宇宙演化概说

耄耋之年 2024-06-15 16:19:55

宇宙演化概说

杨玉鼎(邯郸)

作者观点提要

大道至简。宇宙演化,其势磅礴,各种天体变化和各种天文现象更是千姿百态,五彩缤纷,奥妙无穷,然究其本质和根源,则是组成物质的质量和能量之间的矛盾运动,只是其规模既宏大又精微,而且宏大和精微得我们不可想象。

多少年来人们一直在追寻组成物质的基础粒子,从分子,到原子,再到质子和中子,近些年又认为费米子和玻色子是构成物质的最基础的粒子,其实它们虽小,但和大恒星一样,都是物质的存在形式。蓦然回首,换个思路吧,就会发现,物质的最基本的组成就是质量和能量而已,小至最小的粒子,大至包含着许多星系团的宇宙,其最基础的组成概是质量和能量这两种成分。

正文

宇,指无限的空间,上下四方;宙,指无限的时间,古今往来。

在我国古代,对于宇宙,民众多习惯于“盖天说”的“天圆地方”,认为我们人类居住的地方是宇宙的中心,日月星辰都在绕我们旋转;而那些负责天文观测的官员多坚持“混天说”,汉代的张衡发明的混天仪,历代都是天文观测的重要工具。最晚宋代、元代的天文学家们,就已经从不同纬度天象观测中得出了大地是球形的结论,但这个结论却並未成为社会共识。

随着科学技术的进步、观测工具和手段的逐步升级,人类的视野宽阔起来。十五至十六世纪,随大航海时代的到来,人们逐渐明白了大地是圆的,是球形的,而称之谓地球。1543年天文学家哥白尼经观测认识到地球是绕太阳旋转的行星,而确立了日心说,虽然哥臼尼被教会杀害,但日心说还是成为了社会公众的共识。一直到二十世纪初,天文学家们才正式确定了“银河系”的概念,把银河系当作宇宙。此后又过了些年,天文学家们发现了许多“河外星系”,而且还发现,这些河外星系和我们银河系一起是由一次“宇宙大爆炸”生成的。于是,就把由这一次宇宙大爆炸生成的星系所在的区域叫宇宙,而且还想方设法地寻找宇宙的边界。正是这些年寻找宇宙边界的过程中,天文学家发现,在原认为是唯一的宇宙之外还有很多宇宙。

既然我们人类所在的宇宙不是唯一的,那么,我们也就只能称之为“我们的宇宙”了。

一,我们宇宙的范围

首先,我们要有一个宇宙尺度的概念。我们地球的平均半径是6371千米,太阳的平均半经是70万千米,地球到太阳的平均距离约为1.5亿千米。天文学家们把地球到太阳的平均距离定义为一个天文长度单位。但现在人们广泛使用的天文长度单位是“光年”,即光线以其每秒30万千米的速度一年时间所传播的距离,约合9.46万亿千米,约相当于6.3万个天文长度单位。

我们的宇宙,年令约为138亿年,尚处于“婴儿期”,在不断地膨胀中;它的半径,按现在一般看法约为465亿光年,也许更大,因为这是根据宇宙膨胀率的估计值和当时天文望远镜能看到的最远距离综合考虑确定的。

我们的银河系,年令约为100亿年,半经约8万光年,呈椭圆形截面的盘形,中心厚1.2万光年,有四条旋涡状旋臂。我们太阳系居于一条旋臂之内,到银河系中心的距离约为2.6万光年。太阳系绕银河系中心旋转,转一周约需2.5亿年。银河系,其质量约为太阳质量的1.5万亿倍,包括太阳在内,系内恒星的数量在1000亿到4000亿之间。

在我们的宇宙之内,按一般的看法,约有2万亿个如银河系这样大大小小的星系,但有人估计为20万亿个,更有甚者估计为200万亿个。它们几十个一组,叫星系团。许多星系团又组成星系网络。我们银河系是“室女座”星系团的一分子,而“室女座”星系团又是“拉尼亚凱亚”超星系团的一部分。

在星系之间还存在着许多由小行星、尘埃、气体等组成的星云、光和其它宇宙射线,还有广泛存在着的暗物质和暗能量。据天体物理学家们估算,人类目前能理解的物质只占物质总量的百分之四点九,暗物质占百分之二十六点八,暗能量要占百分之六十八点三。

二,我们宇宙的演化路线

我们宇宙里的所有天体都来自大约138亿年前由“奇点”产生的一次“宇宙大爆炸”。宇宙大爆炸后,逐渐生成了大量氢分子云团。在宇宙膨胀的初期,其密度还比较高的暗物质将急速流动的低温高密度气体分子流阻滞聚拢到一起,形成大大小小的气体分子云团,而且越是质量大的气体分子云团块,吸引力就越强,聚集的物质也越多,待其质量达到一个临界值时,一部分气体分子云团块,会因某种扰动的作用,未经“超新星爆发”就直接萎缩成黑洞;而另一部分气体分子云团块,会在其重力作用下,向中心集中和坍缩,外层物质的重力产生的巨大向心压力,使团块中心部位物质的压强、密度、温度急剧升高,启动氢聚变为氦的反应,并溢出部分“结构场能”;反应产生的热辐射压力与外层物质的重力产生的向心压力形成相对的动态平衡,以维持其稳定的状态,第一代恒星生成。

这里说的“结构场能”是个什么概念?无论哪一个层次的哪一种物质哪一种状态,构成物质的粒子都携带着一定的能量,这些能量都有自己的场,正是这些能量场的相互作用,使粒子间保持一定的距离和相对的运动速度,从而相应地形成该物质的稳定结构。所以,我就将与该物质的结构和状态相应的、构成该物质的粒子所携带的量子态的能量定义为“结构场能”。当物质的结构和状态发生变化时,其“结构场能”就会发生相应的增减。一个电子从高轨道跃迁至低轨道会释放一个光子,是最简单的例子;原子的聚变、裂变和衰变过程中产生的能量,都是由“结构场能”的减少而溢出的能量。

现代恒星的平均质量大约为太阳质量的0.4倍,而第一代恒星的平均质量为太阳质量的10倍以上。因此,与现代恒星相比,第一代恒星中心部位的核聚变,其反应区域要大得多,激烈得多,快得多,因此恒星寿命也短得多,一般只有几百万年。

第一代恒星中心部位能参与核聚变反应的氢一旦消耗完,核聚变反应就停止,热辐射压力没了,平衡被打破,外层物质就以近于光的速度向中心坍缩,中心部位的物质受到冲击和挤压,压强、密度、温度瞬间剧烈升高,引起更为激烈的核聚变反应,产生巨量热能;同时坍缩的物质被反弹,反弹的物质与还在向内运动的物质相互碰撞、摩擦,也产生了大量的热,于是就形成“超新星大爆发”,外层物质被炸,散射出去,留下中心部分被压缩的物质,按质量从少到多排列,依次会成为第一代“白矮星”、“中子星”、“黑洞”等天体。

