封闭型和开放型两种模型，即根据万有引力阻止宇宙物质的膨胀和宇宙目前的膨胀速度（哈勃常数），提出一个临介密度，如果宇宙物质的真实密度大于临介密度，宇宙物质膨胀到一定程度后将停止膨胀，开始收缩，然后再膨胀，再收缩，如此循环演变下去。而如果宇宙物质的真实密度小于临介密度，宇宙物质将一直膨胀下去，永不停止。 如果上文关于宇宙能量、物质的来源分析得比较接近事实情况，那么宇宙的发展状况将介于封闭型和开放型之间：宇宙继续膨胀下去，而宇宙物质将以能量的形式消失于宇宙的四维空间之中。其理由主要有两点。 （1）物质的内含能量将重新转化为光子、基本场能等结构较为松散的能量形式。 由于旋转体系角速度非经典同化现象的真实存在，随着宇宙能源枯缺，宇宙中各种星体、星云必将演变成黑洞，越来越多的小质量黑洞聚集成为大质量黑洞，黑洞的质量越来越大，而黑洞也不是稳定不变的，按照现有的理论，黑洞虽然能够吸收一定引力范围内的所有物质，但它有蒸发现象，即吸收真空中的某一粒子，这一粒子的反粒子却逃逸出黑洞的引力范围，黑洞以这种方式把自身的能量和质量蒸发掉，转化为粒子或光子形式的能量，所以黑洞也有寿命。另外有一种可能，就是当黑洞质量达到一定的临界值以后，中央的强大压强将激活实体物质的内含能量，使黑洞爆炸，组成黑洞的全部物质几乎同时转变成光子或游离态的基本场能，整体解体大大减少了逃离黑洞所需损耗的能量，从而保证了解体的实现。 （2）随着宇宙膨胀，宇宙非势能能量将重新转化为宇宙势能能量。 宇宙学红移实质是弯曲体膨胀导致光子在A点出发，运动一周后回到 上文中以“两个光子相背运动”试图说明宇宙能量和质量的来源，这里的“弯曲体膨胀”更加能够说明宇宙势能和非势能的转化，因而不仅可以以此阐明宇宙能量和质量的来源问题（来源于势能转化为非势能），又能阐明宇宙物质、能量的最终去向，即由物质转化为非势能能量（光子能量或基本场能），然后再由非势能能量转化为宇宙势能，从而导致宇宙势能和非势能分别从负向和正向无限趋于零，宇宙的物质最终消失于宇宙的四维空间中。 六、几个值得思考的问题 1、反物质问题 为什么宇宙中反物质的比例很小呢？也许大爆炸后弯曲体内产生的物质大部分是正物质，极少的反物质已经与正物质湮灭了，就象地球上大多数人都是右撇子，假设右撇子集团杀清左撇子集团一样。（这仅仅是比喻，我可不是如此残忍的人。）人类右撇子较多是生物遗传、进化、以及后天环境影响的偶然结果，而弯曲体内正物质多于反物质则是弯曲体诞生、发展的偶然结果，具体地说，是弯曲体诞生时期某种因素的不平衡所致。（我曾听说过，地球上曾经存在着红种人类，只有几千个红种人，人数太少，被其它人种赶上山头而灭绝了。不知是不是事实？！） 2、多个弯曲体问题 既然存在着其它弯曲体，就可以到其它弯曲体旅游，不过这是非常危险的，因为弯曲体内的一切特性都可能根源性地取决于大爆炸时期的各种参数，如果诞生其它弯曲体的大爆炸与诞生我们这个弯曲体的大爆炸的各种参数不相同，两个弯曲体内的一切，例如原子结构、粒子的电荷、质量等等，都可能完全不同。 3、相互作用力与距离关系问题 相互作用在这里的场思想中，被看作是场的波动相互作用，这里有必要联系四维空间补充说说物体间相互作用的波动性思想。 向池塘投入一块石头，石头在着水点引起的波动延着水平面向四周传播。我们认识的空间有三维，然而这时引起的波动只能在二维平面中传播。同样，宇宙空间有四维，但大爆炸产生的某种因素，一 直把物质、电荷等引起的波动限制在弯曲体内，这便为相互作用公式中引进因子 4、宇宙的暗物质问题 天文学家计得的临介密度与观测到的宇宙可见物质的平均密度相比，大了大约十倍，根据上文提出的宇宙模型，宇宙物质的平均密度应该等于或者接近临介密度（尽管由于弯曲体的三维空间是弯曲的，计得的临介密度可能有一定的偏差，但也应该比较接近才对），所以，我们可以据此推知宇宙暗物质的数量，即大约占宇宙总物质的十分之九，是可见物质的九倍。 