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第十四章  “粒子基体”的产生条件与 “宇宙大爆炸”理论

14.1 “粒子基体”的产生条件

    在第八章，我们研究了稳定的“粒子基体”以及它的三个稳定态 – 质子，电子，中子。它们所处的物理状态被证明是一种非常稳定的动态平衡态。它与总星系的辐射 、吸收平衡属于非线性，具有稳定平衡点的自控调节状态。只有在受到某种高能态粒子的撞击时，组成它的光物质元粒子WG才会在巨大的轰击能量下激发而飞散，“动态平衡”被彻底破坏。物理学有关的资料已确认，质子存在的寿命长达10³¹ 年以上。

    大家会发现，本文以前叙述的原理仅解决“粒子基体”一旦产生，它稳定存在的物理机制及其数学模型，并没有涉及它是怎样产生的；它产生的条件以及产生于宇宙发展过程中哪段历史时期等问题。

    毫无疑问，“粒子基体”的相对密度极大，强相互作用只有在极短程内，即“粒子基体”的半径尺度内产生作用。而且，在这样的微观尺度内必须聚集相当于一个电子质量的光物质WG，只有如此高密度的实体方能抵御强相互作用的强大压力，从而形成一种动态平衡机制并产生所谓的“粒子基体”。

    我们对现今宇宙空间中WG存在的密度进行计算，发现必须将1立方厘米的宇宙体积中的WG压缩到小于5 x 10^-25 的区域内才能创造一个质子(该计算的数据依据是：宇宙质量为10⁵³ kg；宇宙半径为10¹¹ 光年；质子质量为1.7 x I0^-24 g； 原子尺度为10^-8 cm)。当然，我们还不可能找到一种致密的物质，用以作为压缩WG以太的容器。因此在现今的宇宙空间条件下，稳定基本粒子是不可能被大量产生出来。也许人类技术中的一种压缩磁场的方法，如果不断发展的话，有可能将宇宙空间中WG以太压缩到产生质子，电子所需要的WG密度。然而据我们所知，目前的水平还只能制造金属氢。

14.2 宇宙学理论

    我们的研究令人难以置信地发现，WG理论不仅与现今的基本物理理论，如量子力学，麦克斯韦电磁学理论等在原理方面融合一致，而且它与“宇宙学”理论密切相关。我们对“粒子基体”诞生的条件，时间方面的研究竟与“宇宙学”理论完全吻合一致 。

在这里不妨先简单介绍现有的“宇宙学”理论以及它的成就。

    一般认为，爱因斯坦广义相对论加上霍金的量子宇宙论描述了宇宙 的演化。认为宇宙是有限无界的，彻底冲破人类根深蒂固的无限无界的宇宙观，而且证明，150亿年前宇宙的全部物质，时间，空间被限止在一个蛋丸大小的体积之内。这个蛋丸以外被称作为无，一种无时刻，无空间，无任何物质的虚无。时间，空间始于150亿年前的这一宇宙奇点，宇宙大爆炸意指宇宙，空间，时间的爆胀。今天的宇宙是一个膨胀的宇宙，膨胀的速度业已给出(宇宙中某一星系相对于宇宙中心的速度是 v = H₀ · R, H₀ = 150 km/sec·10⁷ ly, 称哈勃常数)。相对论学者声称，有一系列的实验证明上述“宇宙学”理论的主要结论。其中有光线在引力场中的偏折，相对论引证为引力场对时空的作用，宇宙质量引起空间-时间的弯曲。数学方法由黎曼几何替代传统的欧几里得几何。在处理水星向径进动的实验中，当时认为这种方法取得较牛顿力学计算更为精确的结果，与实验一致 。另外则是哈勃的发现。

    本世纪20年代，哈勃对我们周围许多星系的光谱进行研究，发现大多数星体的光谱中都有一些暗线。这表示，一些确定波长的光波被恒星大气中的原子吸收了。科学家知道，每一种化学元素都产生一些特征的吸收线，这些谱线向红波段移动了一个距离。

    根据多普勒效应，这种谱线向红波段的偏移表示星系在向离开观测者的方向运动。多普勒效应表明，波动源在背离观测点运动时，测得的波长增大，反之则减小。

    1929年，哈勃研究了24个星系，他在测量了这些星系的谱线之后宣称，它们都是在远离我们而去，而且，这些星系远离我们而去的速度与它们与宇宙中心的距离成正比。哈勃关系被认为是20世纪天文学中最杰出的发现，它使大部分学者对宇宙的概念产生了巨大的变化，从永远静止的宇宙图景发展为宇宙膨胀这一令人惊讶的事实。