第一代天体会继续演化,相互碰撞而合并,並在这些演化的过程中伴以“超新星大爆发”。在这些“超新星大爆发”的高压、高密、高温条件下产生的各种重金属元素,混在“大爆发”散射的物质之中,形成了含重金属元素的气体分子云。正是这些含重金属元素的气体分子云,重新聚集、融合、坍缩,形成了第二代恒星。太阳也是第二代恒星,在“宇宙大爆炸”90亿年之后形成。而我们地球上最原始的生命的产生则要再晚10亿年。

人们现在能看到的恒星,绝大多数是第二代恒星。如太阳这样,能长期发光、状态稳定的恒星,天文学上叫“主序星。”主序星的质量是太阳质量的0.08倍到320倍,它们和第一代恒星一样,靠中心部位氢聚变成氦的反应产生热辐射压力,来和外层物质重力产生的向心压力形成相对的动态平衡,以维持其稳定的状态。

当主序星中心部位能参与核聚变反应的氢消耗尽的时候,它们旳“生命”就结束了,它们先演化为“红巨星”,然后,原质量小于太阳质量的0.3倍的主序星的星体不再能继续核聚变反应,而成为氦星;原质量为太阳质量的0.3倍到8倍的主序星的星体,会演化为其质量小于太阳质量旳1.44倍的“白矮星”;原质量为太阳质量的8倍到30倍的主序星的星体,会演化成其质量为太阳质量的1.35倍到3倍的“中子星”,这其中,有一些质量大于太阳质量的1.5倍的中子星会进一步坍缩为“黑洞”;原质量为太阳质量的30倍到320倍的主序星的星体,会直接演化成其质量为太阳质量的3.2倍到40倍的“黑洞”;而原质量大于太阳质量的320倍的主序星,在其“生命”结束、发生“超新星爆发”时,由于坍缩引起的核聚变反应过于激烈,其全部物质都被炸得散射出去而没有“遗骸”。

恒星演化有个特点,质量越大“寿命”越短。恒星“寿命”大约与其质量的2.5次方成反比。太阳的“寿命”约为100亿年;质量是太阳质量的10倍的恒星,其“寿命”约为3000万年;质量是太阳质量的0.2倍的恒星,其寿命约为5600亿年;质量为太阳质量的0.1倍的恒星,其“寿命”则长达6万亿年。

叙述天体演化,反复说到“黑洞”,那么“黑洞”是什么呢?其实“黑洞”并不是什么洞,而是天体演化中的一个阶段,一种物质形态。它质量大而集中,密度非常高,半径又非常小,对周围其它物质具有非常强大的吸引力。由其引力,在其周边形成了一个封闭的边界,称为“视界”,其半径叫“视界半径”,或叫“史瓦西半径”。无论物质,还是光线,若进入这个半径之內,都跑不出来;本来直线传播的光线,若靠近了“视界”,就会弯曲或被吸引进去。之所以称其为“黑洞”,是因为它既不辐射光,也不反射光。之所以把它的封闭边界叫“视界”,是因为天文学家们即使通过大直径天文望远镜也只能观察到“视界”之外,而不能达其内,完全无法看到“黑洞”的真面目。

第二代“黑洞”的质量一般不超过太阳质量的40倍。但第一代“黑洞”的质量,其生成时,就是太阳质量的一万倍到百万倍。又经这一百多亿年吸积物质和能量,其质量能达太阳质量的数百万倍到上千亿倍,它们就是“超大质量黑洞”,是现在许多大型星系团的质量中心和引力中心。我们银河系中心处也有一个“超大质量黑洞”,其质量是太阳质量的四百多万倍。

在天体演化中,中子星可以兼并主序星和白矮星,两个中子星也会发生合并;“黑洞”能吞噬主序星、白矮星、中子星,“黑洞”之间也会发生合并,因此,当我们的宇宙进入衰老期之后,绝大多数天体都将演化成为“黑洞。”无论第一代“黑洞”,还是第二代“黑洞”,当千万亿颗“黑洞”聚集融合到一起,就将形成一个其质量几乎无限大、体积相对非常非常小、能位又极限极限低、因而引力几乎无限大的天体,宇宙学中将其命名为“奇点”。“奇点”不是一个点,初生“奇点”本质上就是一个质量和引力都几乎无限大的超超级“黑洞”。

“黑洞”是天体演化过程发生转折的关键“角色”,起到承前启后的作用。“黑洞”数量逐渐增多、合并、到最终融合为“奇点”的过程,就是宇宙由辐射能量转化为吸收能量、由膨胀转化为收缩、由离散转化为聚集的过程。

“奇点”一旦形成就开始自己的发展变化,其发展变化的过程可是与我们现在的宇宙的发展变化正相反的过程,据说,要持续上千亿年。待“奇点”吸收和聚积的物质和能量超过了饱和的临界值,物极必反,其相对的动态平衡被打破,其内部超限的能量所产生的斥力将克服其引力而使其内部物质不断膨胀,一旦它们冲破“视界”的束缚,“宇宙大爆炸”就再次发生,从而又生成一个多姿多彩的新宇宙。

三,宇宙演化中的主要天体

1,主序星

主序星,就是恒星,其质量越大,其中心部位的核聚变反应越激烈,其温度就越高,其亮度也越大。星光的色调与星体温度直接相关,于是,天文学家们就按它们的质量大小、也就是按其星光色调排列它们,依次是蓝巨星、蓝矮星、黄矮星、红矮星等。蓝巨星的亮度是太阳亮度的五百多倍;织女星、天狼星属蓝矮星;太阳属黄矮星;南门二乙星则属红矮星。

太阳与我们息息相关,宇宙学中也是以太阳的参数来比较和表达其它天体的参数,所以,我们就以太阳作为主序星的代表,加以解析,并列出一些地球的参数作比较。

太阳的一些基本参数:太阳的年令约为46亿年,估计“寿命”为100亿年;其平均半径约为70万千米,(地球平均半径为6371千米);其质量约为2000亿亿亿吨,(地球质量约为60万亿亿吨);其平均密度为每立方厘米1.408克,(地球的平均密度是每立方厘米5.5克);其中心压强为3000亿个大气压,(地球中心压强为300万个大气压);日面宁静区磁场强度1高斯,(地球磁场强度为0.7高斯);其中心温度1500万K,表面温度为5770K。

