宇宙学是当前正处于探索阶段的前沿科学。经百年发展构建起“大爆炸宇宙学”。

    大爆炸宇宙学传入中国，“宇宙于138亿年前大爆炸形成”的说法已家喻户晓。

    但中国科技大学天文系蔡一夫、朴云松和中国科学院高能所张新民三位老师指出：“无论是热大爆炸学说还是暴涨学说，都假设我们的宇宙来自于一个时空的奇点，而这一奇点的物理性质到底如何，是否存在正确的数学描述，这些都是尚未得知的物理难题。因此，宇宙学研究还远远没有到宣称收获的时候，恰恰相反，这应该还只是一个更为成功理论的初章”。（蔡一夫、朴云松、张新民，现代宇宙学简史，现代物理知识，2015，27(5)：26-30.）

    北大俞允强教授指出宇宙学中存在“年龄矛盾”，“膨胀加速，斥力来自何方？”、“反物质在哪里？”、“用暴涨解释超视界均匀性，用什么证实暴涨确实发生过？”等“更深邃的未决疑问”。破解这些矛盾、疑难和悖论，是建立一个“更为成功的理论”，需走的第一步。

    本文逐一阐述这些矛盾和疑难如何产生及破解的思路。

 （一）第一个是“年龄矛盾”。

    哈勃观测到星系谱线红移，确定宇宙在膨胀。沿时间回朔就得出：宇宙是从“时空奇点”中“大爆炸”产生。得出宇宙年龄為138亿年。最早测得的哈勃常数H0计算的宇宙年龄只有20亿年，比地球年龄还小。之后不断修改H0值，年龄增加到了138亿年。但仍发现有年龄160亿年的恒星。

    年龄问题让俞教授十分困惑：“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……宇宙有有限年龄曾使人们感到难以接收……但今天宇宙的年龄有限大是不可避免的结论”（俞允强，热大爆炸宇宙学，北京大学出版社，2003，p.34）

    宇宙年龄有限大，不是不可避免的！

    描述星系运动，需测量星系的位置、速度及加速度。知道加速度，就知道了动力源，对系统的运动学演化是关键。

    但哈勃在没有测得加速度情况下，主观认定膨胀是减速的。 膨胀减速，沿时间回朔演化曲线必定与时间轴交于“宇宙尺度”为零的时空奇点，导致出现一系列矛盾和悖论！

    宇宙膨胀加速，沿时间回朔演化曲线就不会与时间轴交，“宇宙年龄”可以无限。（見图一）

        图1.减速膨胀的演化曲线1，沿时间回朔必定与时间轴交于尺度为零的时空奇点；膨胀加速的演化曲线2，沿时间回朔不会与时间轴交。 

    哈勃测量众多河外星系的坐标、速度，没有实测加速度就主观认定膨胀减速，这样一个小小的逻辑错误，导致了“年龄矛盾”和”宇宙大爆炸”。

    1998年，观测发现膨胀加速！证实大爆炸宇宙学膨胀减速的设想错了！

 （二） 第二个疑难是：”膨胀加速，斥力来自何方？” 

      1998年，观测发现宇宙膨胀加速。“膨胀加速，斥力来自何方？”成为宇宙学必须回答的问题。

    用没有物质载体的“暗能量”解释？ ”喑能量”成物理学天空又一片乌云！

    牛顿和爱因斯坦理论均是“只以吸引為基础，无与之相当的排斥”。质量相互作用必须在更大范围内有自身完全抵消的可能。质量相互作用应该和库仑相互作用类似，既有吸引又有与之相当的排斥。即牛顿万有引力定律

F（r）＝－G m1m2∕r2（1）

应该推广为

F（r）＝ ± G m1m2∕r2（2）  

     复旦大学倪光炯老师在他2003年出版的《高等量子力学》书中有一节‘反引力和宇宙学’。他根据量子力学原理，认为在包含正、反物质的体系，万有引力定律具有式（2）形式。式中m1，m2為引力质量，若正物质引力质量为正，反物质引力质量为负（或反之），则同类物质相吸、异类相斥。并从量子力学角度讨论了宇宙中的反物质，认为宇宙中的物质和反物质的数量应该相等。

    在既有吸引又有“与之相当排斥” 的物质体系中，宇宙（实则是总星系）中将出现“宇宙负压强P”，令这个包含正反物质的物质系统膨胀加速。

    所谓的“暗能量”就是正、反星系团间的斥力势能。

    由计算可知，该斥力势能可将远处星系的退行速度加速到接近光速。

    以上关于引力定律的推广需要实验或观测证实。关于正、反物质相斥的实验至今尚无结果；幸运的是，宇宙学的深空观测告诉我们：宇宙中有等量反物质，正反物质之间同类相吸、异类相斥。

 （三）第三个疑难“反物质星系在哪里？”   