14.3 WG理论与“宇宙学”

    我们将WG理论的问题与宇宙学理论问题作一些比较，两者在宏观黑洞方面的研究，就其研究原理，数学方法，基本相互作用等方面是大体一致的。可以从以下几个方面来认识：

    “宇宙学”研究对象间的相互作用和WG理论讨论的宏观天体间的相互作用都是万有引力相互作用。

    WG理论称之为总星系天体对应于“宇宙学”理论中的宇宙这一最大的黑洞体，它们都是强引力场，满足相对论条件(或称之为满足WG理论洛仑兹变换的导出前提。在某些情况下，相对论方法可以用于一些物理量的近似计算。

    量子力学方法是WG理论的基础数学方法，这和霍金在“宇宙 学”研究中发展了的量子引力论，量子宇宙论具有相同的数学前提和方法，两者在“宇宙学”方面同样给出了很多一致的结论。

14.4 “原初火球”及爆炸初的10^-35 - 10^-4 秒

    在这里，我们首先介绍总星系天体在原初火球爆炸过程中“粒子基体”得以创生的物理条件和机制。

    显然，在爆炸初的10^-35 - 10^-4 秒这段历史时期，尽管它是如此短促的一瞬间，但WG的粒子数密度达到了极大值，满足“粒子基体”的创生条件，“粒子基体”此刻一旦创生，随着大爆炸的持续，它将按本书第七章，第八章中讨论的机制形成稳定的基本粒子体。

14.5 “宇宙学”中必须考虑修正的问题

    我们在第三章已经了解到强相互作用源于光物质的宏观效应，它也是“粒子基体”产生的本质原因。我们发现强相互作用的强度与总星系天体的质量(10⁵³kg)有着必然的数学关联。而且该质量的95%正是弥散在整个宇宙空间的WG以太物质的质量，它被称作为暗物质。这些研究都基于物质引力本性的讨论和计算。

    根据天体星系光谱线普遍存在的“红移”现象，WG理论亦认为总星系天体可能在膨胀，而且满足以下的膨胀规律，即任一星系的远离天体中心的速度满足：

V = H₀ · R

    即该速度与星系距天体中心的距离成正比， H₀ =150km/ sec 10⁹ ly 称作为哈勃常量。

    考虑天体空间中的WG以太物质必然对光的传播产生阻尼损耗(宇宙学中并未考虑这一点)，H₀ 的数值将会有所修正。我们同样肯定，总星系天体中所有物质，星系都曾经在同一时刻从它们的中心处爆胀飞逸而出。或者说，无论不同星系现今所处的位置距所谓的“中心”多远 ，或多近 ，它们的年龄都相同(用T表示)，它可以从v=H₀R中以H₀本身代表的物理意义推算出来。H₀=150公里/秒× 千万光年，即是说，距离“中心”1千万光年的星系的驰离速度为150公里/秒，令

T= 1/ H₀,若用 H₀中的光年单位换算成米，则T = 2 ´ 10¹⁰ 年，这是宇宙 的大致年龄。

    这说在200亿年前曾有质量为10⁵³千克的“黑洞体”产生了爆炸，产生了今天我们所见到的物质世界。WG理论与“宇宙学”理论存在一些不同的结论，即WG不认为这就是全部空间中的物质，或认定我们这个研究对象，这个物质世界就是唯一宇宙物质；不能认定在我们的研究对象以外的空间就不存在其它的这类膨胀或收缩的物质体系。原因在于WG理论证明爱因斯坦相对论是一个建立在一些物理表面现象上的理论，但对于理论的重大核心问题即光是怎样传播的？引力为什么，怎样作用时间，空间？等现象的本质一无所知。在这种情况下作出的一些数学推演和结果仅在少数实验中可以近似处理某些物理量。这一理论存在着更多的反例，存在着确定的不适用范围 。我们当然不能象一些浅薄而卑劣的人士那样欺骗民众。

    WG理论认为，引力作用于WG元粒子，它就象万有引力在任何物质间相互作用一样，无需通过引力对时空的作用，然后间接地产生对光物质的作用。虽然，像其它所有理论一样，WG理论目前无法定性，定量地解释WG元粒子为什么具有万有引力，它的产生机制是什么等问题，但在WG理论对电磁场，强相互作用的研究中，发现WG元粒子间具有万有引力作用的特性这一事实证明，WG元粒子本身是有其组成的，这涉及到更小微粒和更高速运动的物质(指比光速更快的物质运动)。因此，不能认为我们的研究对象，这个现行的宇宙因为光子也不能逃逸就判断宇宙便是唯一.WG不能把目前科学无法解释，无法研究的对象认定为无所作为自洽的逻辑。总星系天体原初体积可能很小，光物质不能逃逸，但我们决不能因而断言没有其它可以逃逸的物质。万有引力必然有它的产生机制，既然有这种可能，我们作出唯一宇宙的结论显然是一种非科学的臆想。

    另外，在万有引力作用下产生的火球，在物理原理，能量关系上并没有一定产生爆炸的机理，这种爆炸产生的事实恰恰证明了，存在两个或两个以上的原初火球的碰撞引发了我们今天这个物质天体的膨胀。因此本文将宇宙学理论中的宇宙称为总星系天体。