开氏温度值等于摄氏温度值加273.16度。开氏零度时,摄氏温度是零下273.16度,也叫绝对零度。

太阳的“寿命”为什么是100亿年?因为太阳是一个中小型主序星,中心部位的密度、压强、温度还不夠高;其中心部位氢核的平均动能只有1000电子伏特,要克服核子之间的“库仑势垒”(同性电荷之间的斥力),需100万电子伏特的动能。人工核聚变装置的工作温度为1亿K,而太阳中心处温度只有1500万K。

不过,“天无绝核之路”,量子力学里有一个“量子隧道效应”,在这个条件下,太阳中心部位氢核会有万亿亿分之一的概率穿越“量子隧道”实现氢核相撞,然后,相撞氢核的十万分之一会发生核聚变反应。尽管概率值如此之低,但因为太阳中心部位氢的基数足夠大,反应速度足夠快,每秒仍有6亿吨氢聚变成为5.958亿吨的氦,损失420万吨的质量,溢出378亿亿亿焦耳的能量,这可相当于9亿亿吨NTN炸药爆炸所产生的能量。不过,虽然太阳不停地向外辐射能量和粒子流,我们也不必担心它会快速变小,天体物理学家们估算,即使到太阳“生命”结束,其参与核聚变反应的氢也只佔其总质量的万分之六点六,这其中又只有千分之七的质量消耗。

太阳的核聚变反应区域位于以中心为起点四分之一半径之内,但反应产生的电磁辐射,即太阳光,要穿过半径其余的四分之三,即要穿过太阳的辐射层、对流层,到达光球层的表面,却很不容易,要一微米一微米的前进,发射,散射,吸收,吸收者再发射,散射,吸收,吸收者再发射……,路径弯曲曲。一束阳光从太阳表面射到地球仅需八分多钟,但热核反应中生成它的时间却在十五万年前。反过来说,若没有这样大的阻力,太阳中心产生的热辐射压力又何以抗衡其外层物质重力产生的向心压力呢?

2,红巨星

当主序星中心部位能参与核聚变反应的氢被消耗得越来越少时,氦就越来越多,核聚变反应产生的能量也就越来越少,一旦不足以维持足夠大的辐射压力,动态平衡被打破,外层物质在重力拖引下以近于光的速度向中心坍缩,中心部位物质受冲击和挤压,密度、压强、温度急剧升高,就启动了“氦芯”之外相邻的氢层从内向外推进的核聚变反应,其结果使中心的“氦核”被压缩和加热,而外层向外快速膨胀而不断变冷。膨胀速度太快,稀释了外层物质所携带的能量,于是天体表面温度降低,星光色调变红,这个天体就成了一颗“红巨星”。红巨星的“寿命”较短,从几十万年到几百万年。

当太阳演化为红巨星后,其半径将会是现在太阳半经的200倍到300倍,表面温度也降至3000K左右。而质量小于太阳质量的0.3倍的主序星演化为红巨星后,其中心部位的条件已不足以再启动核聚变反应,而成为一颗氦星。

3,白矮星

质量是太阳质量0.3倍到8倍的主序星,在演化为红巨星时,“氦芯”因相邻氢层的核聚变反应而被压缩和加热,当其密度、压强、温度超过临界点,就启动了氦聚变成碳的反应,最终形成“白矮星”。

对于原质量是太阳质量0.3倍到2.5倍的主序星所形成的红巨星,当其中心部位温度升至1亿K时,就会形成“电子简并态”的致密核芯。

什么是“电子简并态”?在常规情况下,原子核与电子之间,犹如太阳和行星之间一样,存在着广阔的空间。若将原子核比作足球,电子则如米粒大小运行在半径约为10千米的轨道上。但在“电子简并态”中,电子从轨道上被挤压了下来,填充在紧密排列的原子核的间隙里,即原子核“沉浸”在电子之中。由这种状态的物质所产生的抗力,“电子简并压力”,与外层物质的重力产生的向心压力形成相对的动态平衡。

在这种状态下,碳核之外的氦层,居于“硬核”和因聚变反应对内也有辐射压的氢层之间,其聚变反应产生的热无法及时通过热膨胀向外输出而聚积,聚积到一定程度,不能继续,就会在不到一分钟的时间内突破性地向外释放,星体在此短时间内会变得很亮,天文学家称之为“氦闪”。每一次“氦闪”之后星体就暗了下来。待氢层里聚变反应生成的氦向内一层聚积到一定的量,再继续氦聚变成碳的反应,就又会导致下一次“氦闪”的发生。每次“氦闪”都会散射大量外层物质,直至氢和氦的聚变反应停止,剩余部分就成为中心部分为碳质、其核芯呈“电子简并态”、然后从内向外包覆氦、氢二个层次的“白矮星”了。

对于质量是太阳质量2.5倍到8倍的主序星所形成的红巨星,由于外层物质比较多,坍缩的冲击挤压使中心部位的密度、压强、温度更高,氢层里的核聚变反应速度更快,也使氦聚变为碳的反应,在星体中心尚未收缩为“电子简并态”之前,就已平顺地进行完毕。待氢和氦的聚变反应停止,热辐射压力消失、动态平衡被打破,外层物质还是会坍缩、然后被反弹和散射出去,受冲击和挤压的剩余部分尚不能启动碳的核聚变反应,就成为中心部位为碳质、核芯呈“电子简并态”、外包氦层和氢层、质量不超过太阳质量的1.44倍的白矮星了。

白矮星引力比恒星大,已能吞噬慧星。

白矮星的一些参数:质量小于太阳质量的1.44倍;平均半径大约1000千米;核芯物质密度约为每立方厘米10吨;中心温度大于1亿K;表面温度从1万K到10万K,但光度只有太阳光度的千分之一;磁场强度从10万高斯到1千万高斯;“寿命”从几十亿年到几百亿年。

4,中子星

质量是太阳质量8倍到30倍的主序星演化为红巨星时,因其质量更大,外层物质坍缩对中心部位物质的冲击和挤压使其密度、压强、温度进一步提高,使中心部位的核聚变不仅更剧烈,而且持续下去,从氢开始,氦、碳、氧、氖、镁、钠、硅、钙、硫、磷,核聚变反应从中心一层一层地向外扩展,一直扩展到氢也不能再进行核聚变反应的较外层次,而中心部位的核聚变反应则到生成铁-56为止。为什么到铁-56为止?因为铁-56原子核的结合能能位很高,无论裂变或是聚变,都不仅不能产生能量,反而要吸收能量,使反应无以为继。

