宇宙膨胀撕裂恒星形成超新星

    “我对宇宙膨胀的机理还不是很了解，请你详细地讲讲。”今天老张一早就煮好茶等我到来。我刚坐下，老张就迫不及待切地提问了。

“好吧。时间本身就意味着空间不断地更新。宇宙无疑是在运动中的，所以才有500年历史的松树林和今天的灵长类动物。根据松树林和灵长类动物衍变模式、星系的红移现象乃至获得2011年诺贝尔物理学奖的科学家新发现，均证明宇宙是在作膨胀并且是加速膨胀运动的。也就是说宇宙时空球面是在不断地加速变大的。”

“那么，变大的那部分球面从何而来？”

“很明显，它只能来自于物质，亦即宇宙天体。也就是说，宇宙时空球面不断加速变大的过程也是宇宙天体在不断展开的过程。”

“宇宙球面为什么会不断加速膨胀呢？它的动力来源于何处？是大爆炸产生的吗？还是别的原因？它加速膨胀的速度又是多少呢？”老张接连提了几个问题。

“这些问题确是有点深度，但只要进一步思考，还是能弄明白的。宇宙固然庞大，无非也是由最小粒子组成，而且这些最小粒子的总量肯定是恒值——物质不灭，也不能创生。至为关键的是，宇宙之外是反空间。也就是说，宇宙除构成宇宙自身的粒子之外什么也没有。所以，假定存在宇宙初始状态的话，构成宇宙自身的粒子无疑是紧靠一起的——它们就是一个‘实体’。而一个‘实体’实际上可以看作是由无数多的大小不等的互相紧套的球面组成，比如一块普通物体，在这块物体内部的任意一个尽量小的质点，紧贴着这个质点就包围着一层由其它质点组成的球面，而紧贴这层球面又包围着第二层球面，第二层球面之外又包着第三层、第四层……但细节比较容易被人疏忽，我们不妨将一个圆的直径想象成足够小，小到以最小粒子的直径ø为计量单位，那么，由于圆的周长则为Π（3.14……）不是整数，所以圆周上不可能刚好填满整数的ø，就会出现由Π引起的那部分无从弥补的‘空隙’。所谓‘空隙’就是绝对真空，而宇宙是没有绝对真空的。所以，只能往圆周上增加ø，这又导致直径够不着而随之延伸。直径延伸又使得圆周出现新‘空隙’，直径只能再度延伸……这种现象反映在球面积方程A=4Πr^2上：由于Π是无理数，是一个无法确定的数，于是说明了一个定理：自然界中任何指定半径的球面都是不确定的；反之，自然界中任何指定球面的半径也是不确定的。这就意味着由无数多不同大小球面组成的自然界任何实体的状态都是不稳定的。这种不稳定现象源自于球面积与其半径的不确定性质，也就是圆与半径的不确定关系。”

“我觉得这种现象好比在天平两边分别加等量砝码，永远也不能平衡。”

“老张你这个比喻很形象。——很明显，对于宇宙初始实体来说，由于球面对半径的不确定性，产生了不一样的粒子运动速度，于是便形成不同的速度层。这个实体变成了无数多的不同速度层面。由于这些粒子要同速共存，大家一致认可一个标准速度层，并且向这个速度层看齐，于是形成速度均衡。速度均衡的实质意义就是使得所有构成宇宙的粒子不至于失速，使它们有一个共存速度。这个共存速度所代表的球面无疑就是我们的时空球面。在均衡过程中，无数的不同速度层面实际上处于候补状态，所以它们就构成物体——宇宙星球，然后，宇宙球面以共存速度牵制着这些星球让其互相联动。联动就是彼此互相影响的运动，类似于机械传动系统。星球连动包含宏观运动与微观运动。它的重要作用是让联动物体的速度变为梯级关系，从而作为自然速度进行叠加，使得候补速度层粒子达到共存速度而与时空球面看齐。我们今天看到的宇宙星球实际上正是联动中的候补状态的粒子存贮体。这些存贮体内的粒子随着球面运动释出加到共存速度层，形成膨胀的时空球面。换而言之，宇宙的一切物体事实上都是时空面。只不过这些‘面’处于候补之中。”

“宇宙运动的根源在哪里？”

