Question

宇宙奇点为什么爆炸?

Answer 1

广义相对论本身预言：时空应该有一个起点和终点.1948年,乔治伽莫夫发表了一篇“大爆炸宇宙论”的文章,他认为宇宙起源于一次大爆炸,并作出了一个惊人的预言：宇宙的热的早期辐射（以光的形式）今天还应在周围存在,但其温度已被降低到5k.理论预言后被彭齐亚斯和威尔逊于1965年证实.伽莫夫的“大爆炸宇宙论”主要从大爆炸1秒钟讨论起的.他未能论述是什么力量使宇宙发生大爆炸的?那宇宙的第一推动力是怎样的?从广义相对论的理论看,当时空等于零时,是宇宙的最小条件,这时宇宙出现一个奇点.奇点处宇宙体积为零,物质密度、奇点温度、时空曲率都出现了无穷大.这些都是现代物理定律无法解释的.由此可见,宇宙的最小条件时空绝对不等于零,尽管它相当小,但还是一个有限值.我们用三联数来论述奇点的情况.宇宙的确存在奇点,奇点问题不能回避.但对于奇点的描述应该科学,我们认为奇点处宇宙的体积不等于零,物质的密度不是无限大,奇点的温度不是无限高.奇点是可以用物理定律定性定量描述的.在论述宇宙奇点之前,我们必须把时空量子化.也就是说时空存在着时空量子.所谓的时空量子就是时间、空间的最小单元.前面我们已经论述过宇宙中还存在着反空间、反物质等.由反空间、反物质构成的宇宙我们称为反宇宙.现在我们来简述一下宇宙的创生过程：当宇宙在奇点时,此时的时间为1.4006×10-74s,空间半径为1.4868×10-108m,宇宙的体积为3.44×10-324m3,奇点的温度为9.39×1056k,时空球面的曲率为4.52284×10215.而物质与能量存在于反宇宙的1秒钟所在的反空间中,所以奇点的物质密度应为1.44477×1048kg/m3,能量密度应为3.251×10114J/m3.此时宇宙中的物质只有反普朗克力子.反普朗克力子以1.5×1033m/s的反速度由反宇宙一秒钟的空间里经奇点向宇宙空间运动,因其速度相当高,从而引发宇宙在奇点处大爆炸.1秒钟内宇宙的体积由3.44×10-324m3暴胀至1.41372×10100m3,而反宇宙空间的体积由1.41372×10100m3缩小至3.44×10-324m3.此时宇宙中只存在普朗克力子.宇宙大爆炸1秒钟之后,一部分普朗克力子迅速衰变成引力子、光子、玻色子、胶子.宇宙大爆炸1秒钟的温度由下式计算.这与伽莫夫的“大爆炸宇宙论”1秒钟时宇宙的温度1010k相吻合.但还有一些普朗克力子仍然以1.5×1033m/s的速度使宇宙继续膨胀,直至宇宙时空的最大尺度.宇宙大爆炸1秒钟后,一部分普朗克力子很快衰变成胶子、光子、玻色子、引力子.光子以2.962962963×108m/s的速度传递电磁力,从而形成电磁场；胶子以1.5×108m/s的速度传递强力,形成强力场,经6.7×10-24s后衰变产生四代夸克；玻色子以2.25×106m/s的速度传递弱力,形成弱力场,经4.4×10-24s后衰变产生四代轻子及轻子中微子；引力子以1.5×1010m/s的反速度传递引力,形成引力场,反空间,至少在1秒钟后衰变产生四代暗物质粒子i1、i2、i3、i4.这些暗物质粒子也许是形成生命意识的物质基础.我们通过 的数字结构已经推算出四代暗物质粒子的质量：mi1=9.61779×10-43kg,mi2=1.33061×10-43kg,mi3=5.12978352313×10-43kg,mi4=5.244825×10-43kg.光子、引力子的寿命至少大于或等于1秒,而它们的力程大于或等于2.962962963×108m、1.5×1010m.故它们均是长短力.胶子、玻色子的寿命分别为6.7×10-24s、4.4×10-24s,而它们的力程为10-15m,10-17m,故它们是短程力.在宇宙大爆炸1秒零6.7×10-24 s时宇宙产生了电子、电子中微子、u夸克、d夸克.两个u夸克与一个d夸克结合形成质子,两个d夸克与u夸克结合形成中子.至少在大爆炸2秒钟后宇宙才产生四代暗物质粒子,而暗物质粒子形成不占正空间的生命意识体.它们所带的温度正好是宇宙微波背景辐射温度.大爆炸后大约100秒,宇宙温度降到10亿度,也即最热的恒星内部的温度.在此温度下,质子和中子不再有足够的能量逃脱核力的吸引,所以开始结合产生氘的原子核.然后氘核和更多的质子中子相结合形成氦核,还产生了少量的两种更重的元素锂和铍.大爆炸后的几个钟头之内,氦和其他元素的产生就停止了.之后的100万年左右,宇宙仅仅只是继续膨胀.最后,一旦温度降低到几千度,电子和核子不再有足够能量去抵抗他们之间的电磁力,它们就开始结合形成原子…… 当宇宙膨胀到最大尺度时,所剩的普朗克力子已衰变殆尽,宇宙停止了膨胀.引力子因吸收能量其传递引力的反速度就会逐渐增大,此时光子、玻色子、胶子的传递力的速度都小于引力子的反速度.宇宙因此而收缩,宇宙再经过大约4.53×1066年,所有引力子都增变成反普朗克力子,宇宙会收缩到1秒钟时的反空间,此时宇宙反空间里只有反普朗克力子,反普朗克力子以1.5×1033m/s的反速度由反宇宙空间经奇点向宇宙空间运动,宇宙再次从奇点处大爆炸,如此循环无端.我们推测宇宙存在一次的时间大约为9.06×1066年.