宇宙学批判与质疑：宇宙大爆炸和宇宙年龄138亿年是逻辑推理错误产物

前言：

人类是宇宙物质演化的结果，人的思维又反过来认识宇宙万物，是人的智慧和力量的体现。一个民族通过观测研究提出的宇宙观能被其他族群接受，是拥有软实力和话语权的表现。

现代宇宙学是拥有大型望远镜等观测设备民族的专利，其它族群都是受众和学生。

处于复兴阶段的中华民族正在努力学习西方科学。能够超过老师的，必定是善于学习、独立思考和有批判质疑精神的学生。

在看到宇宙学取得成就的同时，应当看到遗留的疑难问题不仅不少，而且都是相当重大的问题，不仅涉及自然科学，也涉及哲学。

宇宙学研究提出的一些新观念虽被多数学者认可但仍存疑惑，甚至业内人士也认为：“从目前已知的物理规律来看，已经到了‘不可思议’的地步”。 （[1] 何香涛，观测宇宙学，北京师范大学出版社，2007，78. ）

现代宇宙学研究得出的一些新奇认识，有可能是完全错误的。找到错误原因和解决途径，是对学生的考验，也是学生对老师最大的回报。

“宇宙大爆炸（或暴涨）”和“宇宙年龄138亿年”的说法已在科学界和广大民众中广为流传。它们是如何得出的？对还是错？

从以下分析可知，所谓“宇宙大爆炸”和“宇宙年龄138亿年”，是逻辑推理错误的产物！

1917年，爱因斯坦在设想宇宙万物相互吸引前提下，对宇宙物质的分布和运动提出两个假设：（一）宇宙物质分布在空间上是均匀和各向同性的。今天人们称之为“宇宙学原理”；（二）宇宙物质的分布是不随时间变化的。爱因斯坦宇宙模型是静态的。

1920年代，哈勃发现星系红移，确定宇宙正在膨胀，宇宙不是静态是动态的，第二条假设错了，爱氏承认是他一生最大错误。

广义相对论宇宙学中物质间存在万有引力，膨胀必定减速。对于不同宇宙物质密度，膨胀减速因子q₀不同，宇宙尺度因子的演化曲线也不同。

图1是宇宙尺度因子R(t)演化曲线图，引自美国科学院院士,诺奖获得者S.温伯格的名著（[2]S.温伯格.引力论和宇宙论－广义相对论的原理和应用，科学出版社，1980，543-549，558.）。此图也被国内多部宇宙学专著引用（[3] 俞允强，热大爆炸宇宙学，北京大学出版社，2003，p.31.）（[1] 126.）

图1中 ，膨胀减速的宇宙尺度因子演化曲线R（t）沿时间回溯， 一定会与时间轴相交于尺度R＝0的“奇点”。一个引力主导的物质系统的膨胀运动，只能以“大爆炸”或“暴涨”开始。所谓的“宇宙年龄”就是演化曲线与时间轴的交点到时间轴上“现在”坐标点的时间间隔。

图1.对应于不同减速因子q₀的宇宙膨胀模型。减速因子越大，回溯时间越短“宇宙年龄”越小。对于负的减速因子（即膨胀加速），虚线所示的膨胀加速宇宙模型，演化曲线可不与时间轴相交于R＝0的“奇点”，就没有“宇宙大爆炸”和“宇宙年龄”的说法。（此图同时出现在文献[1]、[2]、[3]中）

宇宙有有限的年龄引出一系列令人困惑的问题。

北大俞允强教授指出：“宇宙年龄问题是宇宙学中非常重要、又非常令人困惑的问题。与50年前不同，今天的观测结果并没有在宇宙年龄上呈现出明确而尖锐的矛盾。实际上，今天的矛盾是潜在的，但却是深刻的”。([4]俞允强，宇宙年龄问题上的疑难，物理，1998，27（5)：259-263.）俞教授虽然感到“宇宙有有限年龄曾使人们感到难以接受”，但演化曲线沿时间回溯必定会与时间轴相交，迫使他认可“今天宇宙的年龄有限大是不可避免的结论”。（[3] 34）