一旦核聚变反应停止,热辐射压力消失,平衡就被打破,瞬间,外层物质受重力牵引,以近于光的速度向中心坍缩,中心部位受到巨大的冲击和挤压,中心部位密度、压强、温度陡然升高,致使铁核之外的核聚变反应“失控”,产生了非常多的热量;坍缩物质不仅被坚硬的铁核反弹,而且被反弹向外运动的物质和还在向内运动的物质激烈碰撞摩擦也产生大量的热,于是,一场极为壮观的大爆炸,“超新星大爆发”,就产生了,光芒照亮宇宙。在此过程中,坍缩的冲击力和“超新星大爆发”的反作用力,使星体中心剩余物质被强烈压缩,形成“中子简并态”。外层物质被炸得散射出去,剩余部分就成为一颗以铁质为壳、以“中子简并态”物质为核芯、质量为太阳质量1.35倍到3倍的“中子星”了。其中,其质量为太阳质量1.5倍到3倍的一些中子星会继续坍缩成为“黑洞”,所以长期稳定的最大的中子星,其质量大约是太阳质量的2.1倍

什么是“中子简并态”?星体中心部位被强烈地冲击和压缩,不仅电子从轨道上被挤压下来,而且原子核也被压得“破碎”了,电子和质子又合成中子,使物质变成了“纯中子”状态,这种物质状态叫“中子简并态”。这种物质状态对巨大的向心压力的反作用力叫“中子简并压力”,二者形成相对的动态平衡,以保持中子星的稳定状态。

中子星的结构层次,从最外层的“电子简并态”的铁晶格点阵开始,过渡到电子和质子结合成的中子层,然后是仍为固态但已有自由中子的内核壳,再其内就是流体态的中子核芯了。这些是中子星生成初期的状态,它还要继续演化,如它的质量的增长、强磁场的形成和它的“双极辐射”等,`直到成为强磁场型中子星或脉冲辐射型中子星。最近,天体物理学家们发现,一些大质量的中子星的核芯物质,中子也被“压碎”了,变成了“夸克态”物质。

中子星与太阳相比,质量集中度要高好几个层次,“结构场能”能位又低了好几个层次,因此其引力就不知要比太阳的引力大上多少个数量级。如距中子星表面240千米处的重力就是太阳表面重力的数千亿倍,若把一个仅70千克的物体置于此处,瞬间,它就被扯成细流坠向中子星,以不低于0.5倍光速的速度撞向中子星表面,产生的能量相当于两亿吨TNT炸药爆炸产生的能量。中子星能吞噬主序星和白矮星,两个中子星也会相撞而合并。

中子星的一些参数:质量是太阳质量的1.35倍到2.1倍;半径为10千米到30千米;核芯物质密度从每立方厘米0.8亿吨到每立方厘米20亿吨;中心压强为1万亿亿亿个大气压;中心温度约60亿K;表面温度约1000万K;光度是太阳光度的100万倍;磁场强度约为1万亿髙斯;“寿命”可数亿年。

5,黑洞

质量为太阳质量的30倍到320倍的主序星,会直接演化为其质量为太阳质量3.2倍到40倍的“黑洞”。这个质量段的主序星演化为红巨星后,演化过程的第一阶段和生成中子星的演化情形基本一样,不同的是,在形或“中子简并态”的核芯之后,核聚变反应没有停下来,外层物质的坍缩和“超新星大爆发”没有停下来,中心部位受反复“锻打”,其“结构场能”被极限地挤压而溢出,质量极限集中,在其核芯处形成密度高达每立方厘米80多万亿亿吨的物质状态。由这种物质状态产生的抗力来与外层物质超大的引力产生的向心压力形成相对的动态平衡。这种物质状态,天体物理学家尚未命名,但与“中子简并态”、“夸克态”相比有着本质的区别,不仅物质结构更加细、密、紧、实,而且能位低过了一条临界线,也就使“黑洞”的吸引力大过了一条临界线。中子星还是辐射型天体,“黑洞”则已是超强的吸收型天体了。

“黑洞”一旦形成,它就立即以其超大的吸引力呑噬“超新星大爆发”时散射的物质和周围其它物质。这些物质被“黑洞”的引力扯成细流,以极高的速度绕“黑洞”旋转轴线盘旋下落,在“黑洞”的两极“视界”处形成龙卷风状的吸积盘。这些物质在运动中相互碰撞、摩擦,使其温度高达10亿K以上,成为带磁场的等离子体。“黑洞”的旋转把磁力线绕成了“螺旅管”,“螺旋管”状磁场的旋转产生电压和电流。强大的电磁力产生的X射线和伽马射线,沿“黑洞”旋转轴线方向,从其两极上方喷射而出,称为“喷射流”,或称之为“伽马射线暴”,天文学家们正是由此来观测和确定“黑洞”的位置和大小。因为天文观测看不到“黑洞”的真面目,只能看到它两极的吸积盘。

“黑洞”可呑噬主序星、白矮星、中子星,“黑洞”之间也会相碰撞而合并。天文学家观测到一个“黑洞”吞噬中子星的情形:二者相距200亿千米时,中子星的磁场就明显波动;相距100亿千米时,中子星的外层物质就飞逸而出坠向“黑洞”;相距50亿千米时,二者的磁场剧烈碰撞,辐射出大量电子流和光;未超六小时,中子星就被“黑洞”完全吞并了。

我们宇宙的“生命”为什么是有限的?因为我们的宇宙是辐射型宇宙,除“黑洞”外,各主要天体都是通过核聚变消耗其“结构场能”所产生的热辐射来体现其“生命”。“结构场能”总是有限的,从主序星形成开始到转化为“黑洞”为止,“结构场能”的消耗,从分子层面到原子层面,从原子层面到原子核层面,从原子核层面到质子、中子层面,从质子、中子层面到夸克层面,又从夸克层面到更深的层面。从量变到质变,当一个天体的“结构场能”消耗殆尽转化为“黑洞”时,这个天体的“生命”就结束了;待我们宇宙中绝大多数天体都转化为“黑洞”时,则我们这个宇宙的“生命”也就结来了。千万亿颗黑洞会汇聚融合成一个质量和引力及乎无限大而体积非常非常小的“奇点”,犹如一颗“种子”和“虫卵”,转向一个物质运动变化的新阶段。

四,宇宙中天体的多样性

放眼我们的宇宙绚烂多彩,天体演化,有先有后,有大有小,有快有慢,因此,呈现我们面前的是千姿百态的各类天体。从星系网络到大星系团,从大星系团到小星系团,再到行星绕恒星旋转的小星系,除了叙述过的主序星、红巨星、白矮星、中子星、“黑洞”之外,还有褐矮星、棕矮星、逃逸星、类星体、太初“黑洞”及小行星带、慧星、星云,等等。

若能用眼通观宇宙,你就会看到各种天体放射着亮度不同、色调相异的光芒,兰的、白的、黄的、红的、褐色的、棕色的,等等;你会看到相互环绕旋转的两个星体组成的双星系;你会看到正在发生的“超新星大爆发”;你会看到特别明亮的类星体;你再仔细点看,就会发现一个体积小小的“黑洞”正在吸食一个体积比它大得多的恒星;……