5、彗星的起源问题 彗星可分为两类，一类轨道接近黄道面，按顺向运行，偏心率由0.2到0.9，另一类轨道倾角和运行方向是任意的，偏心率为0.9999，甚至有些彗星运行轨道是抛物线或双曲线。关于彗星的起源问题目前有四种假设：俘获假说、喷发假说、碰撞假说、原云假说。在《太阳系写真》书中我无意发现了“原云假说”彗星形成的有力证据：“太阳的引力作用范围是很大的，大约应该可达4500个天文单位，而冥王星最远距离只有49个天文单位。”作者的本意是以此说明太阳系可能存在着第十颗、甚至第十一颗行星，但当我们注意到彗星特征与行星特征的相同点和不同点时，我们会发现，彗星和行星有着相类似的起源。 彗星相比于行星，有三个较为明显的特点：一是彗星的轨道偏心率非常大。离太阳最远的行星——冥王星偏心率也比较大，达0.256（比别的行星偏心率大得多了），这与彗星的轨道偏心率大十分相似。二是彗星成份中有较多的氢气和冰。这与类木行星比较接近。三是彗星的数量和质量十分巨大。据估计，彗星至少有1000亿颗，而且彗星每飞近太阳时都因飘逸而消耗许多物质，每一次减少20亿吨，估计原始质量为1000至1万亿吨。彗星的数量和质量十分巨大与它分布的空间范围很广是一致的。 还记得拉普拉斯关于恒星系形成的假设吗？太阳系是由盘状旋转星云形成的，当初内层角速度较大，外层角速度较小，可以设想，离旋转中心越远的星云旋转得越慢，角动量越小，因而远处星云聚集形成的星体不可能象行星一样绕着太阳做近乎圆周的运动，它们离太阳越远，轨道偏心率越大，也就是运动轨道越扁，这些在远离太阳的地方形成的星体就是第一类彗星（轨道接近黄道面，按顺向运行，偏心率由0.2到0.9）。这类彗星与行星有着共同的起源，都是太阳系形成时期同时形成的，只是形成行星时先形成气体环，再由气体环聚集形成球状行星，而彗星的形成则由于轨道半径太大，不形成完整的气体环就聚集形成星体了。 那么对于第二类彗星又怎样理解呢？它们形成于太阳系边缘，由于这些星云当初几乎不旋转，也几乎不受中心气体星云的吸引，因而形成的彗星可以具有很大的偏心率和几乎任意倾角的轨道。根据数学知识可以知道，做抛物线或双曲线轨道运动的彗星，绕太阳系运动一次以后，将离开太阳的引力束缚，然后又进入另一恒星系的引力范围。同样可以设想，在别的恒星系边缘形成的彗星，在绕别的恒星运动以后，同样可以因为做抛物线或双曲线轨道运动而曾经绕太阳运动过，所以这些彗星不能说是某个恒星系的，而是近乎自由的。 6、类星体问题 我们知道，类星体是一种看上去外形很象恒星的星体结构，从它的发光亮度变化周期只有几周或几个月判断，它的直径不会超过一光年，但类星体的红移值都非常大（很多类星体红移值大于1），这说明类星体离我们非常远，根据红移公式 目前较为盛行的解释大致有三种： ① 正反物质湮灭。 ② 巨大的恒星。 ③ 黑洞。就目前所知，这三种过程都会释放出巨大的能量： ① 一个正电子和一个负电子湮灭可以释放出22亿电子伏特的能量，如果由正反原子组成的星云相互湮灭，释放出的能量就更大了。 ② 恒星的体积越大，内部压力就越大，核反应变得激烈，从而释放出更多的能量。而且，n倍质量的一个恒星释放的能量远远大于n个单位质量恒星释放的能量总和。 ③ 黑洞吸引周围的物质，致使物质加速，从而发出强烈的X射线。而且，黑洞还可以通过爆发等过程释放出巨大的能量。 但就物理学家们的计算，这三种过程还不足以令一个直径不足一光年的物质释放出高达200个星系能量的总和。