上海市浦东新区民政局 200120
摘 要: 该文主要阐述了宇宙大爆炸的前因后果。指出宇宙最基本的物质,是以平直光速运动且不显示力的非量子弥散态原始能,已知有六个属性。大爆炸的奇点源自于它所形成的奇点旋涡,奇点大爆炸则是它的“拆解属性”所为。指出奇点的大爆炸主要导致光速量子的形成;而大爆炸的暴胀环境则导致小于光速物质宇宙的诞生。
关键词: 原始能; 奇点旋涡; 宇宙大爆炸; 最小能量子; 旋转;
爱因斯坦是当代最伟大的科学家,他的相对论奠定了当代物理大厦的基础,就连另一基础的量子力学他都作出过重大贡献。作为科学家,他荣获诺贝尔奖是众望所归。然而遗憾的是,获奖的却是他的光电效应理论,对此人们曾颇有异议。那么该原理的贡献真的不及相对论吗?过去的认识也许如此,但在今日看来就不一定了,因为其中的光量子能量表达式,实际上把宇宙的基本要素——能量、物质(光子)和运动(光速)三者联系起来了,其中隐含了有关宇宙的重大奥秘,如果被揭示,那么人类对宇宙的认识将有突破性的提高。
该式是爱因斯坦对普朗克关于“能量子只能具有某个最小能量单位整数倍的能量”假说,在光子层面的拓展。他指出光子的能量等于普朗克常数 与光子频率 的乘积。由于 具有能量(6.63×10-34J·S),可视为光子的最小能量单位即最小能量子,故在假设光子的频率是整数的情形下(根据能量子概念,也必须是整数),式中的频率 便可等同于所含的最小能量子个数,即光子的能量又可等于所含的最小能量子能量和。
我们发现,该式实际上将光子的能量从静态拓展到了动态,即与它的运动状态——光速及其旋转运动有关。由于旋转可汇聚运动的能量物质成为量子,而宇宙的物质皆由量子集聚而成,于是在这样的认识下
1、 光子就不再是无内部结构的量子,而是以最小能量子为单元、通过互旋集聚成的复合结构量子。
2、光子每增加一个最小能量子,旋转频率便加快一周。
3、光子的结构形态将因所含的最小能量子而变化。含得越多,相互间的作用力就越大,旋转得越快,因而收缩得越紧密,粒子特征就越明显;反之,相互间的作用就会减弱,旋转放缓变稀疏,波动特征就越明显。
如果我们将光子的频率降至1,便是“最小能量子”了。它是一种具有光速、携最少能量且作最低旋转周期运动的根本性量子。由于相互作用能力虽微却以高速旋转着行进,故其行为具有较强的独立性,在与其它量子发生相互作用时只能集聚而不能融合成一体。
那么当光子的频率进一步降至零又将怎样呢?此时的能量将降为零,即不再显示相互作用的能力,它的量子形态也将化为乌有。但根据物质不灭定律,它将继续存在,只不过从量子态相变为一种尚未被认识的非量子弥散态,它所具有的光速和能量也分散转移到该弥散态物质上,只不过因频率为零而不再旋转。由此可知,此时的最小能量子将还原为一种“不”显示力的、只作无周期的平直光速运动的原始弥散态能量物质,简称“原始能”。这正是我们从中发掘出的最重要的宇宙根本物质。它的发现表明,我们的无边无际、无始无终的宇宙是一个充满了原始能的物质宇宙——这真是个好消息,人们终于有望可探索宇宙的本质了。
关于原始能的性质,由于人类无法观察它,只能从它产生的众多基本粒子的共性中,间接推知它与实体物质有关的若干属性:
第一个属性是它具有吸引力(吸引力属性)
是它最基本的物质属性。上面说它不显示力的作用只是表象,实际上它具有比最小能量子更微弱的、可忽略不计的吸引力。由于它的弥散状态和平直光速运动,使它们难以相互吸引互旋以汇聚有效的作用力。它们只能在外力的推动下才会发生互旋,浓聚成极微小的量子,从而向实体粒子转化。若无该属性,那么宇宙将永远是平静的,无所作为。
