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大爆炸理论与相对性原理之间的不协调性

我们必须坚信宇宙间任何事物是自然客观存在的，宇宙间任何事物（包括物质和意识）是永恒发展变化的；大自然之谜是可以被认知的，是有解的；坚持问题导向，由问题本身引导研究方向和路径.物理基础问题研究必须与哲学基础问题研究紧密结合，理论研究必须紧贴事实本身，理论最终必须经受事实的检验.

1.大爆炸理论与物理学定律之间矛盾

大爆炸理论认为在大爆炸初期，没有时间和空间，根据广义相对论也就不存在物质，能量守恒定律认为能量是不可创造，质量守恒定律认为质量是不可创造，电荷守恒定律认为电荷是不可创造，大爆炸理论认为能量、物质（质量）、空间、时间已经被一个无限小的点爆炸创造，并且是在四大皆空发生的，而且宇宙现在加速膨胀，显然能量在增加，大爆炸理论和能量守恒定律、电荷守恒定律等物理规律是不相容的.有人认为任何守恒定律都是有条件的，为什么应该要求大爆炸模型满足那些守恒定律？任何理论模型（包括广义相对论和粒子物理标准模型）也都是有条件的，如果他们在某些情况下不适用，就对它们进行修改啊.如何修改？

现代物理学认为物质之间有四种相互作用，可是大爆炸理论没有提及大爆炸是何种相互作用.现代物理学中的暗物质与暗能量类似于十九世纪的以太.

现代物理学的两大理论是标准模型和广义相对论．前者利用量子力学来描述亚原子粒子以及它们所服从的作用力，而后者是有关引力的理论．很久以来，物理学家希望合二为一，得到一种“万物至理”--即量子引力论，以便更深入地了解宇宙，包括宇宙是如何随着大爆炸自然地诞生的．实现这种融合的首要候选理论是超弦理论，或者叫M理论--这是其名称的最新“升级版”，M代表“魔法”（ｍａｇｉｃ）、“神秘”（ｍｙｓｔｅｒｙ）或“所有理论之母”（ｍｏｔｈｅｒ ｏｆ ａｌｌ ｔｈｅｏｒｉｅｓ）．宇宙真的是在不断膨胀吗？宇宙真的是由一次热大爆炸中形成的吗？有证据表明，在最初的时刻，宇宙经历了又一次的巨大爆炸，称为膨胀，这样宇宙中的最大星体就起源于亚原子量子态的绒毛微细结构.这一膨胀的根本物理原因是个谜.Sloan 数字寻天项目是利用美国新墨西哥州的ApachePoint观测站2.5米的天体望远镜来观测可见宇宙的实验.该项目完成对整个天空四分之一的系统测绘任务后，产生详细的图像，确定一亿个以上的天体的位置和绝对亮度，将在某种程度上阐明膨胀之谜.该实验还将测量距100万多个最近星系的距离，通过一个比我们到目前探索大100倍的体积，给出宇宙一个三维图像.最后，使我们前所未有地了解到可见宇宙边缘的物质分布情况.这会提供质量密度中原始波动情况，膨胀的结果应该是这样.如果自然界的4种力量事实上是在几百万度以下表现为不同形式的一种力，那么大爆炸时期温度极高、密度极大的宇宙中，重力、强力、粒子和反粒子之间就没有什么区别了，爱因斯坦的物质和时空理论是以更普通的水准点为基础，因此无法解释宇宙初始时炙热的弹丸之地是如何膨胀成今天我们看到的景象的，我们甚至不知道宇宙为什么充满了物质，根据当今物理学的看法，早期宇宙中的能量应该产生了数量相当的物质和反物质，之后它们会互相湮灭，而某些神秘而作用巨大的物理过程使天平倾向了物质，于是足够的物质产生了充满星球的星系.幸运的是，初期宇宙还留下了一些线索，一个是宇宙微波本底辐射，这是大爆炸的余辉，几十年来，不管天文学家从宇宙的哪个角度测量，这种微弱的辐射都是一样的，天文学家相信，这种统一性说明，大爆炸是伴随着比光速还快的时空膨胀开始的.宇宙学观测表明宇宙是膨胀着的.通过对微波背景辐射和宇宙大尺度结构等的观测，宇宙的历史可以追溯到极早期发生的大爆炸.我们所知的基本物理，比如广义相对论和粒子物理标准模型，在那里都不适用.为理解宇宙起源，需要了解大爆炸时期的基本物理量.