这说明这些机制释放出的能量还不足以解释类星体。另一个要考虑的问题是持续问题。据观测，类星体发出的光虽然有周期性变化，但可以持续很长时间，以致自1963年发现第一个类星体以来，还未曾发现有类星体发光变弱以致消失的报道。湮灭需要同时有正反物质，如何有足够的正反物质支持湮灭的持续进行呢？巨大质量的恒星，由于核反应非常激烈，而且随着膨胀和收缩内部压力变化而变化，所以应该观看到亮度有严重的起伏变化，但这与类星体观测不相符。黑洞周围不可能长时间有物质可以被吸引掉入黑洞，而且随着吸引的物质数量发生变化，光亮程度也应该明显变化。至于黑洞爆发，这是一个爆炸性的动作，应该在几天之内，最多不过数年的时间内完成。 综上所述，三种可能都未能正确地解释类星体之谜。那么类星体之谜真的不可解释吗？不。当我们考虑到宇宙物质分布的三维弯曲体结构时便可以得到理解。 怎样才能检验上述分析的正确性呢？我想到了二次成像问题。在我们附近的恒星，发出的光在弯曲体上也只能沿着圆形弧线传播，所以会在弯曲体的另一面出现实像S'，由于光会继续传播，实像S'又会在弯曲体上另一面出现实像S"，经过二次成像，S"位置与真实的恒星位置纯理论上应该重合，不过，由于宇宙中气体对光的折射作用，每多成一次像，都会虚浮一些，所以，第二次成的像S"有可能比真实的恒星S的大小大一些，这样，我们就有可能观察到第二次成的像S"。也就是说，如果认真观察分析附近恒星的光谱，应该可以观察到红移值大约为类星体红移值两倍的微弱光线，当然，第二次成的像S"也有可能比真实的恒星S大了很多，那么，由于光亮程度变得更加弱，我们就更难以观察了。这有待日后人们的进一步观察研究。 根据施米特统计大量类星体的发现，在160亿光年的远处，类星体明显绸密。那么，为什么众多类星体的红移值并不相同呢？想来原因有三点： ① 部分类星体已经成了若干次像，光传播了弯曲体半圆弧周长的n倍距离，所以这些类星体红移值非常大。 ② 某些红移值较小的类星体，可能是正反物质湮灭、质量巨大的恒星或黑洞等原因释放出巨大能量，被误认为是类星体，其实它们可能并不是“真正的”类星体。 ③ 我们与类星体的实像S'有一定的距离，这是导致红移值接近而不完全相同的原因。可以进一步想象，我们与类星体实像S'的距离越小，红移值就会越小，这就引出了类星红移应该有个最小值，倘若如此，我们就可以根据类星体红移的最小值推导出弯曲体目前的半圆弧周长，再结合3.5K的宇宙背景辐射温度（相当于7.35厘米波长的微波），从而计算出弯曲体的年龄及半径。 7、时空观问题 有人认为，大爆炸学说要求在物质存在之前存在着空间和时间，而根据广义相对论，空间、时间和物质紧密联系，空间是物质的广延性表现，没有物质就没有空间，从而否决相对论时空观。我则认为，这只能说明有关宇宙物质的“始”和“终”的思考，相对论时空观理解起来实在太难了，这并不能说明相对论时空观是错误的。（爱因斯坦完全可以把物质和空间的存在解释为“物质和空间同时地一点一滴地产生”。）不过，尽管我们不能依据“宇宙物质的‘绐'和‘终'”否决相对论时空观，相对论时空观也许是正确的，但这已经足以让我们感觉到相对论时空观的难以想象和理解，从而促使我们重新考虑恢复使用经典时空观的可行性。也许我们可以相信，经典时空观和相对论时空观都是正确的，我们可以根据对问题分析的简便程度选择其中的一个时空观。
