淺議：物質(zhì)時空論（10）

宇宙空間的膨脹

一、膨脹現(xiàn)象

宇宙的起源和發(fā)展，是人類從古到今研究宇宙的一個重要課題。人們對宇宙的起源和發(fā)展有許多不同的觀點；但是宇宙大爆炸理論是現(xiàn)時宇宙學(xué)最為流行的理論，它認為我們的宇宙是由奇點爆炸形成的。

宇宙大爆炸理論認為，宇宙中所有的質(zhì)能，都最初集聚在一個體積無限小、能量密度無限大的點上，這個點稱之為奇點。奇點在一瞬間爆炸噴出宇宙原始的能量物質(zhì)，然后這些能量物質(zhì)隨著宇宙的膨脹，一邊運動一邊演化一直發(fā)展到現(xiàn)在，形成了一個豐富多彩的動態(tài)宇宙世界。這一理論已經(jīng)被哈勃的觀察和研究結(jié)果肯定，并經(jīng)過許多物理學(xué)家作了進一步的研究，而成為一個迄今為止最有代表性的理論。

從奇點爆炸開始，宇宙的發(fā)展演化經(jīng)歷了以下幾個階段：

第一，暴脹前階段。這一階段的時空無法言表，宇宙性能也超乎尋常。

這一階段質(zhì)能從奇點噴出，質(zhì)能速度雖然大，但宇宙空間沒有達到暴脹時的速度；其原因是量的積累還沒有達到暴脹的程度，質(zhì)的演變也沒有到此火候。

第二，暴脹階段。這一階段是在瞬間完成的，其整個宇宙是一鍋能量極度高、能量密度極度大的純能量時空場，能量以超光速向外運動、宇宙空間超光速向外拓展。

這一階段，宇宙中的質(zhì)能從奇點超光速、均勻地向外噴發(fā)；噴發(fā)時間極其短暫，然宇宙空間以驚人的速度迅速膨脹。

第三，制脹階段。在暴脹階段的末期，宇宙由于時空質(zhì)能機制和物質(zhì)耦合機制，能量場開始不斷演化，進而形成制約暴脹的極度因素，使得宇宙空間進入滯脹階段。

這一階段，是宇宙發(fā)展演化的一個拐點，它由暴脹瞬間躍遷到一般膨脹的初始階段。這一時間極其短暫，短暫的無法言表；但它極其重要，而相當神奇且豐富多彩，它讓超光速的宇宙暴脹，變成了低光速的宇宙膨脹。

這一階段，一方面，宇宙開始降溫，但溫度還特別高；另一方面，純能量開始演變成原初能量場、原始粒子湯和形成質(zhì)量的實子。

第四，膨脹階段。滯脹階段末期，隨著宇宙空間的膨脹，收斂作用和發(fā)散作用不斷博弈，最后發(fā)散作用戰(zhàn)勝了收斂作用，所以膨脹因素主導(dǎo)了宇宙。從此宇宙空間在發(fā)散作用的帶領(lǐng)下不斷膨脹，膨脹的空間又帶動宇宙萬物抗衡萬有引力向外運動。如今宇宙空間還在膨脹，并且在將來相當長的時間里會一直膨脹下去。

這一階段，膨脹速度低于光速，宇宙能量密度總體上趨于降低，宇宙溫度逐漸降低；但也有部分反反復(fù)復(fù)的意外。這一階段，宇宙質(zhì)能演化，各種物質(zhì)粒子、宇宙射線、能量場、天體物質(zhì)等等相繼被創(chuàng)造出來。

最后宇宙會有一個什么樣的結(jié)局，誰也不知道，但就目前來看科學(xué)家們有三種猜想：其一，宇宙會一直膨脹下去。其二，宇宙膨脹到一定階段會收縮，然后宇宙回到奇點，再膨脹再收縮，以此反復(fù)循環(huán)，無窮不斷。其三，宇宙一直膨脹，到最后既不膨脹，也不收縮，從外面看成了一個既定的宇宙空間，從里面看，是一個動態(tài)的不變宇宙時空。