从哈勃发现星系退行现象并由此计算“宇宙年龄”以来，宇宙学一直处在宇宙年龄竟然小于恒星年龄的纠结之中。

2000年，天文学家又测出天秤座中编号HD140283被称为瑪土撒拉的恒星年龄长达160亿年，比宇宙年龄还老。

现代宇宙学百年研究史中，宇宙年龄问题上的激烈争论频繁出现！

宇宙由大爆炸或暴涨产生，也是一个困惑理论界的问题。北师大天文系何香涛教授对宇宙暴涨“在10^-35~10^-32s期间，宇宙尺度增大了10⁴³倍…从目前已知的物理规律来看，这已经到了‘不可思议’的地步…这是一个非常值得思考的问题，也是一个非常困难的问题，它不仅涉及自然科学，也涉及哲学，这类极端的问题有待科学家们今后去解决”（[1] 74-77.）。

“宇宙年龄”和“宇宙大爆炸或暴涨”是现代宇宙学无可回避的理论疑难。据本文以上分析，“大爆炸”和“宇宙年龄”疑难就是演化曲线回溯会与时间轴相交于“奇点”所致。

那么，什么情况下演化曲线回溯不会与时间轴相交呢？

温伯格书中曾指出：对于膨胀减速，即减速因子q₀为正值的演化曲线沿时间回溯必定与时间轴交于奇点；反之，减速因子q₀为负值（即膨胀加速）的演化曲线沿时间回溯则可不与时间轴交。（[2]546）

图1中的虚线是膨胀加速的演化曲线，沿时间回溯可不与时间轴相交。此种情况下，“宇宙从无限小奇点中大爆炸产生”的说法就不再成立。“宇宙年龄”138亿年的说法，也就没有了根据！

1998年，天文观测发现宇宙膨胀加速而非减速，对宇宙学带来巨大冲击。

“膨胀加速，斥力来自何方？”成为宇宙学必须回答的问题。

西方宇宙学将寻找“宇宙斥力”的眼光集中在“暗能量”、“宇宙学常数”、“空间膨胀”此类没有物质载体的概念上，但物质间相互作用仍然只有引力没有斥力，演化曲线仍不能避免与时间轴相交于“奇点”。

图2是引入“暗能量”后宇宙膨胀演化曲线（[1]113.）。物质之间相互作用仍只有吸引。靠“暗能量”排斥作用，演化后期膨胀加速；演化初期物质密度大，吸引作用大于“暗能量”排斥作用，膨胀减速，演化曲线回溯仍不能避免与时间轴相交。

图2. 引入“暗能量”后宇宙膨胀演化曲线R（t）（[1]113）

宇宙学这一疑难的根源来自回溯中出现“奇点”。要避免“奇点”出现，只有宇宙物质间相互作用既有相互吸引的引力，也有强度与之相当的相互排斥的斥力，膨胀始终加速的宇宙演化曲线沿时间回溯才不会与时间轴交。

近代科学从牛顿《自然哲学的数学原理》开始，物质间的引力被赋予“万有”的属性。牛顿和爱因斯坦的理论均属物质间只有吸引没有与之相当排斥的理论。然而，“真正的物质理论应当给于排斥和吸引同样重要的地位，只以吸引为基础的物质理论是错误的，片面的，不充分的。”（[5]恩格斯，自然辩证法，北京：人民出版社，1961，203）――物理上，一个只有引力没有与之等当斥力的引力理论，被用于宇观尺度，就一定会出现“引力矛盾”，这是牛顿时代就知道的。

之后的博文中将介绍：一个“物质间排斥和吸引作用有同样重要地位”的宇宙，其演化曲线回溯不会与时间轴相交于“奇点”。

 既然观测已经证明宇宙膨胀是加速的，“宇宙从无限小奇点中大爆炸产生”的说法就不再可信。所谓宇宙年龄138亿年的说法，也就没有了根据！

结论是：从宇宙膨胀反推得出宇宙从“奇点”中大爆炸产生，宇宙年龄138亿年，是逻辑推理出错的产物！

霍金因宣传“宇宙大爆炸”在新的形式下支持了“创世说”，罗马教皇跪着给他授勋。宇宙演化不从大爆炸开始，教皇发的这枚勋章将失去光亮；最近又开始露头的“科学的尽头是神学”的说法，也少了一根支柱。