    粒子物理学中，正反粒子是对称的。对称性要求宇宙中的正反物质数量相同。

     ”光学观测不能区别正、反物质…能让我们判断是否有反物质天体的重要根据是正反粒子相碰湮没释放出特征性的伽码射线…这种观测已从太阳系、银河系延伸到本星系群之外。天文学家已肯定，在我们周围10Mpc范围内没有反物质星系…可是，如果反物质星系与正物质星系区的界面离我们太远，湮没现象可能因太微弱而没有被观测到。因此，今天的回答还不十分确切……在理论家看来，10Mpc范围内没有反物质星系，几乎等于肯定了全宇宙没有反物质星系。”（俞允强，热大爆炸宇宙学，北京大学出版社，2010年，99～111. ）

    10Mpc范围内没有反物质星系，那就把观测視线向更远处延伸寻找。

    太空望远镜对遥远星系的红移进行了巡天观测。这些巡天通常都选取若干方向上很小天区内的星系作为样本，巡天达到前所未有的深度。得到的结果是令人惊讶的。     天文学家发现星系表现出在空间上很强的成团性。更出乎意料而令人难以理解的是，星系密集的峰的出现似乎存在规律性，或者说星系密集区与我们的距离似乎是周期性的。图2中显示的是样本中任意星系与我们距离的分布。虚线标出了128Mpc整数倍的位置，观测达到了1000Mpc（约32亿光年）远处。

 图2. 星系密度在相距128 Mpc整数倍处呈现明显峰值的现象。

      可以看到，星系分布在128Mpc整数倍处呈现明显的峰。“这种星系红移分布的规则性目前任何模型或理论无法解释。加州大学伯克利分校著名天体物理学家Davis说：‘如果星系分布的确是周期性的，我们对早期宇宙的了解可以说比零还少。’……如果这种周期性的确存在，目前标准宇宙模型的基本观念必然要发生重大变化，这是不少宇宙学家所相信的。”（邓祖淦,夏晓阳. 星系形成和宇宙的大尺度结构－－观测对现有理论提出严重挑战，物理，1992，21(2):88-95.）。

    对图2中星系密度有规律的疏、密等间距分布现象，合理的解释是：这些尺度达到128Mpc的超星系团是相间分布的正物质和反物质超星系团，因“同性相吸，异性相斥”，出现中心区密集、交界区密度稀疏现象。除此种解释之外，其它任何模型或理论无法解释。

    这一观测发现为下列认识提供了观测证据：（一）我们的宇宙由正、反物质超星团交叉分布组成，反物质星系团与我们的距离远超10Mpc；（二）正、反物质“同类相吸，异类相斥”，它们相间分布产生的”宇宙负压强P”令正、反超星系团分离，因而宇宙整体在加速膨胀。

 （四）用暴涨解释超视界均匀性，用什么证实暴涨确实发生过？

    微波背景辐射观测到了超视界均匀性。宇宙学用猜测性的暴涨解释超视界均匀性：“早期宇宙在10^-35～10^-32s期间，宇宙尺度增大了10⁴³倍”。“在10^-35s以前，宇宙的各个部分所占有的空间小于一个粒子元的空间，都可以膨胀成整个宇宙…从而实现了均匀化和各向同性的要求…从目前已知的物理规律来看，这已经到了‘不可思议’的地步” （何香涛，观测宇宙学，北京师范大学出版社，2007，74-77.）。

     在正反物质共存的宇宙中，物质间相互作用从互相吸引变成了既有吸引、又有排斥，总体上相斥的状态。这团由星系为分子的总星系“气体”内部具有负压强，在膨胀过程中出现的密度不均匀性，内部的“负压强”就起到自动调节作用。哪里物质稀疏了就会有物质自动填补过来，不均匀自动被抹平。形成的整体结构，就有可能超视界均匀。超视界均匀性由G值在宇宙中的一致性保证。

     上面是对宇宙学四大疑难的解读。宇宙学曾经存在的“加速膨胀的斥力来自何处、宇宙整体上为何超视界均匀、空间平坦、反物质星系在何处、宇宙年龄小于恒星年龄”等疑难被解除。

     对于正、反物质，引力、斥力共存的宇宙，“引力质量”与“惯性质量”不再等当。广义相对论不再适用于宇宙演化。

     宇宙（总星系）仍从伽莫夫的那团粒子气团开始（伽莫夫粒子气的由來仍是亇谜）。但不是大爆炸快速膨胀然后减速，而是在正反物质间的引力、斥力下缓慢的分离、膨胀。

    星系合并生长，终于形成分离的正反物质超星系团，宇宙整体加速膨胀的演化过程将在引力、斥力共同作用下进行。

    我们的银河系位于一亇正物质超星系团中，它的直径达到4.2亿光年，周围是反物质超星系团。总星系（可观测宇宙）中，这样的正、反物质超星系团约有30万个！

    最近投入观测的詹姆斯·韦伯太空望远镜在早期宇宙中发现的三个星系，其中充满了令人意想不到的古老恒星。这类观测现象在“大爆炸宇宙学”理论框架下很难解释！

     期望我国专业宇宙学家们比西方同行更早提出“更為成功的宇宙理论华章”。