QQ登录

只需一步,快速开始

登录 | 立即注册 | 找回密码

大爆炸宇宙学的基本核心,就是宇宙在膨胀并且是在加速膨胀

[复制链接]
火星 发表于 2018-1-27 21:20:42 | 显示全部楼层 |阅读模式
大爆炸宇宙学的基本核心,就是宇宙在膨胀并且是在加速膨胀。为了能更好地探讨这个问题,我们有必要回顾一下大爆炸宇宙学理论的诞生。
5b490001409bd0bca65f

天文工作者首先发现银河系以外的星系离我们愈远,其红移值愈大。根据我们对声波多普勒现象的认识,人们便自然联想到星系是否在飞离我们,而且离我们愈远的星系其飞离的速度也愈大。问题的推演到此并没有结束,如果所有的星系现在都在飞离我们,那么在一个久远的过去,这些星系是否应该聚集到一个点?于是,我们的宇宙是由一个点经过一次大爆炸,随后又不断膨胀而产生的观点便这样顺理成章地出现了。之后天文学领域中若干新的观测结果,如宇宙背景辐射等更进一步证实了大爆炸宇宙学观点。但是,事实真的如大爆炸宇宙学理论所解释的那样吗?笔者的回答则是完全否定的。

其一,宇宙空间不可能发生膨胀。
5b440003bae9da4bfad9

既然宇宙是由所谓大爆炸产生的,人们首先就会提出这样的问题:宇宙空间真的能够膨胀吗?为了回答这个问题,我们不妨先搞清楚什么是人们所说的宇宙空间。大家知道,科学的时空观认为,空间和时间一样,都是运动物质存在的一种基本形式,而所谓空间则是指运动物质的广延性。但由于物质在真实三维空间中运动的无限性,决定了运动物质的广延性也必然是无限的。这似乎可以与现在人们认为物质引力所及范围是无限的相类似(虽然物质引力传输的距离未必是无限的),所不同的是空间仅仅是运动物质的一种存在形式,而存在形式的范围所及是不需要任何传播过程的。也就是说,只要有物质的存在,空间也必然同时存在。但引力的传输则必须依靠物质的引力子,其传播速度也必将受到光速的限制。由此,我们就不难得到一个明确的结论:宇宙空间与物质是同时存在的,本来就是无限的,因此也根本不存在所谓空间膨胀这一大爆炸理论所设定的命题。

不仅如此,我们还可以从另一个角度来证明空间并未发生所谓的大爆炸。按照大爆炸理论,离我们愈远的空间飞离我们的速度也愈快(而且还在加速)。当然,被该空间携带的星系飞离我们的速度也愈快。而根据狭义相对论,当星系飞离的速度愈接近光速,则其质量也就愈大。计算表明,当星系相对地球的 速度为0.9倍光速时,该星系的质量为其静止质量的约2.3倍;当速度增加到0.999倍光速时,该星系的质量则激增至其静止质量的22.4倍。显然,其速度趋近光速,则其质量趋于无穷大。现今,按照大爆炸理论给出的最新哈勃常数和宇宙半径计算,飞离我们最快的星系速度即使达不到超光速至少也应该无限接近光速了。在这种情况下,星系在数十万倍增加的物质引力的作用下,最终引发星系剧烈塌缩并生成黑洞则是完全可以预期的。当然,这样的黑洞我们很难观测到。但就银河系内相对足够遥远的星系来说,其飞离速度也应该趋于光速,因此银河系的质量也理应趋于无穷大。但是,实际情况并非如此,我们周围的一切都很正常。我们总不能设想,我们面前的任何一个物体,其实际静止质量真的趋于无穷小吧?

现实的状况与大爆炸理论的逻辑结果为什么会有如此大的差别呢?最简单的答案是:要么是狭义相对论出了问题,要么就是并不存在所谓宇宙空间的膨胀,更不要说什么近(超)光速的膨胀了。

大爆炸理论的支持者也考虑到了这种情况,于是他们坚持说,星系只是被空间携带着,而相对于空间并没有运动,因此也就不会发生所谓狭义相对论的问题。笔者认为,这其实是一种自欺欺人的说法。设想在一条加速流动的河水中,上下游A、B两点分别有一条无动力小船在漂流着。一般来讲,小船相对于船底的水流并无相对运动,但毋庸置疑的是,A、B两点的水流是有相对速度的。因此,无论将坐标系原点选在哪里,两条船间有相对速度也是不可否认的。当这两个点水流的相对速度超过光速时,两条船的相对速度必定也会超过光速。

其二,宇宙空间的驱动源是什么?
5b450003917da190c4db

退一步说,如果空间真的可能膨胀,那由此会产生更多的问题。人们首先要问的就是:空间是因什么力量膨胀的?

