对物理学的思考（七）

    对大爆炸宇宙论的质疑

    大爆炸宇宙论认为，宇宙是由大爆炸产生的。即宇宙最初是不存在的，是由于一个点的大爆炸从而产生了宇宙。这种论点现在似乎己成为正统的认识。当然其也有一些观测的所谓依据。对于这种论点有以下几点质疑，表明其论点本身就是一种悖论。

    大爆炸论起于1930年乔治。伽莫夫基于康奈尔大学的拉尔夫。阿尔法（Ralph A, Alpher）和罗伯特。赫尔曼（Robwrt G, Hermann）预言的有一种辐射的回音作为辐射背景自始至终充满了宇宙，提出了大爆炸宇宙说。1965年发现的宇宙背景辐射引起许多人的深入研究，从而改进了大爆炸理论，直到20世纪八十年代初似乎才得到人们的一致赞同。该理论认为，大爆炸在10-45 秒时突然开始，从而回避了0.0秒时的宇宙状态。在10－45秒时，宇宙呈现出幽灵般的对称性，它的体积是无限小的一点，热到1037K，密度为10100克/厘米3，或相当10120尔格。在大爆炸的进行过程中，到10－43秒，相变破坏了无特色的对称性，将引力从量子力中分离出来。半径达到10－3厘米时，密度减小到1091克/厘米3，温度降到1032K，对应的能量为1019GeV。大统一相变在10－37秒后，这时强相互作用力与电、弱相互作用力分开。在10－12秒后电弱力分裂开为弱相互作用与电磁相互作用，当宇宙产生10－9秒后，温度到1015K，才最后完成了四种力的最后分离。这时的宇宙中充满了由夸克、轻子、光子组成的浓雾。从此宇宙间的粒子才开始诞生，宇宙也就开始爆炸后的膨胀。在宇宙诞生的三分钟后，才有稳定的原子核形成。大爆炸30万年后，温度降到3000K，才形成氢原子。大爆炸发生100亿至200亿年后的今天，温度已冷却到3开尔文，四种力也就破缺成现在这样子。而从现在起再过1040秒则宇宙将消亡。

    “上下四方曰宇，古往今来为宙”。宇宙乃空间与时间，而空间与时间正是运动物质的存在形式。大爆炸宇宙论也就是说空间与时间是由大爆炸产生的，也就是说宇宙是由点爆炸而形成的。这里就有一个先有什么的问题。

    首先来讲，这是一个先有点还是先有空间的问题。固然点是零维的，这个零维的点可以膨胀成三维的空间，但这个点一定是空间中的一个点，没有了空间点在那里呢？这里也就存在是空间中的点爆炸，还是点爆炸形成了空间这样一个先后问题。这是大爆炸宇宙论的问题之一。

    大爆炸宇宙论认为点爆炸形成了空间，即点爆炸形成了宇宙。开始这个点还是零维的，它的体积是无限小的一点，热到1037K，密度为10100克/厘米3，或相当10120尔格。这也就是说在这个点中不存在任何物质，因为只在当宇宙产生10－9秒后，温度到1015K，才最后完成了四种力的最后分离，这时的宇宙中才充满了由夸克、轻子、光子组成的浓雾。那么在10－9秒前这个点所具有的温度是什么物质的温度呢？密度又是什么物质的密度？能量又是什么物质的能量呢？这种没有物质却有了物质所具的一切性质--温度、密度、能量，而最后这些又生成了各种物质的论述不正是一种悖论吗 ？这是问题之二。

    问题之三是大爆炸宇宙论违反了自然规律。能量守恒、动量守恒、角动量守恒是被人类实践证实了的自然规律，而点的大爆却一下子凭空产生了全宇宙间的所有的能量（包括实物粒子静质量所具有的能量）。按大爆炸宇宙论，显然宇宙是一个孤立系统，在宇宙外不存在任何物质，甚至也不存在时间、空间。那么宇宙间的所有实物质运动形式的结果都只能是其之间的物质相互作用结果，而这种相互作用都　是点向外的均匀辐射状的，不可能产生物质的旋转运动。现己观测到所有星系甚至是星团、星体都一无例外的有旋转，即存在有大量的角动量。而大爆炸应当是由点向外辐射形式的爆裂，且没有外界的任何物质与之相互作用，是不可能产生角动量的。宇宙中存在的这些大量角动量又是如何来的呢？

    所谓爆炸是指一个实体物质的强烈反应而发生的极速膨胀。而宇宙的大爆炸又是什么物质的爆炸呢？同时宇宙间所有的实物粒子都是大爆炸的产物，也就是大爆炸在空间中造就了所有的实物质。但据现己被实践证实了的事实是，实物粒子的产生是由于荷电粒子发生强相互作用形成的，这正是粒子物理学完全由加速器技术所制约的原因所在。但宇宙大爆炸之初，宇宙间是不存在任何东西的，那么是什么相互作用造成了实物粒子的产生呢？这真是又一个先有鸡还是先有蛋这个问题的变种。这是问题之四。

