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只有小到極致,才能大到極致或許是對宇宙最準確的描述,可以說,宇宙小到極致——奇點,只有靜止質(zhì)量,沒有能量;宇宙大到極致,只有運動質(zhì)量沒有靜止質(zhì)量。宇宙為何會這樣呢?宇宙的變化分為兩個階段——非輻射階段和輻射階段。宇宙質(zhì)量減少而不輻射是宇宙暴脹及大爆炸的原因,宇宙質(zhì)量減少并且輻射是宇宙膨脹的原因。分析、論證如下:
一、宇宙的非輻射階段——宇宙的暴脹階段
我在本欄目發(fā)表的《關于古地球質(zhì)量及重力加速度的計算》一文中論述到,宇宙質(zhì)量的三次方和宇宙半徑的乘積是一個常數(shù),即M^3R=H,其中,M是宇宙的質(zhì)量、R是宇宙的半徑、H是宇宙的屬性常數(shù),并根據(jù)現(xiàn)有宇宙相關數(shù)據(jù):現(xiàn)有理論研究含暗物質(zhì)現(xiàn)在宇宙的質(zhì)量大約是10^54kg,現(xiàn)在宇宙的可視半徑約是4.32×10^26,可以計算出H=4.32×10^188。M^3R=H適用于宇宙任何階段,所以H常數(shù)也適用于宇宙的任何階段。
現(xiàn)代理論認為宇宙的奇點半徑是普朗克長度——1.6×10^?35米(或許宇宙奇點的半徑還遠小于普朗克長度),根據(jù)宇宙遵循的規(guī)律:M^3R=H=4.32×10^188,宇宙開始的質(zhì)量M=3×10^74千克。宇宙大爆炸的“第一推動力”是什么?答曰:能量。不僅如此,宇宙的第幾推動力都是能量。例如:假設宇宙從奇點暴脹到半徑是1米,根據(jù)宇宙遵循的規(guī)律:M^3R=H,可以計算宇宙的質(zhì)量變?yōu)?M=7.56×10^62千克,宇宙的質(zhì)量損失為:3×10^74-7.56×10^62≈3×10^74,根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程可知,生成的能量約等于:2.7×10^91焦耳,生成無比巨大的能量,足以推動宇宙超光速暴脹。
宇宙大爆炸開始時的溫度在物理上被認為是無限高的,這個初始時刻被稱為普朗克時期,溫度約為 1032 開爾文(即1億億億億度)。不過,我們通常談論的“大爆炸”是從暴脹結束后的熱大爆炸階段算起的。此時宇宙的最高溫度約為 102? 開爾文,這也是目前粒子物理標準模型所能描述的能量極限。根據(jù)上述假設分析,2.7×10^91焦耳的能量,理論上可以使質(zhì)量7.56×10^62千克物質(zhì)的溫度升高到10^27 開爾文到 10^32 開爾文,和現(xiàn)代粒子物理理論的結論是一致的。
宇宙在非輻射階段,雖然不向外輻射能量,但是質(zhì)量是銳減的,即宇宙的損失的質(zhì)量非常快并且非常巨大。根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程:E=mc^2,其中,E是能量、m是損失的質(zhì)量、c是光速。所以宇宙在非輻射階段,會在短時間內(nèi)形成非常巨大的能量,并且在這個階段宇宙損失質(zhì)量生成的能量被封裝在暴脹的質(zhì)量之內(nèi),由于被封裝的能量非常巨大,這一封裝的質(zhì)量必然會發(fā)生大爆炸——即宇宙大爆炸,宇宙第一次大爆炸形成的多個質(zhì)量實體,多個質(zhì)量實體還可能不輻射,質(zhì)量繼續(xù)銳減、繼續(xù)暴脹,這一階段宇宙是暴脹的、超光速的,形成巨大的宇宙空間,需要的時間非常短,但是這個階段形成的宇宙半徑小于465億光年。直到宇宙形成的質(zhì)量實體開始輻射,宇宙的演化進入到第二階段——輻射階段。