我们说它在宏微观尺度上不显示力的作用,不等于说它在宇观大尺度上也如此。由于它在该尺度空间的拥有量无限多,蕴含的能量也趋向无穷大,因此尽管它不能形成所谓的宇宙能量中心,却能显示不容小觑的天区对天区的相互吸引力。此力的主要特征是来自四面八方或无引力源的全方位超远距(无穷远)吸引作用,可对星体和星系等强引力源天体产生显著的吸引作用,将它们吸向四面八方的无穷远处。该属性是它能够作复杂的宇观运动的主要原因。
是它最基本的运动属性。该属性决定了宇宙是以平直光速为本原速度的动态宇宙;决定了所浓聚的初始量子皆以永恒的光速运动;还使它们在外力的作用下只能发生浓聚而不可融合,是它能够向实体物质转化的不可或缺的关键条件之一。
即在它受到冲击干扰时才显示的浓聚属性。当它受到外力的强烈干扰时,彼此会在紊乱的状态下发生挤压或冲撞,如果因为过于靠近而发生了相互吸引和浓聚,形成了最小能量子,便开启了向实体物质的转化之旅。
该属性可通过基本粒子向下至原始能的粗略层序:“核子→夸克→电子→中微子→光子→引力子→原始能”中体现出来:例如核子的电荷特性往下到中微子层面便消失了;正反粒子的对称性也在光子层面合二为一;如果说光子尚可传递较复杂的电、磁力,那么到引力子层面就只展示单一的引力了;而抵原始能则什么都不显示了。反映原始能在向实体物质演化的过程中具有:
1、各层级主要由下层的物质量子为基元集聚
如最小能量子由原始能浓聚、引力子和光子由最小能量子集聚、夸克由高能光子或中微子等为主集聚等等。
2、所展现的力跟随集聚的层级逐渐增强并复杂化
即在产生新物质层级的同时也展现了新的作用力。请看,原始能向引力子的跨越展现出单一的吸引力、向光子的跨越展示了电磁力、集聚成电子等后便出现了负电荷、而集聚成具有静止质量的强子后又增添了正电荷与磁荷,同时在粒子的内部出现了强和弱两种核力。
我们看到,这六个属性皆是原始能向实体物质转化所必需。其中的吸引力和光速属性是最基本的,是浓聚属性的根据;层级属性是浓聚属性的演化规律;而宇观力和拆解属性则分别是它的宇观运动和解体转化等等的基础。据此便可展开对宇宙本质的探讨了。
人们已知宇宙是在约138亿年前的宇宙大爆炸中诞生的,这是比利时的乔治·勒梅特首先提出的。该理论成功地阐述了宇宙诞生于奇点的大爆炸,但其起因却至今不明,现今我们有了破解的可能。不过在探讨前还须交代几个有关的认知问题。
(一)光速是实体物质能够生成的关键
原始能的发现使我们深感光速的意义,不仅仅是事物运动速度的极限,还可能是它所以可向实体物质转化的关键。因为没有光速运动,它就不可能通过旋转浓聚向实体物质转化。正是光速运动迫使它以量子形式层级演化而不会融为一体,从而使粒子的内部充塞了运动的量子,导致其内部的运动和相互作用十分复杂(即属非密实体结构)。
不过以光速运动随机集聚生成的粒子,相当部分将因较难取得内部的力学平衡而易衰变解体。根据层级演化属性,其衰变只能以量子的形式逐级分解,即只有当衰变的产物也是不稳定的,才会继续衰变。这就意味着衰变反应一般只能止步于稳定的光速量子层面。即原始能一旦转化成实体物质就难以返回原始状态,如若还原为原始能,就必需额外施加可将互旋的量子拆散为平直光速运动的力。
再则如若还原为原始能的话,由于它不显示力,所谓的物质湮灭反应有可能是悄无声色的平静过程。这意味着“湮灭反应”所释放的能量底激烈程度,有可能取决于湮灭的产物量子所具有的能量大小(如高能光子等)。