    现在己知的事实是所有粒子的产生都是成对的，有一个正实物粒子产生，必然同时有一个反实物粒子产生；同时这正、反粒子对相遇又会湮灭成γ射线。这时就会出现两个问题：其一为由于空间的各向同性，点爆炸必然是由点向外的球状均匀辐射，如太阳的光辐射一样，这样爆炸所形成的正、反粒子将基本上均匀的分布在空间中，会相互湮灭掉，不可能余有宇宙间如此多的星系实物质。其二为现实的宇宙间观测到的大都是正实物粒子，反实物粒子怎么都没有了？现实的理论解译是这是由于对称性破缺造成的，但就算是对称性可以发生破缺，也决不会将对称的另一半完全破缺没有了，如这样那就是完全没有对称性了。这是大爆炸宇宙论的问题之五。

    要知道现在宇宙中不仅存在实物质，还有场运动物质的客观存在，场物质又是怎样从大爆炸中产生的呢？电磁场物质运动的电磁波可是光，是以光速运动传播的，那么这种宇宙大爆炸的膨胀究竟是应以什么速度膨涨进行的，这就是大爆炸宇宙论的问题之六。

    大爆炸宇宙理论现有的所谓依据有三点，其一为3K微波背景辐射，这也正是这一理论的起点，而3K微波背景辐射己经被观测到；其二为星系光谱线红移，这被认为是爆炸后物质膨胀分离的表现，这也是己被观测到的事实；其三为现今宇宙中元素的分布，有大量的氢与氦存在，这种元素分布是大爆炸宇宙论的推论结果，也己是天文观测的事实。也正为此这种大爆炸理论就成为现代正统的理论学派，由于学术界的认可与教育，似乎成为人们的共识。现在对此谈谈看法。

    现在对宇宙的观测的确发现，从地球向宇宙的任何方向看去，遥远的星系都有星光红移现象，且红移与距离有关，而与观测方向无关，这就是哈勃定律。哈勃定律就是一个关于星系之间相互远离速度和距离的确定的关系式，表明了宇宙的运动和膨胀。其关系为：

    V＝H×D

    其中，V是远离速度，单位为（Km/sec）；H是哈勃常数，单位为（Km/sec/Mpc）；D是星系距离，单位为（Mpc），1Mpc＝3.26百万光年。由于这是根据观察得到的经验公式，故哈勃常数随观测的发展存在有不同的变化。这样如果认为谱线红移是多普勒效应的结果，则意味着河外星系都在离开我们向远方退行，而且距离越远的星系远离我们的速度越快，为一个线性关系。这正是一幅宇宙膨胀的图像。而这种关系真正来自观测、推论没有掺进任何假设的是红移--视星等关系。在此基础上再加上一些假设，才可得到距离---速度关系。由此红移与视星等的关系则成为问题的关健。

    天文观测的结果是客观存在，但红移存在的原因却可能有多种。多卜勒效应确实可能引起红移，但决不能说引起红移的原因就一定是多卜勒效应。故而不能武断地讲观测到红移就一定是由于多卜勒效应引起的，由此宇宙就在膨胀，而应当从多方面寻找红移原因才对。比如光由光疏媒质到光密媒质就会发生红移现象，这是科学常识。我们现在测量到的星光，是在地球上的环境上测量的，但我们看到的星光是从遥远恒星上发出的光。而恒星发光的外层是一层很厚的发光气体，这层气体的密度显然是由内而外的由密到疏分布的。从单位体积的发光强度而言，显然密度越大发光越强，观测自然会测到发光强的部分发出的光，但随着观测距离的增加，由于观测视角的变化（距离变化），所观测到的光就会由观测内层而逐渐向观测外层变化，正如我们看蜡烛发出的光，近时光较明亮，但随着观测距离的增加，光就会逐渐变红了。何况现己知道还有其它原因可引起光红移。这样就不能只从看到了光的红移就确定是由多卜勒效应而相互间远离。也就是说对观测到光的红移不能简单的就认为是宇宙在膨胀，而是应当仔细研究确认。

    如果宇宙是永恒的，存在3K本底辐射则是理所当然存在的，且这种本底辐射在宇宙中也基本上是各向同性的，不随时间变化的。也就是说对其它的宇宙模型而言，也同样会得到存在3K本底辐射的结果，这点并不是只支持大爆炸宇宙论。

    现在观测到的事实氢与氦的丰存度为氢占25％，氦占75％，这点同样对其它宇宙模型而言同样也是可能的。

    宇宙并没有开始，自然也就不会有结束。宇宙是永恒的。但这永恒并不是一成不变的，而是不断运动演化的。因为宇宙是物质运动的宇宙，在宇宙中的物质是不停运动的，且这不停运动的物质，随着运动量的变化会发生质的变化。也正是在这物质运动的不断量变----质变的变化中，才使得宇宙得以永恒。也就是说宇宙是永恒的，但宇宙中的运动物质却是不断运动变化的，是由一种运动物质形态变成另一种运动物质形态，由此宇宙中的所有物质运动形态都有开始与终结，都有出生与死亡，是不断运动变化的。宇宙正是在这物质的运动变化中永恒的。

    大约也正是觉得大爆炸宇宙论的一些问题，故而现在又有人提出所谓的平行宇宙、子宇宙等等的说法。其实宇宙只有一个永恒的宇宙，而在宇宙中倒是有很多的不同物质运动系统，如各种星系团、星系等等。