1905年爱因斯坦在狭义相对论中指出：“大家知道，麦克斯韦电动力学——象现在通常为人们所理解的那样——应用到运动的物体上时，就要引起一些不对称，而这种不对称似乎不是现象所固有的.比如设想一个磁体同一个导体之间的电动力的相互作用.在这里，可观察到的现象只同导体和磁体的相对运动有关，可是按照通常的看法，这两个物体之中，究竟是这个在运动，还是那个在运动，却是截然不同的两回事.如果是磁体在运动，导体静止着，那么在磁体附近就会出现一个具有一定能量的电场，它在导体各部分所在的地方产生一股电流.但是如果磁体是静止的，而导体在运动，那么磁体附近就没有电场，可是在导体中却有一电动势，这种电动势本身虽然并不相当于能量，但是它——假定这里所考虑的两种情况中的相对运动是相等的——却会引起电流，这种电流的大小和路线都同前一情况中由电力所产生的一样.”

2.大爆炸理论与相对性原理之间的矛盾

尤.柴可夫斯基说过：“世界是个不对称的世界，单偏的世界.”一般讲，物理学总是使用一些具有明确的物理意义并且可观测的所谓特性参数来描述对象本身相应的外形状态,这些参数统称为状态参数，如力学体系中的位置、速度、转角；电力系统的电流、电压、电感、电容；化学热力学系统中的克分子数、温度、压力、流量等，而对象自身依赖于状态参数的一些内在特性，则是由所谓的状态函数或特性函数来表征，这种函数之所以叫做状态函数，是它们在某一时刻的值仅依赖于系统在那一时刻的状态，而不依赖于过去的历史⒚工程技术人员在许多情况里都采用这些状态函数以及描述它们的变数，拉格朗日函数、哈密顿函数或能量、作用量等以及热力学、化工中的熵、焓……等等都是状态函数，而且从功能的角度来考虑，它们都可以在系统拉格朗日函数、作用量等的名目下予以统一.至于对象本身的运动规律，则是在人为的由各特性参数组建的参数坐标系中，特性函数所满足的运动方程来表写，至少这些方程当应是在人为工具式的以参考系统进行数学描述时改变的不变量，这个要求就决定并且引导我们如何去选择适当的参考系本身，这就是常说的相对性原理以及经常涉及到的考虑保证运动方程不变的坐标变换群的由来

Hubble 定律在宇宙中的任何一点（不止在地球上）进行观察都是对的，这正是宇宙没有中心的体现.宇宙学观测表明宇宙是膨胀着的，通过对微波背景辐射和宇宙大尺度结构等的观测，宇宙的历史可以追溯到极早期发生的大爆炸.为理解宇宙起源，需要了解大爆炸时期的基本物理量，可是根据相对论时间不能倒流，如何了解大爆炸时期的基本物理量？我们所知的基本物理，比如广义相对论和粒子物理标准模型，在那里都不适用，这显然与爱因斯坦的思想相悖（满足相对性原理的物理规律没有时间方向）.相对性原理认为，惯性系没有优越的速度.然而河外星系红移的发现表明，宇宙尺度上的现象具有优越的速度，如何理解这个问题？

时间在微观尺度上的可逆性和宏观尺度上的不可逆性可以用 Philip Anderson 的一句话“More is different”来回答.在广义相对论里，狭义相对性原理只是局部地成立的，更准确地说，广义相对论具有局部的 Lorentz 变换不变性.物理学就是探寻一般规律的科学，所以大爆炸理论显然不是最终的理论.

现实物理学是研究物质的结构、运动、状态及其变化规律的公理化理论体系.物理公设是关于物质、时空和相互作用的基本假设，它们是理论表述和演绎的逻辑出发点.现实物理学有五条基本公设.①物质：离散粒子的有限集合.②实粒子：质量守恒体积有限的弹性粒子.③实空间：布满粒子的三维欧氏空间.④实时间：独立于空间的单向变化参数.⑤相互作用：质量吸引和运动排斥.现实物理学的基本原理是客观性原理，它要求物理理论必须符合客观实在性条件.客观性原理是超越基本公设的普适性指导原则，它为物理理论提供自然观、认识论和方法论依据，并为物理公设的数学化提供范式基础.客观性原理并非空泛的哲学论点，而是具有实在内容的科学概念.客观性原理是现实物理学的核心，是贯穿理论的主线，是数学建模的基础.现实物理学的简单性和统一性都根源于客观性.只有理解客观性原理之要义，方能领悟现实物理学之精妙.