认识宇宙（之三）没有初始“大爆炸”，无须“暴涨”和“暗能量”的宇宙

0. 前 言

“C宇宙模型”的物理图像简单而又清楚。在这个模型中，总星系膨胀及加速膨胀的原因就是存在“异性相斥”的牛顿相互作用。“C宇宙模型”无须求助于必然导致时间起点、物质密度无穷大的初始“大爆炸”。也无须引入神秘又无法观测证实的“暴涨”。也没有“暗能量”的地位，因为我们知道加速膨胀的原因。

这个模型没有时间起点，有足够的时间容纳恒星及星系的演化，不存在“年龄矛盾”。

1. “C宇宙模型”不从一点中爆炸诞生

“标准宇宙学”模型推断宇宙从一点中爆炸产生。在宇宙诞生时刻其能量密度和温度都无穷大。物理上无法接受无穷大，不少人对这一图景很难接受。“标准宇宙学模型”是个减速膨胀的宇宙模型，将演化曲线沿时间轴回溯，必定会与时间轴相交（参见上篇博文图1.之曲线2，此时宇宙半径R=0）。这样的宇宙从一点中爆炸产生是不可避免的，因此无法避免这种无穷大困境。

造成这种困境的原因究竟是什么？

困境来自这是一个“只以吸引为基础的物质理论”，而无“与之相当的排斥”之故。――“真正的物质理论应当给予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。”^[1]

发现宇宙膨胀加速是观测宇宙学的重大发现，宇宙演化图景必将由此发生重大变化。其意义不亚于发现微波背景辐射。

“C宇宙模型”是个加速膨胀的宇宙模型，将演化曲线沿时间轴回溯，膨胀速率越来越小，演化曲线可能逐渐变得与时间轴平行（参见上篇博文图1.之曲线1），因而并非必定与时间轴相交。这时的早期宇宙相当于一团具有有限半径的气体团。不会再有‘宇宙从一点中创生’的结论。宇宙演化图景成为：宇宙中有这样一团具有半径R的气体物质团，缓慢地开始膨胀并逐渐加速，直到形成目前的形态。

陈方培老师在“‘宇宙大爆炸’在理论上的缺点和问题”的博文中也讨论了如何说明‘宇宙大爆炸’不可能存在：“因为只有da²/dt² < 0，宇宙才会从物质密度、温度和时空曲率都处于无穷大的状态开始膨胀，‘宇宙大爆炸’才有理论根据。而现在发现da²/dt² > 0而不是da²/dt² < 0，因此，‘宇宙大爆炸’就不可能存在了。”^[2]

C模型是个既有吸引又有“与之相当的排斥” 的物质系统，从一团包含正反物质的物质团开始，逐渐分离和缓慢地加速膨胀。它的‘宇宙半径’演化曲线与时间轴不相交，没有从‘一点’中诞生的问题。

2. “C宇宙模型”无时间起点，有足够时间容纳恒星及星系演化

“标准宇宙学”存在时间起点（此时的宇宙半径＝0），宇宙年龄就是从时间起点算到现在的时间。而“C宇宙模型”不存在时间起点，无所谓“宇宙年龄”。从开始膨胀至今经过的时间也要远大于标准宇宙模型的“宇宙年龄”。

“标准宇宙学”多次出现宇宙年龄小于恒星年龄的“年龄矛盾”。不断修改各项参数，“年龄矛盾”才得到缓解。但“孙子比爷爷老”的“年龄矛盾”仍不断出现。

 “C宇宙模型”有足够时间容纳恒星及星系演化，不存在“年龄矛盾”。

3. “C宇宙模型”无须经历“暴涨”

微波背景辐射观测到宇宙整体上超视界的均匀性。为解释这种均匀性于是用猜测性的暴涨理论来解释超视界均匀性。

宇宙视界的大小是随时间增大的。对于没有时间起点的“C宇宙模型”，宇宙整体上超视界均匀性疑难不再存在。时间无起点加上空间的平直性就意味着视界疑难和平直性疑难不存在。“暴涨”不再是必要的。

在“C宇宙模型”中，宇宙整体上的均匀性更多地是因为支配这一级宇宙运动的“同性相吸，异性相斥”的作用力具有自动调节大区域物质密度使其均匀的特性。

4. “C宇宙模型”就像正负离子组成的晶体，会有等间隔结构

在现有的标准宇宙模型中，确实无法理解超星系团分布的周期性现象。但在包含正反物质，万有引力和万有斥力同时作用的 ‘C宇宙模型’中，正反物质世界的基本组成单元（正、反超星系团），就像正负离子组成晶体那样的周期性等间距分布则是必然要发生的。

128Mpc相当于4.17亿光年。反物质星系与我们距离的尺度要以亿光年计！怪不得难以寻觅到反物质。从一团正反粒子混合的气体团到正反物质在“万有斥力”下分离，形成亿光年尺度的正、反超星系团，所需时间恐怕要以千亿年为单位了。

5. “C宇宙模型”能容纳氦丰度和微波背景辐射

宇宙中的氦丰度和微波背景辐射是“大爆炸”宇宙学的两个重要支柱。C模型能容纳这两个观测证据吗？陈方培老师在“能否建立一个既符合观测事实又不存在‘大爆炸’的宇宙模型?”一文中讨论了这个问题。

陈方培老师认为，对于宇宙中的氦丰度，一个寿命足够长的新宇宙模型，不用宇宙初期的氦合成，氦丰度也可能达到观测到的丰度。“早在1950年代，有些宇宙学者曾主张，宇宙中的氦主要是在各恒星内部合成…然而详细的计算表明，宇宙中观测到的氦丰度难以于10¹⁰年之中在各恒星内部合成。10¹⁰年是根据‘大爆炸’宇宙模型所算出的宇宙目前的大致寿命。对新的宇宙模型来说，宇宙至今已经历了无穷长的时间，氦在各恒星内部合成有着足够的时间。因此，主张宇宙中的氦主要是在各恒星内部合成的观点也有可能是对的。”^[3]

‘大爆炸’宇宙模型把微波辐射背景解释为宇宙早期光子退耦的‘遗迹’。 陈方培老师认为，除这一解释之外，微波辐射背景是可能有其它解释的。 “背景微波是由宇宙演化中产生的光子（包括创生光子和从原子等粒子辐射出的光子）逐渐累积而成，经过不断的‘碰撞’，最后将趋于热平衡状态。由于新模型时间没有起点，极早时刻与当今时刻可以相隔很长时间。这样，大部分光子气有足够时间，通过‘碰撞’而达到热平衡状态。因此，不用‘大爆炸遗迹’，而用另外的原因来解释微波辐射背景之可能性是存在的”。^[3]

“C宇宙模型”既然也能符合氦丰度和微波背景辐射，模型是否能够成立有赖两项基本假设－存在反物质星系与正反物质间相斥－获得观察与实验的支持了。

 

 

参考文献：

[1] 恩格斯，自然辩证法，曹葆华、于光远、谢宁译，人民出版社。1955.

[2] 陈方培，‘宇宙大爆炸’在理论上的缺点和问题。 http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=217228

[3] 陈方培，能否建立一个既符合观测事实又不存在‘大爆炸’的宇宙模型? http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=50914

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