宇宙当初一无所有，既没有一切实物粒子，也没有基本场。由于某种暂时不便考究的原因，宇宙四维空间中产生了某种能量扰动，我们假定产生这种扰动的总能量很小，但必须假定它分布的空间范围很广很广。可以分布在两个半径差额很小的巨大的弯曲体之间，也可以分布在半径很大的弯曲体内部的四维空间，这点无关紧要。 能量的存在导致质量的存在（ 宇宙非势能能量以基本场能的形式出现，它们之间的相互吸引作用，增益了各部分的非势能能量，但包括势能在内的总能量不变，而且是很小很小的。势能减小（负值），非势能增加（正值），并且内部的特征距离缩短，以致距离接近于零形成一个宇宙奇点，这就是大爆炸学说中的原始核。如果把相隔无限远处记作势能为零，并令初始干扰能量数量无限趋于零，那么宇宙的总体能量就永远是无限接近零，这便初步说明了宇宙的能量和质量的来源。（请注意，我们把 为了保证以上分析更具有说服力，我们可以用数学表达式表示两光子背向运动的过程 积分结果着实令我吃了一惊： 出于对“宇宙来源于无，而又终于无”信念的信任，我试着寻找“微分表达式”与“要求”不符合的理由。理由很快被发现了，这就是宇宙中一切物理规律都来源于宇宙物质的相互影响，光速 暂不考虑体积的影响，单单考虑宇宙质量的影响。光速 ① ② ③ ④ 显然，上述第一种情况不符合我们的要求，仔细想想，第二种情况也不符合我们的要求，只有第三、第四种情况符合我们的要求。具体推导比较烦，这里不作详细说明，如果你有兴趣可以自己动手推算，你会发现，积分结果第三、第四种情况客观地存在，所以以上关于宇宙物质的从无到有的分析，具有正确的可能。以后倘若有更多的理由说明本章思想基本正确，我会重新回到这一烦杂的工作中，因为显而易见地，确定 四、宇宙物质演变的主历程 宇宙非势能能量以基本场能的形成聚集到一定程度以后，能量密度已经极大，加之能量聚集仍然余势未尽，把原始核的能量超量地压缩，激活了原始核的能量活性，使原始核发生爆炸。（可以用超新星爆发对此进行比喻性质的理解。） 大爆炸发生时，原始核的能量将以激波形式向“四面八方”飞离大爆炸中心。这里的“四面八方”不是三维空间的四面八方，而是四维空间的四面八方。核试验中，在空中发生的核爆炸，释放的能量以球形正激波的形式向四周扩散（所谓激波，是一个轮廓分明的极薄的波面），能量被限制在设想中的球壳所占的空间里，这球壳的半径以极大的速度增加，能量密度（ 大爆炸发生以后，高度聚集在厚度很小的弯曲体三维空间中的能量，随着能量密度的减小，自行寻找一种比较稳定的形式存在。在众多的存在形式中，光子（能量包）以某种和谐的运动形式存在而比游离态的基本场能较为稳定，所以在大爆炸发生以后，宇宙能量（指非势能能量）将由基本场能首先形成光子。而粒子，特别是电子、质子等，以更和谐的运动形式存在而比光子更稳定，所以，较大能量的光子相互作用的结果将使它们进一步形成粒子。这便是粒子的形成。此外，粒子的各种质量、电荷的特征以及反物质很少等等，都可能是由大爆炸时期的某些不显眼的因素决定。（根据蝴蝶效应） 就象任何化学反应都具有一定的可逆性一样，大爆炸后不久，游离态的基本场能转变成光子，光子转变成（负）电子和（正）质子，是两个可逆过程，而且由于能量密度很大，温度很高，粒子同时可以吸收随处遇到的游离态的基本场能，或者与高能光子发生康普顿效应作用，具有的能量和运动的广义相对速度都很大，因而基本场能、光子、粒子相互转化的可逆性很大，光子、电子、质子一旦形成，很快被卷入频繁而激烈的相互作用（碰撞）之中，光子、电子、质子的内聚性经受不起这种撞击或作用，重新解体为游离态的基本场能。 随着弯曲体的进一步膨胀，温度下降，能量密度减小，基本场能转变成光子、光子转变成粒子的可逆性逐渐减小，出现大批的电子和质子。同时，由于碰撞以辐射形式损耗能量，形成的粒子运动的广义相对速度减小，碰撞频率减小，越来越多的电子和质子相结合，形成氢原子，两个氢原子再进一步结合形成氢分子。