众所周知,大爆炸理论并未解决实体物质的转化机制等问题。根据原始能概念,欲实现向物质的转化就必须:
1、原始能必须在在强大的外力干预下,彼此极度靠拢至可发生相互作用而互旋
请注意,这种互旋是发生在光速惯性系(量子)内的相对运动,惯性系基本上保持光速运动不变。不过此种状态下的集聚物不宜过多,否则,复杂的内部运动及其逐渐增强的相互作用,将使惯性系难以继续以光速前行。
2、将光速惯性系扭转为螺旋式运动
不过,欲实现转化又必须不断地增加粒子内的集聚物,这会迫使惯性系扭转为小于光速的螺旋式或自旋运动。请看中微子,因它所含的原始能尚少,介于有无静止质量的过渡阶段,故其是否仍以光速运动就较模糊,不易测定;而同为轻子的电子因已有了初始的静止质量,就不再以光速前行,但仍很快;而至有静止质量的重子则基本上就“静止”了。
3、粒子内的量子运动必须处于稳定的动态平衡状态
因为只有内部运动结构稳定的粒子才能演化成实体物质。但是量子的随机结合使它在已发现的数十种基本粒子中,只有光子和质子等寥寥几种是稳定的。因此原始能能否在外力的推动下生成稳定的粒子,便成为实体宇宙能否形成的关键。
我们对宇宙起源于奇点的大爆炸并无异议,但对于像原子般微小的奇点造就了实体物质宇宙的观点,则认为它所含的物质再多,也是制造不出如此硕大无朋的实体物质宇宙的。我们认为,它的诞生主要还得依靠原始能在大爆炸中发生的受激转化——只有它才能提供取之不尽的实体物质制造原料。而奇点的爆炸则可能起到了激励足够大天区原始能转化的“催化剂”作用。
(四)宇宙大爆炸和新星爆发的性质不同
大家知道,宇宙中发生如此惊天动地的大爆炸,确是罕见的偶发事件。但是宇宙中发生的新星之类爆发却不是,两者的性质不同:宇宙大爆炸是原始能向实体物质转化的爆炸;新星则是实体宇宙内部发生的突发性解体演变。不过对原始能来说,两者都是爆炸——实体物质在爆炸中诞生或解体为光速量子。这就提示我们,宇宙大爆炸发生的转化过程,有可能会在新星等爆发时不同程度地再现——激发周边的原始能向光子等转化吗?
本文所说的“原始能”可能就是大众谓之的“暗能量”。本文所以不用暗能量一词,是因为它不能反映其基本特征,仅表达了不了解之意,是权宜称谓;本文也不采用“能量”一词,是因为其虽是能量之本却不显示力的作用,与我们所理解的能量有所区别,一旦名之可能会混淆不清。鉴于它是宇宙最根本的原始物质,既是万物之本又非世间万物。故用“原始能”名之较妥。
至于用“实体物质”一词取代“普通物质”一词,全因它仅占本宇宙物质的5%,应属特殊物质,称不上是普通,故拟用“实体物质”和“实体(物质)宇宙”取代之。
四、宇宙大爆炸奇点的形成
关于奇点的形成,在《静态宇宙论》看来是不可想象的,但对于原始能的动态宇宙来说却是可能的。因为,虽然其中的原始能彼此之间也处于相对静止状态,但由于宇宙的无边无际,无数的天区(一般指约百亿光年的宇宙空间)之间完全可能出现浓度有差异、运动方向也不同的天区,在宇观力的作用下,这除了会产生对流外,一旦相遇还有可能发生旋转。因此,假如某两个或若干天区的原始能浓度和运动方向,出现了可产生旋涡的条件,虽然天各一方无穷遥远,但对于无始无终的宇宙来说,却是有足够的耐心静候它们相遇的。一旦相遇并发生了旋转,在浓度增大所产生的宇观力作用下,有可能会像孕育中的台风那样,形成所谓的原始能旋转云团(简称“奇点旋涡”),中心的原始能浓度无限增大,很可能会形成一个奇异的旋涡中心,于是奇点便告诞生。