    尽管WG理论认为，并证明引力场作用于具有引力本性的光物质，光线在引力场作用下偏折了，这与引力场使时间和空间弯曲的广义相对论在机制上，在本质解释上是完全不相同的。古代的历法虽然是建立在太阳绕地球转动的基础上计算出来，但它依然成为适用于人类生活的实用历法，尽管今天的科学已完全证明，地球是在绕着太阳旋转 。我们依旧推崇爱因斯坦对人类的贡献，推崇他在物理学方面因他的伟大探索而建立并发展起来的一些成就，这些成就将永远造福于人类。但仍需不时提醒，在相对论不适用的范围内，在某些问题的本质机理的讨论中必须按事物的本质规律及严肃的科学态度来进行讨论或进行数学演绎。

14.6 “大爆炸”问题 研究的数理方法与粒子过程

    下面，我们回到200亿年前确实有过的10⁵³ kg 质量等级的大爆炸这一事实上来。对于原初的火球，主要的研究方法是热力学的方法。辐射温度与总体系的尺度因子成反比：

                  (15-1)

    当R很小，即爆炸的早期，辐射温度 T_r 可以很高，但T_r 只是辐射成分的温度。T_r 很高不等于整个体系的温度很高。

根据热力学，黑体辐射的质量密度遵循如下规律：

ρ_γ = λ T_γ⁴           (14-2)

其中 l = 8.418x10^-36 克 厘米^-3 度^–4 。

由式 (14-1) 及 (14-2) 得

                 (14-3)

另一方面，重子粒子的质量密度主要由质量m 贡献。

即 r g = n× m

其中 n 是粒子的数密度。

N =4p × n× R³ / 3 \ n µ 1 / R⁴

因此，

                         (14-4)

由式 (14-2) 和 (14-4) 可以推得

                         (14-5)

或改写成

                   (14-6)

其中，(ρ_r / ρ_m)₀ 及 R₀ 分别表示现在的质量密度比和宇宙尺度因子。

    式(14-6) 说明WG光物质辐射与粒子的质量密度之比并不是不变的。而且随体系的膨胀不断地减少。对于现今的体系，这个比值已很小，约为：

(ρ_r / ρ_m)₀ ≤ 10^-3                  (14-7)

但在体系的早期，

(ρ_r / ρ_m) ≤ 10³                    (14-8)

    当然，曾经有： (ρ_r / ρ_m) > 1 即辐射曾是体系的主要成分。在那个时期，它的温度也就是宇宙的温度。由式(14-1)得

T_γ = (T_γ )₀ · (R₀ / R)              (14-9)

其中，(T_γ )₀ = 2.7K 是现在的辐射温度， T_γ > 2.7 x 10³ K ≈ 3000K。

    说明在辐射T_r 高于3000K 的时期里，体系主要由高温的辐射充满着，粒子则飘浮于辐射之中，这种状态称为原初火球状态。T_r 高于3000K的整个时期 也是“粒子基体”的创生期 。

    原初火球模型表示，总星系天体越早的年代，它的温度越高，温度与宇宙尺度成反比。根据这一定量的关系以及膨胀模型的解，有关物理学家已经给出一张宇宙历史年表，如表14-1所示。

表 14-1

表中的“温度T” 和能量ε 之间满足

ε = KT

式中T是指辐射温度。

    体系爆炸早期，物质处在热平衡态。判断在一温度为T的热平衡状态物质含有哪些粒子的原则有两条。

如果质量为m的粒子满足条件：

m c ² < KT

    根据WG理论，物质的最大能量态莫过于它全部转化为光物质的WG辐射。如果mc² < KT 说明体系中这种粒子必定在平衡态中大量存在，即这种粒子并没有完全被激发为WG的辐射态。

    例如，当T > 10¹⁰ K时，体系中的电子数密度与WG元粒子的hν 单位数密度差不多。

当T >10¹³ K时，质子的数密度与WG元粒子的hν 单位数密度差不多。

如果质量为m的粒子满足条件：

m c² > KT

    则粒子的数密度应远小于WG元粒子以hν 为单往的数密度。它们实质上被析出而存在于物质团块中(譬如星系的形成).

    在T< 3000K 的阶段，宇宙物质中的主要相互作用是引力，主要的物理现象是从均匀分布状态变成非均匀，有星体的状态。这阶段的理论分析大体上符合观测的结果。

    在这里值得一提的是，宇宙学理论中争论不休的反粒子，重子，反重子的不对称性，在WG理论中却是显而易见的。因为,三种“粒子基体”的稳定态在爆炸初期一旦形成，它基本上将稳定地存在于体系的后期，所谓的反粒子和其它不稳定粒子却是“粒子基体”的核，以及核外WG云团在能量运动中的瞬时产物，它仅与局部运动的能量状态有关。尽管，正，反粒子可以成双产生，成对消失，转化为光能，但这不是它的根本的生成机制，而仅是现今天体条件下的性质而已。