据说,宇宙的大爆炸经历了两个主要阶段:其一是自旋为零的标量场(也就是所谓的暴胀子)造就了普朗克尺度宇宙(简称微宇宙)的暴胀;其二则是由所谓暗能量驱动宇宙空间发生了后来的热大爆炸。

根据大爆炸理论,从宇宙大爆炸开始后的1E-36秒~1E-34秒,微宇宙以指数增长的速率急剧膨胀。在这极短的一瞬间,微宇宙竟由一个极小尺度的球(他们给出的数据相差极大,从1E-33厘米到3E-25厘米)胀大到几毫米甚至10厘米的大小,其膨胀速度竟达到几亿亿亿倍光速。这就是有名的暴胀理论,它认为暴胀的基本动力源就是标量场的再次量子涨落。“当宇宙仍如普朗克长度那么大时,如果给它一个猛烈的向外推动(其作用犹如反引力),就会促使微宇宙发生暴胀。而这个“猛烈的向外推动”正是由于标量场的再次量子涨落才得以实现的。

但是,人们要问的是,这些自旋为零的标量场是从哪里来的?事实上,即使量子理论,其基本粒子的标准模型中也没有大爆炸理论所需要的标量场,即由自旋为零的介子所构成的场。该理论的标准看法是,在暴胀前的大统一时期,存在着大统一的原始力。而按照大爆炸理论,那些构成自旋为零的介子的夸克,也只是在所谓的暴胀中才被生成的。当然在暴胀之前,由这类自旋为零的介子构成的所谓标量场也不可能存在。不过也有人说,暴胀前还存在着自旋为零的希格斯粒子(或希格斯场)。很多人认为,现有已知的60余种基本粒子中,有质量的粒子其质量都是从希格斯场中获得的。但遗憾的是:①认为希格斯粒子必定存在的希格斯本人,却并没有赋予希格斯场推动宇宙空间急剧暴胀的特殊功能;②标量场即使存在,但它又是如何以“猛烈的向外推动”来推动空间以极其巨大的超光速暴胀的。显然,在大爆炸理论中对于空间如何暴胀(包括后来所谓的热大爆炸)的机制,从来没有做出过任何解释或是猜测。

再说暗能量。对于大爆炸理论来说,这无疑是一种极为重要的促使宇宙空间继续膨胀的斥力源。但是,大爆炸理论对在宇宙大爆炸中物质如何产生进行了十分详尽的描述,但时至今日,却没有对暗能量(包括暗物质)是如何生成的做过任何说明或是猜测。也就是说,在他们创生的宇宙中,原本就没有暗能量和暗物质的地位,只是后来因为该理论的需要才提出这个所谓的暗能量(及暗物质)问题。

大爆炸理论认为,在热大爆炸的初期,暗能量的斥力远不如物质引力强,所以这时的宇宙空间只能依靠暴胀的余威在做减速膨胀。只是在宇宙空间的尺度大到足够程度时(宇宙半径三四十亿光年),宇宙空间会因为暗能量斥力逐渐超过物质引力开始由减速膨胀转为加速膨胀。这里就出现了一个奇怪的问题:暗能量在宇宙诞生之初其能量密度显然就低于物质的引力能密度。因此,随着空间的膨胀,二者的能量密度理应随之同时降低,仍然保持引力能密度大于暗能量密度的状态。但是,为了实现宇宙空间的加速膨胀,大爆炸理论却告诉我们在引力能密度下降的同时,暗能量密度却始终精确地保持为一个常值。