须知原始能在旋向中心奇点时,根据光速属性很可能维持原有的光速不变,即使在极高浓度的中心区域,彼此间的距离紧密到足可产生互旋量子时,仍在以平直光速运动着。因为它在极为拥挤状态下的相互掣肘,不允许自由互旋结合现象的发生——已无可供互旋的空间。因此尽管此时的奇点旋涡已可在宇宙中产生重大影响,但在宏微尺度上仍然维持原来的“弥散”状态,既看不见也感觉不到,直到大爆炸生成了巨量的实体物质粒子,尤其是光子。
五、原始能第六拆解属性和奇点大爆炸机制
(一)、原始能在浓密状态下的第六拆解属性
那么奇点又怎会爆炸的呢?我们想起了自然界的四种相互作用。不知大家有否注意到,其中的引力、电磁力和强力都是以吸引为主,唯独弱力是以拆解——衰变为主,我们怀疑这是否正是原始能的又一属性?即当它发生浓聚密度增大后,会出现与吸引力相反的拆解力吗?这是可能的。所以说原始能在转化的过程中,只能集聚而不可融合,除了光速等原因外,就是因为有拆解力的存在,使原始能在彼此十分靠近的时候阻止它们融合;还有可能使它始终主要作相互平行的光速运动,而非随机式的运动。是一种抵制原始能浓聚的微弱之力。
(二)、奇点大爆炸的弱(拆解)力机制
虽然如此,但因弱力的强度与原始能的浓度正相关,故理论上其强度的增强可以是无止境的。因此尽管其在初级浓聚的粒子中仅为强力强度的10-13,但随着浓密度的无限增大,在极端情形下弱力终可反超强力。
另外,弱力的力程在四种力中最短仅10-17m,意味着其抗拒吸引之力十分集中于浓密度最大的极小核心点上。即在微观上,原始能只能在极为靠近(发生吸引后)的情形下才会发生排斥作用,使它只能以量子的形式集聚演化,不能融为一体。
而在宇观上,其高度集中的排斥力,则为奇点旋涡从中心奇点起爆创造了条件。就是说,奇点旋涡在吸积原始能的同时,其内圈也在积累着弱力并向中心逐渐加强,最大值应分布于奇点中心约10-17m范围内,这使它有可能集中全力于奇点上,突破收缩的压力引爆奇点旋涡。可以说若无该属性,宇宙的物质只可能浓聚成一团而不会发生解体大爆炸,我们的大千世界也将永远不会出现。
六、宇宙的连锁大爆炸模式
(一)奇点旋涡在连锁大爆炸中消亡
至于宇宙大爆炸的模式可能有两种:一种是经典的“单体奇点大爆炸”模式。由此生成的物质有可能像新星爆发那样,似球壳状分布于爆炸中心空白区之外。其中心奇点则因压力的解除,原始能发生了广泛的互旋,皆浓聚成量子并被爆炸飞散而不复存在。
另一种是“连锁式奇点大爆炸”模式。它也是从中心奇点开始,由于奇点过小,尽管爆炸威力极大,终究难以撼动达数十亿乃至百亿光年(可达奇点的10⁴⁰倍)之巨的奇点旋涡,遑论致其消亡了。不过,大爆炸却可严重冲击奇点旋涡内部脆弱的动态平衡,在广泛的外围导致某些局部的弱力反超收缩压力的点位,发生新一轮的奇点式爆炸,于是整个奇点旋涡便有可能象多米诺骨牌那样,在一连串奇点式爆炸中迅速崩坍(转化)消亡。
(二)宇宙大爆炸的封闭环境保留了诸多遗迹
值得一提的是,连锁式奇点爆炸有可能在奇点旋涡中,形成无数个似泡沫般分布的空心球壳构造。只是因新生粒子在爆炸中飞散、冲撞、交叉重叠的结果,不但使奇点中心空白区的影踪全无,后续爆炸形成的众多空心球壳形态也会遭到破坏,或残缺或模糊难辨。大家不是都说太空中的微波是宇宙大爆炸的遗迹吗?殊不知它还有另外的遗迹可觅:本宇宙的整体结构便是其一。由于它是封闭系统,其爆炸结构底演化受到外部的干扰较少,故可通过今日宇宙中或可辨认的残存泡沫个数、结构形态与分布特征等等逆推当初的情景。
七、本宇宙在奇点连锁大爆炸中诞生
