宇宙加速膨胀?宇宙学家:加速膨胀是相对,减速膨胀是绝对
2021-10-28 14:40:18
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宇宙暴涨理论随着三位科学家发现了“宇宙加速膨胀”而进一步刷新了人们的认知。索尔·珀尔马特、布莱恩·施密特、亚当·里斯等三位科学家因为“透过观测遥远超新星而发现了宇宙加速膨胀”,共同荣获2006年邵逸夫天文学奖与2011年诺贝尔物理学奖。他们通过研究和观测得出了惊人但却相同的结果:大约50颗遥远的Ia超新星,它们的星光似乎比预期的要暗。这一结果与科学家事先的预期完全相反,因为如果宇宙膨胀越来越慢的话,超新星应该显得更亮才对,但随着超新星被所在星系裹挟着,以越来越快的速度相互远离,它们的亮度也会越来越暗。结论:宇宙膨胀非但没有越来越慢,反而恰恰相反——宇宙膨胀在加速。

这个出人意料的发现使许宇宙物理学家们措手不及,因为这是为现代宇宙学所难以解释的,但问题出来后,现代科学理论大家们总有其应对的办法,采取了惯常的办法:当一种现象不能解释时,就用一种假设的物理因子进行填充式的解释。基于此,他们提出了暗能量与暗物质说,假设暗能量是一种充溢空间的、增加宇宙膨胀速度的难以察觉的能量形式,并煞有介事地计算出了暗能量占据宇宙约68.3%的质能,同时认为27%的宇宙是由暗物质组成的。在他们看来,虽然暗能量和暗物质都因不会吸收、反射或者辐射光,而无法直接使用现有的技术进行观测,但暗能量假说是却成为了当今对宇宙加速膨胀的观测结果的解释中最为流行的一种。但问题是:宇宙加速膨胀说是正确的吗?

 

(一)宇宙膨胀的根本原因在于能量不断转化物质并进行空间占位

统一信息论认为,由于物质是基于能量子的集合而成,宇宙之所以能成为宇宙,一切的一切都是基于作为宇宙原始始基的能量子而形成的。宇宙的形成主要分为四个环节:能量子——极限粒子——微观粒子——宏观物质。其中,能量子和极限粒子是宇宙万千世界和千变万化的最基础的根源所在,宇宙的演化和膨胀完全基于此。由于宇宙开初充满着巨大能量,所以必然会通过能量子合成极限粒子并占据空间的方式而迅速膨胀,期间也有极限粒子分解成能量子而收缩空间(所谓的吸引力和斥力实际并不存在,只是一种空间收缩和膨胀的外在假象),但总体空间膨胀大于收缩,这导致了所谓宇宙大爆炸(宇宙暴涨)。

宇宙膨胀的根本原因在于能量子不断转化为各种物质(先转化为极限粒子再组合各种物质),并通过物质占位形成空间造成的(不存在没有物质的空间,空间就是物质实体占位)。在这种情况下,只要宇宙仍然分布着足够的能量,使其合成物质空间的总量足以抵消因物质分解引起空间消融的总量,就能使宇宙保持膨胀状态。从各种情况分析来看,由于物质实体相对稳定,其分解成能量子的速度量相对较低,故目前的宇宙3K背景辐射仍然可以使得宇宙有足够大的膨胀速度,而根本不需要暗能量。宇宙膨胀是整体性的全面性的,宇宙每个区域都在进行膨胀,由于相邻区域的膨胀速度将相互叠加,较远区域的将相对会获得多重叠加效应,必然使得距离相对遥远的区域比近距离区域获得相对更大膨胀速度,再加上球体宇宙的每个区域都存在以自己为中心的膨胀呼应效果,必然导致整个宇宙围绕宇宙中心进行高速运转,这样就会进一步加大远距离天体的远离速度。不过,宇宙内部的相互远离速度只是局限于宇宙球体内部的,而不会从根本上影响宇宙的整体尺度,因为宇宙的膨胀速度只取决于宇宙边缘的扩张速度。

(二)宇宙以近2倍光速进行膨胀

极限粒子有一个极为重要的性能特性——当量完全相同而性能质量相反的极限粒子接触后造成“湮灭”。由于这个原因及宇宙初始分布的各向同性和均匀性,宇宙在大爆炸初期造成了极为普遍的“湮灭”现象。因此,宇宙初期往往会造成两种极限粒子分布两个各自不同的区域的情况,仅有少数性能质量相反的极限粒子融合的到性能质量相异的区域中,以形成“物以类聚”现象,宇宙便基本上形成了这样一种模式:绝大多数同性极限粒子分布在同一区域中,又由于同性极限粒子合成同性极限粒子后,它们之间又会合成更多的同性极限粒子。这样,两个不同区域的极限粒子就会呈现几何级数增长,而极限粒子的形成是以最小的普朗克时间内造成的。这样,当宇宙中充满大量游离的能量子的时候,理论上,宇宙将会在这两个不同区域以光速合成极限粒子,并由此造成在这两个不同的区域中以光速膨胀。事实上,由于自然科学已找到了宇宙3K辐射背景,就说明了宇宙仍然含有大量的游离的能量子,这就为造成在这两个不同区域的光速膨胀提供了足够的能源。