但由于频繁而激烈的碰撞，它们不可能较长时间地稳定存在，只有在弯曲体膨胀到一定程度以后，氢分子才可以广泛地在弯曲体内存在。 大量的氢分子以气态形式存在，形成原始氢气云。初期，氢气云在空间分布比较均匀，但相对运动显得比较杂乱无章。随着时间的流逝，氢气云内部的运动会发生同化等作用，形成一个个大小不一的旋涡。形成期间，旋涡的内层、中层、外层角速度不相同（一般内层、中层角速度较大）。在气体之间的摩擦、引力曳引、经典和非经典角速度同化等作用下，旋涡内层、外层角速度逐渐趋于相同。而且最重要的是，上述作用可以使一定半径范围以外的气体分离出去，旋涡变得独立。旋转产生的离心力阻碍了气体在旋转平面的收缩速度，但在垂直于旋转平面的方向上，没有离心力，气体在内聚引力的作用下收缩得比较快，并使旋涡区附近的气体在这个方向上与其它气体分离，最终气体团变得很薄。这就是盘状旋转原始星云的形成。 设想产生一个半径大约0.5光年的盘状旋转星云，它将因为对外转移角动量而损失角动量。内层气体旋转的速度较大，转移角动量较快。损失角动量使得气体盘可以向心收缩，而向中心收缩的结果是角动量守恒维持了气体盘的旋转角速度，反过来又延缓气体盘向中心的收缩。这是两个相互协调、同时作用于气体盘的过程。 经过一段相当漫长的时间气体演变以后，气体盘中心形成一个质量较大的核（后来演变成恒星），在气体盘中层附近的物质，密度也已经较大（如果不是第一代恒星的话），角动量的收支基本平衡（它收取内层物质的角动量，而又对处层物质付出），使得气体盘中层物质有足够长的时间停留在这一空间位置，正是这段时间，保证了气体盘中层附近的密度较大的物质得以相互吸引，凝聚成一个个气体环，气体环又在内聚力（万有引力）的作用下形成球状星体（即行星）及其子系统。 以上是经本人稍加修改后的拉普拉斯关于恒星系形成的见解。人们之所以认为拉普拉斯星云说不能说明今天太阳系角动量的特殊分布，而且不会分出环来，主要是未考虑角动量可以“凭空”转移给远处的物质。另外，气体环是恒星系形成的初期几乎同时产生的，而不是一个接着一个产生，导致近日行星（水星、金星、地球等）平均密度较大的原因是，形成的初期，气体盘中层附近，密度较小的物质以气体的形态存在，而气体分子很容易离群，并且因为碰撞而导致部分气体分子速度较小，速度较小则其离心力也较小，很容易在万有引力的作用下流向气体盘中心（汇入太阳），经过一段时间演变以后，靠近气体盘中心的气体环物质密度变得较大。 根据上述观点，可以用计算机模拟太阳系的起源，证明太阳系的许多特征：例如行星轨道的近圆性，公转、自转的共面性，行星质量及密度分布的特点，角动量的特殊分布，甚至行星与太阳系的平均距离规律性，卫星系统的光环、卫星数等。但应该指出，由于形成太阳系的原始星云有可能并不是理想化的旋涡，而且，彗星、甚至外星人，都完全可能对太阳系的某些星体运动产生影响，我们不应该期望太阳系的所有情况都与我们的理论完全一致。 如果以上思想基本正确，恒星系中存在着行星将是一个比较普遍的现象。恒星系中存在着行星要有两个条件： （1）形成恒星系的原始星云有足够大的角动量。如果角动量太小，形成恒星系的时间就太短，没有足够长的时间保证中层星云凝聚成气体环以致形成行星。 （2）有较多的重核元素。这个条件可以减少气体环形成及行星形成所需的时间。（也就是说，经过超新星爆发，形成重元素后的星云，再形成第二代或代数更多的恒星系存在着行星的可能性将大大地增加。） 行星系的形成是恒星系形成的近似重复，而恒星系的形成又是星系形成的近似重复，甚至更大尺寸上仍然具有近似重复的过程，只是由于尺度上的不同，形成的具体过程也就有一定的差异而矣。 