正如上述,众多天区的原始能从四面八方旋入奇点旋涡,不但改变了总宇宙的局部运动形式,还有可能使它停滞不前,使原始能的爆炸转化有可能在似静态的环境中展开。
1、大爆炸初始的原始能浓聚成正、反对称的光速量子
奇点旋涡在发生大爆炸时,其中心奇点的物质皆聚合成各种光速量子,此时它们互旋的正、反方向的分布应是对称的。这在它所含的原始能尚少、内部的运动较简单的情形下,所显示的对称性和不同的力,很可能与它们正反不同方向的互旋有关。
例如原始能在浓聚成最初的量子时,其中一部分同一方向互旋、显示原始能吸引力的量子成为引力子;其余的正、反量子则可能因不同的互旋(能量结合)方式,形成具有电、磁力的光子与中微子等。因系初始形成,这些力十分微弱且模糊,很易使人将两者相互作用形成的电磁波视为同一事物,并产生光子的对称粒子是其自身的认识。
随着光子等的持续集聚,电、磁力便开始分道扬镳,各立门户。假如某一(反)方向互旋的量子显示的是负电荷,当其集聚成电子后,如果其内部物质的动力学结构恰好很合理,就有可能成为十分稳定的电子。而其余的量子由于集聚的量超过了平衡点的电子,便有可能因不稳定而继续转化;同时其内部复杂的相互作用还可能产生某种干扰(抵消),使所显示的电荷量有所减小。例如携负电荷的下夸克,质量是电子的600倍,但显示的电量却仅为电子的1/3且不稳定,只有与两个携正电荷的上夸克结合,显示为电子的电量后,方能成为稳定的质子(为何必须是电子电量?)。
2、实体粒子在双光速状态下碰撞诞生
奇点在宇宙中的似静止状态,使爆炸产生的光速量子在飞入周围的光速旋涡中时,因双方的光速运动方向大体垂直,很易发生全方位密集的持续碰撞结合。在浓密纷乱的力作用下,成为小于光速运动的粒子(问题:此种在双光速等状态下的能量子结合,与量(粒)子的生成及其所含的能量值有关吗?)
3、实体宇宙的演化以正向互(自)旋粒子为主展开
另外,由于部分反向互旋的光子,在集聚成电子后不再参与转化,而其余以正向等为主的光子集聚又不易稳定,这就使它们的转化得以在爆炸中“集聚—衰变—再集聚”反复进行,直至集聚成稳定的粒子。而其它随机生成的重子则因不能取得内部的平衡,只能衰亡殆尽。最后宇宙中只剩下稳定的引力子、光子、中微子、电子、质子和中子等后,宇宙大爆炸,即原始能向实体物质的微观转化过程便告结束。《实体宇宙演义》大戏随即以这些稳定粒子为“角”在各个层面全面开演。
(二)有利于原始能转化的两个天区大环境
实体宇宙既然是在奇点旋涡中诞生的,那么旋涡整体在宇宙中的似“静止”态自然成为它诞生的主环境。除此外,它还有一个因原始能的转化造成的真空大环境——它在大爆炸的瞬间浓聚成致密粒子后,整个旋涡天区便成为无原始能介质的真空区,由于周围天区的原始能不能及时填补,便为实体物质的生成和演化提供了一个有利的真空大环境。
1、连锁大爆炸模式使能质转化成为大概率事件
据上述,宇宙中发生的大爆炸,基本上可能有单体和连锁两种模式。在单体奇点大爆炸的模式下,由于爆炸过后宇宙很快便恢复平静,原始能获得的外力短促有限,故粒子的生成应属局域空间发生的随机转化事件。
但在连锁式奇点大爆炸模式下,四面八方的爆炸使整个奇点旋涡空间变得极度震荡纷乱,大大增加了向粒子转化的机率,很有可能将单体奇点爆炸的小概率转化,演变成在奇点旋涡内发生的“大概率”转化事件。
2、宇宙大爆炸的旋涡环境产生了正反不对称分布的实体粒子