褐矮星,是指原质量小于太阳质量的0.3倍的小型主序星演化生成的氦星。

棕矮星,是质量小、不会发光的非主序星,但它是宇宙中数量最多的天体。

在一个中子星和一个恒星组成的双星系里,中子星猛烈吸取恒星外层的氢气,由于中子星强大的引力所形成的高密、高压、高温的条件,就在中子星外表面启动了核聚变反应,引起“超新星大爆发”,中子星被炸得粉身碎骨,而相伴的恒星,一是受爆炸的冲击力,二是相对旋转时有角动量,就被狠狠地甩了出去,变成了一个在宇宙中高速飞行、横冲直闯的火球,它就是“逃逸星”了。

类星体,被称为宇宙中最亮的天体,其光度是太阳光度的数百亿倍到上千亿倍。类星体实质上是由吸积盘包围着的“超大质量黑洞”,其质量一般都是太阳质量的数十亿倍到数百亿倍;其高光度来自吸积盘中心的“喷射流”,其喷射速度达每小时6400万千米,温度达几十亿度;作为吸积盘的等离子束可向太空延伸数千光年,甚至上万光年,因此就显得格外明亮。

关于“奇异夸克团”。一些中子星质量大,其重力产生的向心压力就大。当星体核芯物质的密度、压强、温度跨过一临界值,该物质状态就跨过“中子简并态”进入“夸克态”。“夸克态”是比“中子简并态”稳定得多的一种物质状态。所以,天体物理学家就把核芯物质呈“夸克态”的中子星称为“夸克星”。

近些年,天体物理学家观测发现,有两个“夸克星”发生碰撞合并时,星体开裂,一些“夸克态”物质喷射出来。这种物质的能位非常非常之低,当其接触到常规物质,就会迅速夺取、分散和稀释后者的“结构场能,”使后者也变成非常低能位的“夸克态”物质;变成“夸克态”物质的后者又会影响它所接触到的物质,使它们也变成“夸克态”物质,就像传染病一样,所以天体物理学家们称这些“夸克态”物质为“奇异夸克团”。不过这种情况也就发生在两个中子星相融合的范围内。

“太初黑洞”,也称为“原生黑洞”,是在“宇宙大爆炸”后的几秒钟内生成的。它们,是在那极端大的物质密度和能量密度的条件下,由能量密度的涨落而产生的一级相变;它们,是在那极端的条件下,在粒子之间的一种其作用范围虽小但效应非常强的“汤川力”的促使下,高密度物质直接坍缩而成的小型“黑洞”或微型“黑洞”。这些“黑洞”,形成初期,大的也就如原子,小的如质子;经过这138亿年不断吸积物质,大一点的,其直径也许能达到十厘米。

“太初黑洞”,尺寸虽小,质量可不小,如原子那么大小的,其质量就高达十几亿吨。当它们穿越恒星核心时就会引起恒星外层的振动,天文学家们也以此观测它们的踪迹。

根据霍金的“黑洞”蒸发理论,“黑洞”虽强烈地吸收物质,但也会“蒸发”物质。对于微型“黑洞”,其周围的量子真空被其强引力场极化而产生虚粒子对。虚粒子对不断产生,又不断湮灭,但正、反粒子总有短时间的分离而存在,微型“黑洞”总会有倾向性地捕获反粒子,与其内部的正粒子对冲湮灭,而把原虚粒子对中的正粒子留在它的外边。这样,就相当于正粒子形成了“辐射”,从“黑洞”里逃了出来,其实並没有任何粒子能从“黑洞”的“视界”里跑出来,但“黑洞”却因此自发地损失着质量和能量。

霍金还发现,“黑洞”的质量越小,这种“辐射”越强,其温度也越高。微型“黑洞”的温度可达几千K、几万K。蒸发快,温度上升就快,质量损失也快,微型“黑洞”最终总以爆炸的形式结束“生命”。

五,“奇点”、“宇宙大爆炸”和新宇宙的诞生

从我们这样的宇宙转化为“奇点”那样的宇宙,“黑洞”承上启下,是过渡者的角色。“黑洞”在我们的宇宙里是否定的因素,它从少到多,从小到大,不停地增长和合并,最终否定了我们的宇宙,而成为“奇点”的肯定因素,千万亿个“黑洞”汇聚合并,形成一个质量几乎无限大、无限集中、半径却非常非常小、温度非常高、而能位极限极限低、因而引力几乎无限巨大的超超级“黑洞”,就是“奇点”了。不必纠结这个“点”有多小,它就是一种物质形态,是我们这样的宇宙生成之前待演化为我们这样的宇宙的那些物质的存在形态,也是指我们这样的宇宙演化到“生命”结束后所要转化成的物质的存在形态。

“奇点”以其及乎无限大的质量和引力,使其中心部位的物质状态要比“黑洞”核芯的物质状态要更加细、密、紧、实不知多少倍,呈几乎没有几何尺寸的“点粒子”状态。这样的物质状态下所产生的抗力与其重力产生的几乎无限大的向心压力形成相对的动态平衡,以维持初生“奇点”的稳定状态。

“黑洞”汇聚合并为“奇点”时的情形,天文学家们也没有可能观察到,但他们可以从已观察到的“黑洞”合并时的情形推测一、二。

物以类聚,“黑洞”好像也喜欢凑堆,成百上千个“黑洞”总会被富集到一种“球状星系团”之内。它们的富集和它们向星系团中心沉降,自然方便它们相互靠近和碰撞合并。这种“球状星系团”,超大星系团中有成千上万个,在银河系中也有二百多个。

两个“黑洞”,从不同方向向“球状星系团”的中心盘旋沉降,並不停辐射引力波,因此消耗能量而减速,这有利于它们的相互靠近。它们靠近后就相互环绕,持续辐射引力波;环绕半经越来越小,转速越来越快,辐射的引力波也越来越强,至最后碰撞、合并,产生大爆发,向外辐射更加强烈的引力波。

看来,辐射引力波是“黑洞”合并时溢出“结构场能”的主要形式。然而,是否有粒子也被“蒸发”出去了呢?如质量为太阳质量36倍和29倍的两个“黑洞”合并,只能形成一个质量为太阳质量62倍的“黑洞”,无形中损失了相当于3倍太阳的质量。

合并形成的较大“黑洞”,又会不断重复合并,如滚雪球一样越滚越大。最近,天文学家就新发现了一个“超大质量黑洞”,其质量是太阳质量的1960亿倍,在它的周围还聚集着一些质量小一些的“黑洞”。

既然“奇点”形成之后要以几乎无限大的引力吸积物质和能量,那么物质和能量又从何而来呢?