“由此可见，宇宙运动的根源并非来自大爆炸，也不是别的原因，而是来自球面与半径的不确定性。宇宙完全等同于一个沿径向以光速不断运动而形成膨胀的球面。你应该记得，构成宇宙的最小粒子的数量是个有限值，所以通过下列的数学分析，我们得知这个球面是有极限的。同时，我们还可以清楚地看到宇宙加速膨胀的真相，比如瞬时增幅、膨胀加速度等，以及宇宙的循环原理： 

“设：S为球面积，r为球半径。

 “即: 球面积       S=4Πr^2                 （1）

“对（1）求导得： S’ (r)=8Πr               （2）

 “（2）表示球面随半径变化的速率。

“由于宇宙径向速度恒等于光速C，r =Ct，故（1）式可表示为：

“S=4ΠC^2t^2                                （3）

“对（3）求导得： S’ (t)=8ΠC^2t              （4）

 “对（4）求导得：S”(t)=8ΠC^2               （5）

“（4）式为宇宙球面即时增幅；（5）式为宇宙球面膨胀加速度。

“数学原理固然简单，但结论确实惊人：宇宙球面半径的速度虽然为恒值，但球面增幅却是加速增加的——这无疑是宇宙加速膨胀的真相。请你注意，加速膨胀是指球面积在加速膨胀，不是宇宙的径向速度在加速，也不是天体之间互相远离的速度在加速。”

“我记得你说过，地球每年离开太阳约15米，这个速度是不变的吗？”

“是的。”

“我明白了。膨胀的圆周线速度即线增幅是匀速的，而膨胀的球面面积增幅是线增幅的平方，所以球面积的增幅是加速的。可是，为什么离我们越远的星系红移越严重，也就是说越远的星系离开我们越快呢？”

“宇宙球面膨胀包含3种情况：第1种情况是球面沿着径向匀速运动，例如我们离开130光年远的星系的速度接近光速，是以径向速度为主的；第2种情况是球面上两个质点之间互相匀速离开，例如地球每年离开太阳15米，是以球面速度为主的；第3种情况是球面积的加速增大。红移现象发生在以光年为距离单位的远距离的星系上。这些星系其实是它们的虚像，这些虚像还处在当时的时空球面上，我们离开它们的速度已经不是单纯的第2种情况的球面上的速度了，而是加进了第1种情况的径向速度的成分了。越远的星系就越靠近宇宙中心，我们离开宇宙中心的速度就是宇宙原速，是等于光速的，离开越远的星系红移就越严重，这样就给人一种错觉——以为宇宙在径向或者球面上线性加速膨胀，红移现象由近到远越来越严重其实是由球面线性速度逐渐过渡到径向速度的过程，所以不能由此得出宇宙膨胀在球面线速度或者径向速度上加速的结论。”

“这么说，这一点很重要——红移现象主要反映了宇宙球面的径向匀速膨胀。”

“是的，即使近距离的星系也是个近似值，因为光传播的延时性，任何星系的虚像都落后于我们所在的真实的宇宙球面。事实上，近距离星球的红移并不明显，例如，地球每年离开太阳的速度只有15m，这样弱的红移是难以观测的。”

“那么，2011年诺贝尔物理奖也不能证明宇宙在加速膨胀啦？”

“这里面显然没有说明确是哪一种情况的加速膨胀。如果直接从他们的实验来说，只能属于第1 种情况——宇宙球面在径向匀速膨胀。其实，加速膨胀是指宇宙球面积的加速膨胀。当然，宇宙在径向匀速膨胀意味着宇宙球面积的加速膨胀，但是必须加以说明，以免引起误会。”

“确实是含混不清，事实上人们已经误会了，以为宇宙星系之间在加速远离，实际上是匀速远离的。”

“由于他们并不知道，他们观测的是天体的虚像，因此不能代表真实的情况，近距离的情况才能接近真实情况，例如，月球每年离开地球的速度只有3.8cm，而且是个定值，证明宇宙在球面的线性方向是匀速膨胀的。而红移是宇宙球面沿径向膨胀的证据，而且越远就越接近宇宙膨胀的径向速度——宇宙原速。”

“你的意思是说，宇宙原速才是宇宙的径向膨胀速度？”

“是的。不难证明，当半径不断增大时宇宙球面的膨胀率趋于0。”

“什么是膨胀率？”