但是新生粒子互(自)旋的对称性则会在这一过程中发生变化:新生的光速量子因主要由奇点的爆炸产生,所含的原始能也少,故正反互旋方向的随机性较大;较重的新生粒子则因主要在奇点旋涡的光速旋转环境中产生,其自旋不可避免地会在顺着奇点旋涡旋转的方向上出现大概率。其结果是,小概率的逆向自旋反粒子很快就被顺向的正粒子所湮灭。
(三)、宇宙大爆炸发生的暴胀环境导致实体宇宙的诞生
这主要指的是宇宙极早期极快又短促的超光速暴胀,使整个旋涡空间变得极度紊乱,尤其是当暴胀在降速结束的过程中,物质的运动因前后不同的减速,发生了严重的冲撞,从而给新生粒子以充分的时间向稳定的重子方向结合转化。这就意味着暴胀的混沌环境,有可能导致小于光速物质宇宙的诞生(至于超光速暴胀,很可能与当时的宇宙真空大环境有关)。
由此可见,实体宇宙物质生成的机率,可能取决于奇点旋涡的浓度与规模、爆炸点位分布的广度与烈度、光速量子的生成密度与运动方向的混乱度、暴胀环境和新生的顺逆自旋粒子的差额等等。
另外,由于本宇宙内的原始能大多已转化为实体物质,今日的原始能主要是由周围天区填补的,故其浓度应与总宇宙的浓度相近。
八、关于本宇宙的若干新认识
由于奇点已在连锁大爆炸中消失,因无“宇宙中心”的引力干预 ,不均匀分布的新生粒子云团,得以在混乱的真空环境中随机地相互吞并壮大,从而在本宇宙内形成无数个随机分布的星云或星系等,它们相互作用互相牵制,于运动中自组织成一个无(宇宙)中心但有序运行的平衡结构体系。
强引力天体群的产生,使本宇宙成为巨无比的宇观力源,也就成为广袤天区宇观力作用的靶标,有可能被迫朝着受力最大的方向运动。同时,当其内的天体在成形后,也会无一幸免地在外周宇观力的吸引下,向四面八方“加速膨胀”离散。这使本宇宙的运动同时受到内外两方面引力的推动:内部维持整体的相互作用和外部的拉牵离散作用。如果两者能够取得平衡,便有可能处于某种动态稳定状态,不再膨胀并在“原地”演化。应指出的是,本宇宙所以会发生显著的膨胀,与它无强大的引力中心有关。试想它有的话,就会象星系那般只会在宇观力的作用下整体运动而不会“膨胀”离散。
现已清楚,能量向物质的转化极为困难,没有宇宙大爆炸,原始能不可能转化为小于光速的实体粒子。而实体物质向“能量”的解体转化则既易又不易:它在实体物质范畴内解体为光速量子不难,但还原为平直光速运动的原始能目前看甚难。
本宇宙的出现提示我们,既然宇宙能生出一个奇点旋涡,就有可能生成第二个第三个,况且它的出现已经搅乱了广大天区的原始能流,加上它所形成的巨大宇观力,使其周围或某处生成新的奇点旋涡或实体宇宙的机率大大增加。当然,它们的出现及其孕育过程极其漫长,人类根本无法侦知,何况又过于遥远!
(五)我国古代圣贤老子早有认识
值得一提的是我国的老子早在2千多年前就已对宇宙的本质有所认识。他是这样描述的:“有物混成,先天地生,寂兮寥兮,独立而不改,周行而不殆,可为天下母,吾不知其名,字之曰道。”在今日看来,所谓的“道”不正是指原始能吗?它无形无声,不和任何事物相关,也无任何道理或法理,却创造了整个宇宙。他还进一步指出“道(原始能)生一(最小能量子),一生二(引力子和光子),二生三(电子、质子、中子),三生万物。”短短数语道尽了原始能向实体物质转化的全过程……
由于宇宙的本质问题涉及面甚广,牵涉到超光速和多重宇宙、以及原始能可能的对称物和宇宙生命起源等众多基本问题,所以本课题尚未结束。我们将在后续文中仍以爱因斯坦的相关理论——超光速和量子纠缠等现象为突破口,继续宇宙本质的探索。
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