我认为,“奇点”虽然把本宇宙中绝大多数天体都融合为其一体,但它并不是孤立的、自我封闭的。每一个宇宙都是宇宙群体中的一分子,它和群体中其它宇宙相互作用、相互依存、相互影响,它们都是无限的物质系统的一部分。

现在,我们的宇宙正在把许多物质和能量辐射出去,其它宇宙也会把物质和能量辐射过来。所以,“奇点”不仅可以吸取原宇宙演化中散射的各种物质和能量、可以吸取周围其它宇宙辐射过来的物质和能量,还可以从涵盖无限多个宇宙的“物质场”中吸取能量。

看看我们现在的宇宙,那么多恒星正在不停地辐射着的光和粒子流,哪里去了?那么多“超新星大爆发”,散射出那么多物质和能量,哪里去了?类星体的“喷射流”喷流速度可高达每小时6400万千米,这些物质和能量又哪里去了?再如,距太阳中心180亿千米到220亿千米处,太阳辐射产生的“太阳风”和由其它天体吹来的“星系风”相撞,其温度也高达近5万度。这些物质和能量,随各天体的一步步演化,一部分留在周围,另一部分则会被“寄存”在其它宇宙和涵盖无限宇宙的公共“物质场”中去,成为“奇点”演化的背景条件。

初生的“奇点”不停地吸积物质和能量,随其内能的不断增加,排列紧密的每一个“点粒子”所携带能量也逐步增加,状态随之发生变化,从相对静止到振动,从振动到松动,从松动到分离,最终变成超物质结构的量子态流体,从极限的低能位转化为极限的髙能位。据说,这个过程要持续上千亿年。

在“宇宙大爆炸”发生前夕,“奇点”内每一个“点粒子”都携带着超限的能量,相互间产生巨大的斥力,就使其内部物质产生了几乎无限大的外涨应力。“点粒子”携带能量,不仅剧烈振动,而且由其构成的高流态物质如大海的波涛那样反复激荡,一下子集中,又一下子分散,天文学家称之为“量子潮汐”或“量子涨落”。在这种“潮汐”中低潮时的最低潮位,即“零点场中的零点能”,其能量密度,若按照爱因斯坦的质能关系公式折合成质量,其每立方厘米的吨数要用十一个亿字连乘来表示,是不是不可思议?这时“奇点”内的温度高达1.4亿亿亿亿K,是不是不可思议?现今,高能物理学家用两束金粒子碰撞产生的人造最高温度也只有四亿多K。

“奇点”以其及乎无限大的引力吸取能量,然而,最终正是这些能量成为了“奇点”的否定者,终于在某一时刻,由能量产生的斥力克服了重力产生的向心压力,迫使“奇点”内的物质向外膨胀,体积越来越大,一旦其外表面超出“视界”,则一次新的“宇宙大爆炸”就又发生了。

我们总觉得一秒钟就是一眨眼的时间,但对“宇宙大爆炸”来说,则要按多少亿分之一秒来算计,在“宇宙大爆炸”后10亿亿亿亿分之一秒内,其体积就膨胀了127万亿亿亿倍。

随“宇宙大爆炸”后物质的剧烈膨胀,“点粒子”所携带的能量由于辐射、稀释而减少,能位下降,温度也就跟着下降。在“宇宙大爆炸”后1000亿亿亿亿分之一秒时,温度降至1000亿亿亿K,“点粒子”开始转化为六种轻子、它们的反粒子和玻色子。轻子分别是电子、电中微子、谬子、谬中微子、陶子、陶中微子、正电子、反电中微子、反谬子、反谬中微子、反陶子、反陶中微子;玻色子分别是光子、希格斯子、W+、W-、Z等。稍后,轻子和玻色子结合,生成六种夸克和六种反夸克,它们分别是下夸克、上夸克、奇夸克、粲夸克、底夸克、顶夸克、反下夸克、反上夸克、反奇夸克、反粲夸克、反底夸克、反顶夸克。每种夸克都有绿、红、兰三种色荷,共计36种夸克。轻子、玻色子和夸克混在一起而称为“夸克汤”。

轻子、夸克和玻色子,都是由原“奇点”里的“点粒子”转化而来,但它们只占物质总量的很小部分,那么其余物质哪里去了?答案应该是,遵循物质不灭定律,其余物质随其能量散失程度的不同,以“点粒子”极微小形态为基础,转化成了弥散度特别大的暗物质和暗能量。太空不空,量子涨落会产生虚粒子,那么虚粒子产生的物质基础是什么?是暗物质和喑能量。重子、原子核和原子的形成靠的是希格斯玻色子生成的希格斯场,希格斯玻色子本身没有质量,那么希格斯场调配的质量和能量来自何处?自然是来自暗物质和暗能量。

在“宇宙大爆炸”1000亿分之一秒后,希格斯玻色子产生的希格斯场和W+、W-、Z三种玻色子一起形成了作用范围为10亿亿分之一米的“弱相互作用力”,由希格斯场调配能量和质量,把三个夸克“禁闭”到一起,形成了质子和中子。质子和中子都称为重子。重子的质量里,夸克的质量只占百分之一,其余百分之九十九,都是由希格斯场调配进来的。重子形成过程中,正、反粒子也是随机成对产生,瞬间又湮灭,但在宇宙不对称规律作用下,每产生100亿个反粒子,就会产生100亿加6个正粒子,因转化的物质基数大、转化的速度快,使正粒子逐渐成为主体物质。正是转化中这个百亿分之六的概率,奠定了我们宇宙生成的物质基础。

在“宇宙大爆炸”1秒之后,物质温度仍高达100亿K,质子和中子处游离状态。

在“宇宙大爆炸”10秒之后,物质温度降至30亿K,W+、W-、Z三种玻色子和轻子相结合,由希格斯场调配能量,生成了体现“强相互作用力”的八种胶子:1,引力型中性胶子(开弦)上夸克-上夸克;2,引力型中性胶子(开弦)反上夸克-反上夸克;3,磁力型中性胶子(闭弦)下夸克-反下夸克;4,磁力型中性胶子(闭弦)上夸克-反上夸克;5,阳电力型胶子上夸克-下夸克;6,阴电力型胶子上夸克-下夸克;7,阳电力型胶子反上夸克-反下夸克;8,阴电力型胶子反上夸克-反下夸克。“强相互作用力”的作用范围是“弱相互作用力”的100倍,其强度是“弱相互作用力”强度的一万倍。“强相互作用力克服了质子之间同性电荷的斥力,把质子和中子拢到一起构成原子核,并维持其稳定的状态。这样形成的氢原子核和少量氦原子核与电子“泡”在一起,成为新的宇宙最早的“等离子汤”。而作为玻色子的光子,这时与带电粒子相耦合在一起而不能传播。