事实真的是这样吗?首先让我们听听大爆炸理论是如何解释这个问题的吧!解释一,他们认为新膨胀出来的空间本身就包含着能量,即所谓的真空能(零点能)或暗能量,而且膨胀出来的单位空间中所含的暗能量又与原单位空间含有的暗能量精确相等。因为只有满足这个条件,才可能保证暗能量的能量密度不随宇宙空间膨胀稀释而始终保持一个恒定值。但这种解释又意味着什么呢?其一,能量可以无中生有,或者说能量守恒定律在这里已经完全失效;其二,新膨胀出来的空间中还必须只创生出暗能量,而不能同时创生出物质。因为物质如果与暗能量同步等量创生,则暗能量斥力就永远无法战胜物质引力了。解释二,有一段奇文很能代表大爆炸理论中的另一种观点:“真空能量的张力很强,因此它会紧抓着空间,不让宇宙扩张。换句话说,和辐射相反,宇宙扩张会将能量传给真空能量,让它的张力越来越强。虽然真空能量会因宇宙扩张被稀释,但其张力却增强。这两种效应抵消之下,产生了一个特异的结果:常数的能量密度维持定值,不受宇宙扩张影响!”

真空能量的张力很强,会“不让宇宙扩张”,接着又明确告诉我们“宇宙扩张会将能量传给真空能量,让它的张力越来越强”。这就是说原来驱动宇宙空间膨胀的真空能量,在这里反倒成了不让空间膨胀的阻力。第二,阻止空间膨胀的张力增强了,而暗能量的能量密度又稀释了,宇宙空间将如何完成由减速膨胀到加速膨胀的转换呢?,张力增强和暗能量稀释这两种效应竟然会相互抵消,保持能量密度维持定值不变。但是,与宇宙半径的立方成反比关系的能量密度是一个标量,而张力则是与宇宙半径成正比的一个矢量。更何况,暗能量密度稀释和张力增强都会阻止空间膨胀,二者又怎么可能相互抵消并保持暗能量的能量密度不变呢?第三,该理论认为宇宙扩张会将能量传给真空能量,这更是一种毫无根据的说法。根据能量守恒定律,真空能量只能在驱动宇宙空间膨胀的过程中不断被消耗。但原文说宇宙空间会反过来将能量又传给真空能量,这恐怕就如同说火箭推进剂燃烧推动火箭运动,而火箭运动又会将能量传给燃烧着的推进剂一样不可思议。在大爆炸理论中,宇宙的膨胀竟然变成了现代版的永动机系统!

其三,宇宙空间是如何膨胀的?
5b47000327408c20eebc

再退一步讲,我们姑且承认上述空间膨胀驱动源真的存在。那么,驱动源又是如何驱动空间膨胀甚至暴胀的呢?对此问题可能有两种答案:①如科学时空观所描述的那样,物质的运动决定了空间运动,因此是零旋粒子或暴胀子猛烈地向外运动产生了对空间的推动,但粒子本身的速度是受到光速限制的,因此无论粒子如何涨落,暴胀的速度都不可能超过光速。因此说空间的膨胀速度可以不受光速的限制,显然是没有任何根据的。②量子涨落本身就是一种巨大的能量或能量场存储着的一种势能。但遗憾的是,所谓空间只是物质客体存在的广延性,或是运动着的物质存在形式的一种。试问,量子涨落或存储的势能怎么可能去猛烈向外推动物质的广延性或物质的存在形式呢?这就好比一个点亮的灯泡,将灯泡视为物质,其光辐射视为广延性。当我们移动灯泡时,光辐射会随着移动。但我们不可能去移动光辐射,更不能用移动光辐射的办法去移动灯泡。

根据相关的引力理论计算,所谓大爆炸产生的宇宙始终是一个强引力场。暴胀后,宇宙中的全部物质已经生成(其实有观点认为,暴胀前就已经存在诸如磁单极子、X玻色子之类的物质粒子),其引力半径也就被确定(约1.5亿光年)。而引力半径与系统最大尺度范围之比我们称为系数K,常被用来表示系统的稳定性,过大的K值则表示系统会在强大的物质引力的作用下发生塌缩。不过大爆炸的宇宙却十分神奇,暴胀时,其K值近于无穷大但却能以超光速膨胀,一直到产生所谓宇宙背景辐射时,宇宙仍有一个很高的K值。这样的系统似乎也应该在引力的作用下强烈收缩成超大黑洞,或者又回到微宇宙的时代。