五、宇宙物质的从有到无的过程 关于宇宙发展的最终结果问题，天文学家们提出了封闭型和开放型两种模型，即根据万有引力阻止宇宙物质的膨胀和宇宙目前的膨胀速度（哈勃常数），提出一个临介密度，如果宇宙物质的真实密度大于临介密度，宇宙物质膨胀到一定程度后将停止膨胀，开始收缩，然后再膨胀，再收缩，如此循环演变下去。而如果宇宙物质的真实密度小于临介密度，宇宙物质将一直膨胀下去，永不停止。 如果上文关于宇宙能量、物质的来源分析得比较接近事实情况，那么宇宙的发展状况将介于封闭型和开放型之间：宇宙继续膨胀下去，而宇宙物质将以能量的形式消失于宇宙的四维空间之中。其理由主要有两点。 （1）物质的内含能量将重新转化为光子、基本场能等结构较为松散的能量形式。 由于旋转体系角速度非经典同化现象的真实存在，随着宇宙能源枯缺，宇宙中各种星体、星云必将演变成黑洞，越来越多的小质量黑洞聚集成为大质量黑洞，黑洞的质量越来越大，而黑洞也不是稳定不变的，按照现有的理论，黑洞虽然能够吸收一定引力范围内的所有物质，但它有蒸发现象，即吸收真空中的某一粒子，这一粒子的反粒子却逃逸出黑洞的引力范围，黑洞以这种方式把自身的能量和质量蒸发掉，转化为粒子或光子形式的能量，所以黑洞也有寿命。另外有一种可能，就是当黑洞质量达到一定的临界值以后，中央的强大压强将激活实体物质的内含能量，使黑洞爆炸，组成黑洞的全部物质几乎同时转变成光子或游离态的基本场能，整体解体大大减少了逃离黑洞所需损耗的能量，从而保证了解体的实现。 （2）随着宇宙膨胀，宇宙非势能能量将重新转化为宇宙势能能量。 宇宙学红移实质是弯曲体膨胀导致光子在A点出发，运动一周后回到 上文中以“两个光子相背运动”试图说明宇宙能量和质量的来源，这里的“弯曲体膨胀”更加能够说明宇宙势能和非势能的转化，因而不仅可以以此阐明宇宙能量和质量的来源问题（来源于势能转化为非势能），又能阐明宇宙物质、能量的最终去向，即由物质转化为非势能能量（光子能量或基本场能），然后再由非势能能量转化为宇宙势能，从而导致宇宙势能和非势能分别从负向和正向无限趋于零，宇宙的物质最终消失于宇宙的四维空间中。 六、几个值得思考的问题 1、反物质问题 为什么宇宙中反物质的比例很小呢？也许大爆炸后弯曲体内产生的物质大部分是正物质，极少的反物质已经与正物质湮灭了，就象地球上大多数人都是右撇子，假设右撇子集团杀清左撇子集团一样。（这仅仅是比喻，我可不是如此残忍的人。）人类右撇子较多是生物遗传、进化、以及后天环境影响的偶然结果，而弯曲体内正物质多于反物质则是弯曲体诞生、发展的偶然结果，具体地说，是弯曲体诞生时期某种因素的不平衡所致。（我曾听说过，地球上曾经存在着红种人类，只有几千个红种人，人数太少，被其它人种赶上山头而灭绝了。不知是不是事实？！） 2、多个弯曲体问题 既然存在着其它弯曲体，就可以到其它弯曲体旅游，不过这是非常危险的，因为弯曲体内的一切特性都可能根源性地取决于大爆炸时期的各种参数，如果诞生其它弯曲体的大爆炸与诞生我们这个弯曲体的大爆炸的各种参数不相同，两个弯曲体内的一切，例如原子结构、粒子的电荷、质量等等，都可能完全不同。 3、相互作用力与距离关系问题 相互作用在这里的场思想中，被看作是场的波动相互作用，这里有必要联系四维空间补充说说物体间相互作用的波动性思想。 向池塘投入一块石头，石头在着水点引起的波动延着水平面向四周传播。我们认识的空间有三维，然而这时引起的波动只能在二维平面中传播。