高能物理学家们通过长期实验、观测、研究,确定了构成物质的基本粒子:轻子和夸克是费米子,W+、W-、Z、光子和八种胶子是规范玻色子,希格斯子是标量玻色子。费米子和玻色子有何不同?费米子的与其角动量相关量子化的“自旋”值是普朗克常数的半整数倍,而玻色子的这个“自旋”值是普朗克常数的整数倍;费米子之间相斥,遵循“泡利不相容原理”;而玻色子有弹性、有粘性,容易聚集,一个量子态内可容纳无穷多个玻色子。打个不太确切的比喻,在“建筑”质子、中子、原子核、原子、分子的工作中,费米子相当于砖、瓦、钢筋、石头等硬性建筑材料,规范玻色子相当于石灰浆料、水泥浆料等粘合材料,而希格斯子则相当于建筑工人。

在“宇宙大爆炸”38万年之后,物质温度降至约3000K,仍由希格斯场调配能量,和规范玻色子一起发挥作用,使电子绕原子核外的轨道旋转,中性原子逐渐形成,“等离子汤”变成了氢分子云团,光子也与带电离子脱耦,开始自由“旅行”了。

光线从分子云团里透射出来,向各个方向传播,充满宇宙,宇宙开始透明起来。然而,随宇宙的快速膨胀,这些光子的能量被稀释,波长被拉伸,就成为弥散在我们宇宙空间的微波,它是“宇宙大爆炸”的“余温”,它那非常微弱的辐射,就是天文学里说的“宇宙微波背景辐射”。

在“宇宙大爆炸”300万年之后,物质温度降至800 K,在密度还比较高的暗物质阻滞围拢作用下,气体分子云团的聚集速度加快,密度也越来越大;密度高的地方,在引力作用下会聚集更多的物质。由于引力有叠加效应,聚集的物质越多,引力就越强;引力越强,又会吸积更多的物质。但这时气体分子云团内的热辐射压还比较大,抑制其收缩,因此,形成了超大型的气体分子云团块。

在“宇宙大爆炸”后5000万年到1亿年,物质温度降至临界值100K左右,这些超大型气体分子云团块的密度迅猛增加,当其中心部位密度比其平均密度高出百分之六十八时,在引力的牵引下,其外层物质就会以极快速度向中心坍缩。坍缩的冲击和挤压使气体分子云团块中心部位的密度、压强、温度急剧升高,启动了氢的核聚变反应,于是新宇宙的第一代恒星诞生,新宇宙迎来第一缕曙光。

第一代恒星辐射的主要是紫外光,辐射力强烈,具有很强的电离作用,这就抑制了其周围较小气体分子云团演化为恒星的进程;小的气体分子云团被吹散,甚至被电离而蒸发。留下的大多是质量比较大的第一代恒星,但其“寿命”比较短。

在“宇宙大爆炸”六亿年之后,星系开始生成;十八亿年后,星系合并为星系团;再后,由星系团联成星系网络。

第一代恒星演化为白矮星、中子星、“黑洞”时的“超新星大爆发”,会散射出大量含重金属元素的气态分子云,第二代恒星就由这些气态分子云聚集、融合、坍缩而生成。

六,结论

为了剖析宇宙演化的过程,我收集了这么多关于宇宙学的信息和数据,都是从网上“浏览”来的,这要感谢在网上发表文章的作者,更要感谢历代的天文学家和天体物理学家们,因为这些信息和数据都是由他们的辛勤观测、研究、实验形成的知识之树上的果实。

通过对宇宙整个演化过程的剖析,我们是否可以得出以下两条结论?

其一,质量和能量,是构成宇宙所有物质的两种最基本要素,也是推动宇宙演化的主要矛盾。

引力是质量的固有特性,斥力是能量的固有特性。质量离不开能量,能量也离不开质量;没有能量,没有“结构场能”,形不成不同层次物质结构的粒子,质量无以“形”;能量虽然能以光、各种波长的电磁波和引力波等形式传播,但若没有具有质量的粒子来承载,能量无以“存”,无处安身,无法发挥作用。

质量由于引力趋于吸引、收缩、聚集;能量因斥力趋于辐射、膨胀、离散。质量由于引力的叠加作用而愈加趋于聚集和收缩;能量因斥力的增加而愈加趋于弥散和膨胀。

纵观天体的演化,由于质量和能量的比例不同,而形成天体演化的不同阶段、不同天体形态和不同的物质结构形态;由于引力和斥力的此消彼长,形成了天体内部不同形态的相对的动态平衡,这些相对的动态平衡每一次被打破,就使天体演化转化到一个新阶段。质量和能量,引力和斥力,相互对立,相互搏弈是绝对的,是永恒的,而作为形成各种各样天体的基础的二者的动态平衡则是相对的,阶段性的。

天体演化是其自身的矛盾运动,质量和能量、引力和斥力之间相互依存又相互搏弈,是推动宇宙发展变化的本源和动力。

第二,“奇点”和我们这样的宇宙互为因果。

“奇点”,不是凭空出现的点,也不是无缘无故就成了我们宇宙的起始点,而是天体演化的另一个阶段,另一种形态。我们宇宙的特征是辐射、离散和膨胀,“奇点”的特征是大吸引、大收缩和大聚集。二者也是一对矛盾,若把我们这样的宇宙叫“阳宇宙”,那么就可以把“奇点”称为“阴宇宙”了;我们这样的“阳宇宙”演化结果转化为“奇点”这样的“阴宇宙”,“奇点”这样的“阴宇宙”演化结果转化为我们这样的“阳宇宙”,二者相互转化,互为因果。

天体演化中的两个转折要素,一个是“宇宙大爆炸”,一个是“黑洞”。我们的宇宙从“宇宙大爆炸”之后开始,物质从极限的高能位、高离散状态逐步演化为极限低能位、高聚集状态的“黑洞”而逐渐结束;而“奇点”,经“黑洞”过渡而形成;形成之后,物质从极限的低能位、高聚集状态逐步演化为极限高能位和极限的外涨应力状态,最终以“宇宙大爆炸”的形式来释放应力,从而诞生一个新宇宙。只是,由“宇宙大爆炸”产生新宇宙具有突发性;而从“黑洞”生成、合并至融合为“奇点”,则是个长长的渐进过程。

七,从哲学视角对一些有争议问题的思考

1,有人认为“宇宙大爆炸”之前没有时间和空间,时空是从“宇宙大爆炸”之后产生的。

我认为,如果只局限于我们这个宇宙之内,这样说法当然是正确的;如果说广义上的时空不存在,那就是“只见树木,不见森林”了。我们的宇宙不是唯一的,演化中的宇宙也不是只有一个。按照辨证唯物主义的观点,物质是无限的;运动是物质存在的形式,是无限的;相对性是物质运动的一个特性,而时间和空间则是物质运动相对性的体现、标志、度量和结果,当然也是无限的。

这里我们还应当明确,时空是物质间相对运动的结果,而不是“上帝”为悬挂天体“创造”的弹性网格。所以,我認为广义相对论的“时空弯曲说”只是一个唯心主义的“奇思妙想”而已。

2,为什么探测不到暗物质和暗能量?