但这样的情况并没有发生。大爆炸理论对此辩解说:“……以致引力即使现在已经能够快速发挥其将一切东西拉回到大崩塌的作用,也需要经数千亿年先制止膨胀,然后才能使其反转。但真实的情况并非如此。按照大爆炸论者的观点,物质粒子只是被空间携带着,相对于空间并没有运动,那么这些被携带的粒子是否具有动量呢?如果没有动量,这些粒子在超强引力的作用下必将在极短的瞬间被消灭于无形。因此,物质粒子也必然具有动量。如果物质粒子和空间暴胀一样,具有百万亿亿倍光速的速度,我们则可以根据大爆炸论者给出的数据做一个简单的计算:暴胀结束时宇宙的尺度约10厘米,物质粒子的末速度约为1E22倍光速,引力质量仅计算物质,约为0.08E52千克,再考虑到粒子动量与引力作用于粒子的外冲量最终实现平衡,结果表明,在不到1.4E-12秒的时间内,暴胀的余威就消耗殆尽。如果对暴胀之初进行同样的计算,其时宇宙的尺度仅略大于普朗克长度;暴胀提供的物质粒子总质量应该极少,物质粒子的初速度与普朗克时期末的速度大体一致(约为1倍光速)。根据这些数据,则计算的结果更加令人吃惊———粒子动量与外冲量达到平衡的时间竟远不到1E-40秒。也就是说暴胀刚开始,就已经被自己创生的物质引力所消灭,暴胀尚且无法实现,当然也就更不可能为后来的热大爆炸提供初期的驱动力了。加之热大爆炸初期,暗能量的反引力(斥力)又远弱于物质引力,那么宇宙空间的热大爆炸又怎么可能实现呢?当然也就更不可能发生继续膨胀数千亿年的奇迹了!

其四,宇宙只能要么膨胀、要么收缩吗?
5b4700032997d587bc5c

正如我们在前面已经指出的那样,宇宙空间不可能在宇宙常数或物质引力的直接作用下发生膨胀或收缩,除非它们排斥或吸引的是空间中的物质。宇宙间的物质在宇宙常数的斥力及物质本身引力的共同作用下,可能会获得暂时的平衡。但是这样一个暂时平衡的宇宙显然是不稳定的,因为只要有一个适当的扰动,宇宙就可能失去平衡,物质会在斥力或引力的作用下要么飞散,要么聚拢。但这一分析却只能适用于大爆炸产生的尺度有限的宇宙。可是如果宇宙空间是无限的呢?如下的结论应该是可以被我们接受的:在一个无限均匀且各向同性的空间中,任意一点在任何方向上所受到的物质引力或暗能量(如果真的存在的话)斥力虽然均为无穷大,但其合引力或合斥力却都必将为零。正因如此,所有的星系才可能自由自在地悬浮于这个广袤无垠的宇宙空间之中。也正是这样的宇宙才可能是一个真正没有中心的宇宙,才会是一个总体上既不会发生塌缩也不会发生膨胀的宇宙。

其实,宇宙空间的特性到底是什么,大爆炸理论始终没有讲清这一关键问题。比如,宇宙空间似乎有极大的刚性,因为它既允许光波以光速在其中传播,同时又能强制携带星系随着空间的膨胀而做高速的加速或减速运动。但另一方面,它却又能允许星系在空间中好像没有任何阻力一样自由地穿行,而这样的例子在宇宙空间中竟然俯拾皆是。比如,我们的银河系就随着本超星系团等以每秒600千米的速度向一个巨引源的方向运动。

看来,大爆炸理论赋予宇宙空间的这一特性比已被人们逐渐忘却的“以太”还要神奇。因为空间在显示其极大刚性(或几乎不存在任何阻力)的同时,竟然可以不用像“以太”那样,需要对物体运动速度的大小做任何相互矛盾的限制(从零速到超光速)。
回复

使用道具 举报

发表回复

您需要登录后才可以回帖 登录 | 立即注册

本版积分规则

QQ|申请友链|关于我们|联系我们|版权声明|Archiver|手机版|小黑屋|外空网 ( 粤ICP备16075725号  

Copyright 2013 最新最精彩-社区论坛 版权所有 All Rights Reserved.

Powered by Discuz! X3.4 Copyright
© 2001-2017 Comsenz Inc.    All Rights Reserved.

QQ|申请友链|关于我们|联系我们|版权声明|Archiver|手机版|小黑屋|外空网 ( 粤ICP备16075725号  

GMT+8, 2018-10-22 01:19 , Processed in 0.306017 second(s), 36 queries.

快速回复 返回顶部 返回列表