同样，宇宙空间有四维，但大爆炸产生的某种因素，一 直把物质、电荷等引起的波动限制在弯曲体内，这便为相互作用公式中引进因子 4、宇宙的暗物质问题 天文学家计得的临介密度与观测到的宇宙可见物质的平均密度相比，大了大约十倍，根据上文提出的宇宙模型，宇宙物质的平均密度应该等于或者接近临介密度（尽管由于弯曲体的三维空间是弯曲的，计得的临介密度可能有一定的偏差，但也应该比较接近才对），所以，我们可以据此推知宇宙暗物质的数量，即大约占宇宙总物质的十分之九，是可见物质的九倍。 5、彗星的起源问题 彗星可分为两类，一类轨道接近黄道面，按顺向运行，偏心率由0.2到0.9，另一类轨道倾角和运行方向是任意的，偏心率为0.9999，甚至有些彗星运行轨道是抛物线或双曲线。关于彗星的起源问题目前有四种假设：俘获假说、喷发假说、碰撞假说、原云假说。在《太阳系写真》书中我无意发现了“原云假说”彗星形成的有力证据：“太阳的引力作用范围是很大的，大约应该可达4500个天文单位，而冥王星最远距离只有49个天文单位。”作者的本意是以此说明太阳系可能存在着第十颗、甚至第十一颗行星，但当我们注意到彗星特征与行星特征的相同点和不同点时，我们会发现，彗星和行星有着相类似的起源。 彗星相比于行星，有三个较为明显的特点：一是彗星的轨道偏心率非常大。离太阳最远的行星——冥王星偏心率也比较大，达0.256（比别的行星偏心率大得多了），这与彗星的轨道偏心率大十分相似。二是彗星成份中有较多的氢气和冰。这与类木行星比较接近。三是彗星的数量和质量十分巨大。据估计，彗星至少有1000亿颗，而且彗星每飞近太阳时都因飘逸而消耗许多物质，每一次减少20亿吨，估计原始质量为1000至1万亿吨。彗星的数量和质量十分巨大与它分布的空间范围很广是一致的。 还记得拉普拉斯关于恒星系形成的假设吗？太阳系是由盘状旋转星云形成的，当初内层角速度较大，外层角速度较小，可以设想，离旋转中心越远的星云旋转得越慢，角动量越小，因而远处星云聚集形成的星体不可能象行星一样绕着太阳做近乎圆周的运动，它们离太阳越远，轨道偏心率越大，也就是运动轨道越扁，这些在远离太阳的地方形成的星体就是第一类彗星（轨道接近黄道面，按顺向运行，偏心率由0.2到0.9）。这类彗星与行星有着共同的起源，都是太阳系形成时期同时形成的，只是形成行星时先形成气体环，再由气体环聚集形成球状行星，而彗星的形成则由于轨道半径太大，不形成完整的气体环就聚集形成星体了。 那么对于第二类彗星又怎样理解呢？它们形成于太阳系边缘，由于这些星云当初几乎不旋转，也几乎不受中心气体星云的吸引，因而形成的彗星可以具有很大的偏心率和几乎任意倾角的轨道。根据数学知识可以知道，做抛物线或双曲线轨道运动的彗星，绕太阳系运动一次以后，将离开太阳的引力束缚，然后又进入另一恒星系的引力范围。同样可以设想，在别的恒星系边缘形成的彗星，在绕别的恒星运动以后，同样可以因为做抛物线或双曲线轨道运动而曾经绕太阳运动过，所以这些彗星不能说是某个恒星系的，而是近乎自由的。 6、类星体问题 我们知道，类星体是一种看上去外形很象恒星的星体结构，从它的发光亮度变化周期只有几周或几个月判断，它的直径不会超过一光年，但类星体的红移值都非常大（很多类星体红移值大于1），这说明类星体离我们非常远，根据红移公式 目前较为盛行的解释大致有三种： ① 正反物质湮灭。 ② 巨大的恒星。 ③ 黑洞。就目前所知，这三种过程都会释放出巨大的能量： ① 一个正电子和一个负电子湮灭可以释放出22亿电子伏特的能量，如果由正反原子组成的星云相互湮灭，释放出的能量就更大了。 ② 恒星的体积越大，内部压力就越大，核反应变得激烈，从而释放出更多的能量。而且，n倍质量的一个恒星释放的能量远远大于n个单位质量恒星释放的能量总和。 ③ 黑洞吸引周围的物质，致使物质加速，从而发出强烈的X射线。而且，黑洞还可以通过爆发等过程释放出巨大的能量。 