物质是由质量和能量这一对矛盾的要素组成,二者在物质中的比例不同,物质的结构和特性就不同;质量比例大的,趋于吸引和聚集;能量比例大的,趋于相斥和离散。我们是否可以把引力和斥力相平衡的物质状态作为基准,斥力大于这个基准的物质叫“能量态物质”,引力大于这个基准的物质叫“质量态物质”。靠近这个基准的物质,引力或斥力都不明显,若弥散度足夠大,又没有电磁效应,虽充满宇宙,也探测不到它们,那么它们就应属于暗能量和暗物质了。

我想,无论暗能量,或是暗物质,应该都是在“宇宙大爆炸”之后宇宙膨胀初期生成的。在宇宙剧烈暴胀中,原“奇点”里的“点粒子”,能结合成轻子或重子的只是一小部分,大部分“点粒子”因能量的辐射和分散使其能位下降,从而以“点粒子”极微小形态为基础直接转化为这种弥散态的暗能量和暗物质。

物质的存在形式是无限的,往大处说是无限的,往小处说也是无限的。人们的探测手段虽然越来越精密,但不可能无限,就总会有探测不到的物质,那么,这些探测不到的物质就是“暗能量”和“暗物质”了。

另外,探测的环境条件也是个问题。暗能量、暗物质个性不明显,弥散度极大,充满我们的宇宙,无处不在。我们要探测,就要有比较,但我们躲不开它们,如何采来不含它们用于比较的“样本”?苏轼诗曰:“不识庐山真面目,只缘身在此山中。”

虽然我们不能直接探测到暗物质、暗能量,但能否从它们的特性着眼找找线索呢?例如,暗能量在物质总量中占的比例最大,又具有斥力而弥散,它会充斥我们整个宇宙空间形成均勻的斥力场,並与具有质量的各大天体的引力场相互作用形成势阱,就好像平静的水面下若有落水洞,落水洞周围就会形成旋涡一样。

光线在遇到大质量天体时为什么会弯曲,为什么会产生“凸透镜”效应?我认为,这也许就与暗物质和暗能量存在有关。其一,光量子具有运动质量,当其靠近以大质晕天体为中心的“势阱”时,大质量天体的引力和喑能量斥力场的推力共同作用于它,就使其运动轨迹发生弯曲;其二,大质量天体外部都会有很厚的气体层,气体层之外会凝聚着暗物质,並都从内向外形成密度梯度;喑能量也会朝着大质量天体方向流动。光线在均匀的暗能量的斥力场中直线传播,但当其穿过大质量天体附近具有密度梯度的气体层、暗物质层和流动的暗能量时,光线自然会因介质的改变而产生折射,气体层、暗物质层以及流动的暗能量一起起到了“凸透镜”的作用。

3,关于宇宙的归宿“热寂说”

“热寂说”认为,宇宙演化到最后,因“熵增”形成热平衡,没了物质和能量的流动,成了一片死寂。

我认为,持这种观点的人弄错了发生这种情况的条件。这种情况在热工学里叫“绝热过程”,系统处于绝对封闭状态,不与外界有任何物质和能量的交换。我们的宇宙是一个开放的系统,随时随地都在进行着能量的辐射和物质的流动,又有谁能将我们的宇宙封闭起来呢?

4,关于宇宙的归宿“大撕裂说”

“大撕裂说”认为,宇宙膨胀会越来越快,引力无法抑制它,从天体到基本粒子都将被撕裂,最终化为虚无。

“宇宙大撕裂”的情况确实存在,那是“奇点”这样的宇宙被撕裂,就是“宇宙大爆炸”,其结果不是化为虚无,而是演化为我们这样的宇宙。“奇点”这样的宇宙,以其及乎无限大的引力,用了上千亿年吸积物质和能量,方因超限能量所产生的外涨应力而“撕裂”;而我们这个宇宙,只是“奇点”撕裂的结果,而且是一个辐射型的宇宙,从这个“大撕裂”中继承的能量,不仅因各种天体的辐射而减少,而且又因其膨胀被“稀释”,靠什么自我撕裂呢?

我们的宇宙现在为什么还在膨胀?我认为,我们宇宙内的各种天体,除了从“宇宙大爆炸”的冲击中获得初速度和弥散于整个宇宙空间的暗能量的扩張作用之外,主要是因为我们这个宇宙尚处于“嬰儿期”,许多天体仍处高能位,其中心部位的核聚变反应产生能量,不停地辐射光和高能粒子,形成如太阳风、星际风那样的能量流。能量流对撞产生斥力,斥力大于引力,天体间自然相推而远离。待整个宇宙进入“衰老期”,大多数天体内没了核聚变反应,引力就会大于斥力,宇宙自然会进入收缩期。

还有人认为暗能量会使宇宙无限膨胀而撕裂。

暗能量和暗物质,都是“宇宙大爆炸”的产物,都是在“宇宙大爆炸”之后宇宙膨胀初期形成,那时它们的温度和密度还比较高,第一代恒星形成过程中,也有暗物质的“加持”,但随宇宙138亿年的膨胀,它们携带的能量早已辐射了,稀释了,现在其密度和温度都相当的低。

天体物理学家们,通过测定现在“宇宙微波背景辐射”里微波的波长,来确定现在宇宙空间里物质的温度。“宇宙大爆炸”38万年之后,光子与带电粒子“脱耦”,开始自由传播,那时的温度是3000K,随着宇宙的膨胀,其能量被稀释,微波的波长被相应拉大,将两个时间的波长相比较,就确定了现在微波波长相对应的温度值。这个值是2.725K,相当于摄氏温度零下270.435度,这就是现在我们宇宙空间中物质的温度,也是弥散于宇宙空间中的暗能量和暗物质的温度,而且随宇宙的进一步膨胀,它们携带的能量会更少,温度会更低。暗能量的扩张作用越来越弱,它们靠什么去撕裂宇宙?

“黑洞”能把无静止质量的光都吸引进去,待宇宙进入“衰老期”,大多数天体都变成了“黑洞”,暗能量、暗物质岂能幸免,况且后面还有引力又不知大上多少个数量级的“奇点”,所以,持“宇宙大撕裂说”观点的人,是不是“杞人忧天”了呢?

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