“膨胀率P为即时球面增幅与即时球面积的比值。由（5）和（4）得：

“P= 8ΠC^2 t/ 4ΠC^2t^2 =2/t                （6）

“很显然，当 t→∞ 时，即有：P=lim(t→∞)2/t =0（7）

“膨胀率为0的物理意义是指宇宙球面停止膨胀了，即极限球面的面积随半径的变化速率

“S’ (r)=dS/dr=0                     （8）

“对照（2）式得：S’ (r)=dS/dr=8Πr=0  （9）

“设R为极限球面半径，令r=R

“即：R=0/8Π=0                    （10）

“从这个分析结果我们可以看到：沿径向以匀速不断增大的球面是有极限的。更为重要的是，极限球面的半径是0，而平面和‘点’的半径也是0。也就是说，极限球面是‘平面’——其实它就是一个‘点’。但千万不要把这个‘点’理解为质点，更不能想象为奇点。它的意义在于终始合一：是运动的终点和始点。它的物理意义在于：正宇宙的星球完全展开的时候，刚好是它收敛运动的始点，也是反宇宙收敛到极限的时候，刚好也是它膨胀运动的始点。这亦即正反宇宙互换角色的时候——原来的正宇宙开始转变成反宇宙，而原来的反宇宙转变成正宇宙，从此进入新一轮宇宙循环。”

“老吴，根据数学的极限定义，当t趋于无穷大时，膨胀率P只能接近于0，而不能等于0，也就是说，宇宙球面的半径是无穷大的，没有最大，只有更大，所以宇宙的极限半径不能等于0。”

“这是传统数学的局限性所致。传统数学的数是无穷大的且数的变化是连续的，这并不符合宇宙的实际。由于是有限的，而且宇宙的运动是不连续的，是一份一份进行的。所以在（7）式里的dS应该以一份ΔS表示，当宇宙膨胀到极限时无法再膨胀，当t趋于无穷大是借用‘无穷大’的概念，实际上是表示正宇宙的时间结束点，此时宇宙球面增量dS=ΔS=0，也就是膨胀率P=0，所以由（9）得R=0。”

“正反宇宙是如何相背运动的呢？”

“正宇宙作膨胀运动时反宇宙也在作对应的收敛运动。正宇宙的星球连动在其膨胀过程中释出粒子；反宇宙的星球连动收入粒子——注意：它收入的并非正宇宙星球释出的粒子。当正宇宙星球完全展开的时候反宇宙收入粒子也告完毕，回到宇宙初始的‘实体’状态——其实就是正反宇宙同时到达极限状态。由于终始合一，这种状态实际上是正反宇宙新的运动开始。但要注意的是，由于不存在绝对真空，‘实体’实际上包含着已经展开的正宇宙，也就是说两者合成一个‘实体’，两者互相交换角色后就立刻进入到新一轮宇宙循环中。”

“正宇宙膨胀到极限，反宇宙收敛到极限，两者一大一小，如何紧靠在一起？”

“正反宇宙的循环符合拓扑学原理，所以要以拓扑几何来解释，而不能以欧氏几何来解释——正反宇宙的极限都是半径为0的‘点’当然能够紧靠在一起啦。”

“你的意思是说，正反宇宙的极限点是拓扑几何的点？”

“是的。”

“半径为0的点应该是很小的点啊，比如角的拐点是半径为0的点，能量粒子也是半径为0的点，那么，宇宙极限点也是这么小的点吗？”

“你这种点的概念不是拓扑几何里点的概念，拓扑几何的点没有大小的概念，而是一种抽象。它可以小到如能量粒子，也可以大到如宇宙极限点。但是它是完全符合逻辑推理也是符合宇宙实际的。”

“看来，也只有这样才能解释宇宙了。”

“不难发现，宇宙运动是有序的，并且是严格地按照膨胀球面数学模型循环运动的。它也许有真正的初点，但当它进入循环以后就没有终点了。我们今天的宇宙只不过是它的千百万循环周期中的一个。它的动力源自于时空球面的不稳定性，这种不稳定性又基于球面与半径的永恒的不确定性，实质上就是圆与半径的不确定关系。因而自然宇宙也将永远循环下去。”

“我觉得你将宇宙运动归结为数学了，毕竟数学不是物理啊？”

“我说的是动态数学，是宇宙运动的数学模型。动态数学是属于物理学范畴的，它实际上就是宇宙的变化和运动。”