宇宙整体上会出现两种相对立的态势。一方面,由于宇宙诞生时存在各向同性和均匀性特征,而这两种性质相反的极限粒子将基本分处两个不同的区域内,这就会造成了以宇宙奇点为中心的各个方向上的空间光速膨胀;另一方面,由于宇宙内也存在大量的因极限粒子分解而形成的空间收缩现象,且随着实在物质的不断增加,其空间收缩速度也在不断加快,这使宇宙空间的膨胀速度会相应降低,但这种收缩现象目前相对于膨胀还是非常小的。基于此,宇宙将会出现膨胀与收缩并存的情况,但相对而言,能量子一旦集合形成实体性质的极限粒子,一般情况下是不容易分解的,或者说因实体物质分解所导致的宇宙收缩速度,要远小于因能量子合成实体物质所导致的宇宙膨胀速度。因此,在整个宇宙的相对方向上,由于速度的叠加,宇宙应该以略小于2倍光速的速度进行膨胀(如图)。

(三)宇宙膨胀速度逐渐递减直至形成稳恒态

理论上,加速膨胀的情况只有在宇宙不断获得越来越多的外来能量情况下才可能发生,但我们已根本上排除了多元宇宙论这种形而上的假设,故宇宙应该是封闭而孤立的,在“奇点”能量恒定的情况下,宇宙膨胀虽然在某个时间段内有可能会出现加速或减速加速交替进行的情况,但宇宙膨胀速度总体上只能递减的。

由于光速是恒定的最大速度值,宇宙在相对方向上应该以2倍光速膨胀的速度应该是稳恒的,但宇宙膨胀的这个速度只能在宇宙的边缘上才能获得最大值,主要原因在于:由于宇宙中心到宇宙边缘的物质质量密度逐渐降低,而宇宙边缘物质质量密度最低,其分解极限粒子的速度也就最低,膨胀速度自然最大,故宇宙膨胀速度应该是按照从宇宙中心到宇宙边缘逐渐加大的。事实也是如此,哈勃常数就是一种按照距离远近确定的速度增加值。欧洲航天局于2013年3月21日宣布,根据普朗克卫星的测量结果得出新的哈勃常数值为67.80±0.77(km/s)/Mpc(Mpc表示百万秒差距,大约为300万光年),即在每增加300万光年的距离上(或每过300万年),星系远离地球的速度增大67.80±0.77千米每秒。而上述科学家所得出的宇宙膨胀速度加速的结论,是通过对来自距地球7 0 亿光年到1 0 0 亿光年远的1 4 颗超新星的光进行分析后获得这一发现的。实际上,这么遥远距离的星系退行速度较大本就是一个非常正常的现象,这其实只是证明了哈勃定律(来自遥远星系光线的红移与他们的距离成正比),问题仅在于:这些天文学家因为没有搞清楚宇宙在相对方向有一个最大膨胀速度,即近2倍光速的稳定值,而只是凭借上述某个单方面观测单纯得出了宇宙膨胀速度加快的结论。理论上应该是这样的,虽然宇宙内部每个天体相互远离的速度会随着距离的增加而相对增加,但这种远离速度却是被限定于宇宙边缘膨胀速度以内的,即使说:无论宇宙内部星体相互远离的速度有多大,总是要小于宇宙边缘即整个宇宙的膨胀速度的。而宇宙的膨胀速度与内部星体相互远离的速度无关,只能取决于宇宙边缘的膨胀速度。

宇宙膨胀需要以不断有大量能量子合成极限粒子为代价,而随着时间推移和宇宙的不断膨胀,能量子的分布密度也会相对越来越少,这就导致了所谓的宇宙背景辐射的温度逐渐降低,以至于降低到目前的3k背景辐射。但是,由于能量子合成极限粒子的速度总是以光速进行的,故即便宇宙背景温度很低,也还是会在宇宙球体的相对方向上以2倍光速膨胀,不过这种情形不会持续太久,如果宇宙没有其他持续不断的能量供应,其最终将会因游离能量子的不足而使膨胀速度不断降低,特别是当宇宙背景辐射温度降低到接近0k时,宇宙将迅速降低膨胀速度,及至完全停止膨胀。因此,宇宙的整体膨胀速度不仅不会增加,反而会是递减的。根据计算,宇宙将最晚将在58亿年后停止膨胀,进入既不膨胀也不收缩的稳恒态。

统一信息论时空观及其宇宙稳恒膨胀理论虽然也认为宇宙会存在大量的暗物质与暗能量并认可它们也会导致宇宙膨胀,但却认为造成宇宙膨胀的主要根源并非是暗能量,而主要是正来自于宇宙到处分布的大量正能量,从而否定了暗能量假设对宇宙膨胀的主要支撑作用,这使其显得更为合理客观一些。事实上,也有很多科学家质疑宇宙加速膨胀的观点。2015 年 6 月 3 日,有一个研究小组根据新的统计研究,质疑了“宇宙加速膨胀”的结论,并发表于《科学报告》杂志。英国每日邮报报道,2016年10月,英国科学家指出,科学家通过观察宇宙中超新星,结果表明暗能量促使宇宙加速膨胀是不可靠的。可见,立论基础不同就会导致不同研究情况,而这种情况甚至会影响观测效果的,现代宇宙学之所以认为宇宙在加速膨胀,并认为加速膨胀的根源在于暗能量,主因是他们不无法通过已有的理论解释远距离天体彼此加速远离的这一现象,而用假设的方式硬性加入,这不可避免地会带来认知上的负面作用。错误的根源不在宇宙,而在于错误的立论基础和相对视角的误导。

如果宇宙2倍光速膨胀速度以及138亿年龄被被最终证实,那么宇宙目前的空间尺度将约为270亿光年(全文参阅《紫薇星明》)。

 


 
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