其實,宇宙的暴脹階段輻射粒子根本無法逃離質(zhì)量實體,原因很簡單:輻射粒子是光速,而宇宙質(zhì)量實體暴脹超光速。這一階段為宇宙大爆炸生成足夠大的能量,是宇宙大爆炸的前夜。
二、宇宙的輻射階段——宇宙的膨脹階段
宇宙的演化進入到輻射階段,宇宙的質(zhì)量損失趨于穩(wěn)定,質(zhì)量損失生成的能量仍然遵循愛因斯坦質(zhì)能方程——E=mc^2,并且也遵循M^3R=H規(guī)律。在這個階段,宇宙的質(zhì)量最多損失到原來的一半。
在這個階段宇宙的質(zhì)量全部轉化為能量,宇宙膨脹結束。現(xiàn)階段宇宙還是膨脹的,并且現(xiàn)代宇宙學理論認為,現(xiàn)在宇宙的質(zhì)量含暗物質(zhì)的質(zhì)量約是:10^54千克數(shù)量級,代入M^3R=H,并計算得:R=465億光年,即現(xiàn)在宇宙的空間半徑是:R=465億光年。
根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程及能量守恒定律可知:質(zhì)量損失一半,可加速剩余質(zhì)量到光速。即宇宙的質(zhì)量全部變成輻射粒子的質(zhì)量,此時宇宙的質(zhì)量是宇宙開始能輻射質(zhì)量的一半,宇宙的質(zhì)量不再損失。這一階段:由于宇宙質(zhì)量實體開始輻射,能量可以輻射到質(zhì)量實體的外部空間——能量有了出口,所以這一階段宇宙不存在大規(guī)模的宇宙爆炸。
這里簡單論證如下:M質(zhì)量損失一半,轉化的能量必然是Mc^2/2,c是光速,這個質(zhì)量的速度必然是光速。也就是說,組成質(zhì)量M的基本粒子都變成光子了,這些光子質(zhì)量的總和就是M/2。
將這一規(guī)律應用到輻射的宇宙,宇宙的質(zhì)量轉化為宇宙開始輻射時質(zhì)量的一半時,宇宙就是由光子組成的宇宙,宇宙的質(zhì)量不在變化。由于宇宙質(zhì)量和宇宙時空半徑的關系是:M^3R=H,M是宇宙的質(zhì)量、R是宇宙的半徑、H是常數(shù),我們?nèi)菀字溃河钪鎻拈_始輻射時,宇宙的最大半徑是宇宙開始輻射時半徑的8倍。宇宙從能輻射開始,根據(jù)宇宙遵循的規(guī)律:M^3R=H分析,由于現(xiàn)在宇宙的質(zhì)量約是:10^54千克數(shù)量級,所以宇宙開始輻射的質(zhì)量一定略大于10^54千克數(shù)量級,理論推算宇宙開始輻射時的半徑必然略小于465億光年,可以計算宇宙的最終半徑必然不大于8R=8×465=3720億光年,必然大于465億光年。
結論:宇宙的演化過程分為兩個階段:1.宇宙的非輻射階段——宇宙的暴脹階段;2.宇宙的輻射階段——宇宙的膨脹階段。宇宙在脹階段是超光速的,宇宙在輻射階段,不能存在超光速的物質(zhì),不存在超光速的物質(zhì)便不能推動物質(zhì)成光速——光速物質(zhì)不能加速其它物質(zhì)到光速,即現(xiàn)在的宇宙光速是極限,是因為現(xiàn)在的宇宙不存在超光速物質(zhì),所以不能把非光速運動的物質(zhì)加速到光速。宇宙的真諦:宇宙小到極致沒有能量只有質(zhì)量,大到極致只有能量沒有質(zhì)量。
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