但就物理学家们的计算，这三种过程还不足以令一个直径不足一光年的物质释放出高达200个星系能量的总和。这说明这些机制释放出的能量还不足以解释类星体。另一个要考虑的问题是持续问题。据观测，类星体发出的光虽然有周期性变化，但可以持续很长时间，以致自1963年发现第一个类星体以来，还未曾发现有类星体发光变弱以致消失的报道。湮灭需要同时有正反物质，如何有足够的正反物质支持湮灭的持续进行呢？巨大质量的恒星，由于核反应非常激烈，而且随着膨胀和收缩内部压力变化而变化，所以应该观看到亮度有严重的起伏变化，但这与类星体观测不相符。黑洞周围不可能长时间有物质可以被吸引掉入黑洞，而且随着吸引的物质数量发生变化，光亮程度也应该明显变化。至于黑洞爆发，这是一个爆炸性的动作，应该在几天之内，最多不过数年的时间内完成。 综上所述，三种可能都未能正确地解释类星体之谜。那么类星体之谜真的不可解释吗？不。当我们考虑到宇宙物质分布的三维弯曲体结构时便可以得到理解。 怎样才能检验上述分析的正确性呢？我想到了二次成像问题。在我们附近的恒星，发出的光在弯曲体上也只能沿着圆形弧线传播，所以会在弯曲体的另一面出现实像S'，由于光会继续传播，实像S'又会在弯曲体上另一面出现实像S"，经过二次成像，S"位置与真实的恒星位置纯理论上应该重合，不过，由于宇宙中气体对光的折射作用，每多成一次像，都会虚浮一些，所以，第二次成的像S"有可能比真实的恒星S的大小大一些，这样，我们就有可能观察到第二次成的像S"。也就是说，如果认真观察分析附近恒星的光谱，应该可以观察到红移值大约为类星体红移值两倍的微弱光线，当然，第二次成的像S"也有可能比真实的恒星S大了很多，那么，由于光亮程度变得更加弱，我们就更难以观察了。这有待日后人们的进一步观察研究。 根据施米特统计大量类星体的发现，在160亿光年的远处，类星体明显绸密。那么，为什么众多类星体的红移值并不相同呢？想来原因有三点： ① 部分类星体已经成了若干次像，光传播了弯曲体半圆弧周长的n倍距离，所以这些类星体红移值非常大。 ② 某些红移值较小的类星体，可能是正反物质湮灭、质量巨大的恒星或黑洞等原因释放出巨大能量，被误认为是类星体，其实它们可能并不是“真正的”类星体。 ③ 我们与类星体的实像S'有一定的距离，这是导致红移值接近而不完全相同的原因。可以进一步想象，我们与类星体实像S'的距离越小，红移值就会越小，这就引出了类星红移应该有个最小值，倘若如此，我们就可以根据类星体红移的最小值推导出弯曲体目前的半圆弧周长，再结合3.5K的宇宙背景辐射温度（相当于7.35厘米波长的微波），从而计算出弯曲体的年龄及半径。 7、时空观问题 有人认为，大爆炸学说要求在物质存在之前存在着空间和时间，而根据广义相对论，空间、时间和物质紧密联系，空间是物质的广延性表现，没有物质就没有空间，从而否决相对论时空观。我则认为，这只能说明有关宇宙物质的“始”和“终”的思考，相对论时空观理解起来实在太难了，这并不能说明相对论时空观是错误的。（爱因斯坦完全可以把物质和空间的存在解释为“物质和空间同时地一点一滴地产生”。）不过，尽管我们不能依据“宇宙物质的‘绐'和‘终'”否决相对论时空观，相对论时空观也许是正确的，但这已经足以让我们感觉到相对论时空观的难以想象和理解，从而促使我们重新考虑恢复使用经典时空观的可行性。也许我们可以相信，经典时空观和相对论时空观都是正确的，我们可以根据对问题分析的简便程度选择其中的一个时空观。 |
的增大而减小，而是随着距离 
的增大而增大。或者用等式 
表述就最好不过了。要避免出现这个佯谬，得在相互作用的场波动思想中引入波动扩散之类的概念