究竟宇宙膨脹下去，最后會是一個什么樣子的結(jié)果呢？到目前為止無人知曉，我們只能期待科學(xué)進步的鑰匙，能打開宇宙奧秘的大門，以一探終究！

二、膨脹原理

宇宙空間在膨脹，宇宙萬物也跟著空間向外擴張；并且離我們越遠的天體，其遠離我們的速度越快，這是哈勃望遠鏡看到的實際結(jié)果。這膨脹、擴張怎樣運行，何因形成，它們之間又有什么關(guān)系？接下來我們說道說道。

宇宙空間向外膨脹，是由拓展宇宙空間的自身物質(zhì)導(dǎo)致的。宇宙時空的膨脹需要能量，現(xiàn)在物理界普遍認為是暗能量提供的推力。暗能量在向外的運動中推動宇宙空間膨脹；在膨脹過程中，暗能量充當了時空能量場，使時空不那么空曠單調(diào)，這樣膨脹后的宇宙就形成一個能量時空場，簡稱時空場。

時空場存在擾動、有漲落現(xiàn)象，也有粘黏性；當物質(zhì)經(jīng)過漲落的動態(tài)時空時，物質(zhì)就與時空場可能發(fā)生作用、有能量的交換。暗能量推動宇宙膨脹，進而帶動宇宙萬物抗衡萬有引力；現(xiàn)在的狀況是膨脹占主導(dǎo)因素，所以天體星系隨著宇宙空間的膨脹向外奔離，其越遠的星系退行的速度越快。

宇宙膨脹并帶動星系退行的情景，就像橡皮帶拉長的過程一樣。把一條橡皮帶勻速拉長，其上面等距離的依次三點A、B、C勻速分離；但從A看C，C的速度大于B的速度。

如果我們在橡皮帶上放一些物體，這些物體彼此之間有相互的作用(如碰撞等等)，它們和橡皮帶之間也存在相互作用。從整體效果來看，最終這些物體大部分會隨著橡皮帶拉長而遠離。

橡皮帶的變長，是橡皮帶自身物質(zhì)運動的結(jié)果，橡皮帶上面的物體可能對橡皮帶產(chǎn)生影響。但是其一，它的影響不能起決定性作用；其二，它的影響必須通過，改變橡皮帶自身的物質(zhì)來實現(xiàn)。

宇宙空間的膨脹，雖然比橡皮帶的變長復(fù)雜的多，但其二者的道理非常類似。宇宙空間自身物質(zhì)的運動推動宇宙空間膨脹，空間膨脹又帶動天體星系向外分離退行。

在宇宙空間膨脹的過程中，即使天體星系自己不動，它們也會隨著宇宙空間的膨脹一起向外運動，這就等同于時空膨脹為物體提供了一個外力，那這個外力的施力物體是時空本身，還是時空膨脹的拓展者？

其實在這么深的領(lǐng)域，就不必要追究是誰。如果硬要打破砂鍋問到底的話，我猜想應(yīng)該是時空場。因為導(dǎo)致時空膨脹的是暗能量，而暗能量又不和一般的天體物質(zhì)發(fā)生作用；另外時空是物質(zhì)的產(chǎn)物，時空不是空曠的時空，是滲透了質(zhì)能的膨脹時空，即時空場。故時空場應(yīng)該作為施力物體。暗能量在運作時空膨脹的過程中，把自身轉(zhuǎn)化成時空的能量場；然后時空場和物體在相互作用的過程中，進行能量轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化，從而使天體星系分離退行。

物質(zhì)的內(nèi)因決定該物質(zhì)的一切，外因通過內(nèi)因可以影響其物質(zhì)，但影響是有限的。宇宙空間的膨脹，是宇宙自身物質(zhì)的運動和演化結(jié)果。膨脹的宇宙空間與萬有引力的抗衡中，帶動宇宙中的萬物向外擴張；宇宙萬物反過來，又影響著宇宙的運動與演化。宇宙現(xiàn)在一直在膨脹，這樣膨脹下去，最后會是一個怎樣的結(jié)果呢？只有膨脹因子方可知曉。

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