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宇宙学原理(3)

归属:天文科普 2024-08-14 
三、星系的产生
  宇宙的空间,只存在两种可能,一种为有限空间,一种为无限空间,无论取哪种空间,按照人类目前所观测的结果及推断都无法作出肯定的判断结果。因为,无论即哪种结果都会产生康德论证的“二律背反”。这就是现有理论的缺陷。然而,奇点大爆炸理论隐含了该理论的前提是宇宙必是有限的,并且在此后的论证中得出宇宙是有限和无边界的。因此,关于宇宙的起源问题论证,在本文中描述的初始宇宙则是无限的,无限的宇宙满足了构建现今宇宙的图像,从结果来看本文所描述及推导的结果更经得起推敲,甚至有可能成为宇宙起源重要学说。更能便于描述整个宇宙的起源、归宿、现象等相关问题。 在前文描述的初始宇宙中给出了这样一幅图像,在一个无限的空间中,一开始不存在任何物质的,只有当场的能量产生了狭义意义上的物质的那一刻起,因为空间内物质的产生,宇宙从静态成为了动态,时间概念将被引入,该时间在前文也描述过时间不是以点开始,而是以物质形态在瞬间充斥着无限的空间,当无限的空间注入了无限的时间,亦即成为了完整意义上的宇宙概念,而这时的宇宙即为初始宇宙。
  此时的初始宇宙具备以下条件:
  首先,一个虚空的空间为未来物质的产生预留了无限的可能。
  其次,此时的宇宙正处于有序向无序状态刚转折的一瞬间,与热力学时间箭头方向一致。初始宇宙处无限状态,其大尺度不存在膨胀与收缩的问题,在宇宙大尺度上,时间不存在所谓的起点和终点,只存在热力学时间箭头,然而,时间在局部区域由于会同时存在热力学时间箭头,宇宙学时间箭头,甚至会出现心理学时间箭头,如在地球因为人类的存在。而让我们感觉到时间在不断流逝。
  宇宙的起源从初始宇宙诞生的那一瞬间开始,其基本图像只有两种:即有序结构和无序结构,所有组成基础为时间、空间以及由场产生的物质,早期宇宙的主要以物质的量变为主,量子理论就可以很好地解释此时的宇宙图像,在物质不断由场的能量转化过程中,这个过程的能量守恒。 宇宙空间中温度不高,粒子会相互吸引开始聚集起来,根据量子理论测不准原理,粒子的密度和速度必然都存在少量的涨落,由于宇宙为无限的空间,因此宇宙中任何一个点均有可能视为中心点,亦即在这个空间中,任何点均可能产生因物质内落、集聚而形成的物质团块;这种类型的中心区域将广泛地分布在宇宙空间中,由于这类团块的结构,形状,大小形成的时间等有区别。因此,在形成过程中,每个点的无序状态会随时间而增大,亦即熵的增大,耗散结构理论告诉我们,熵会因为物质密度增大而发生爆炸,爆炸点是形成原始星云的物质基础,星云的形成亦即成为了随机,同时由于在宇宙空间存在无限个这样的中心点,所以熵的爆炸成为了无限多个星系产生的原因,由于熵的爆炸过程中在结构形状、大小、时间上有差异,体现在星云状态上也能表现出星云的形态、规模、星云的年龄等差异化,熵的爆炸与奇点爆炸有本质区域,因为根据普利高津“耗散结构理论”熵的爆炸主要是产生无序和无序结构,原始星云由熵的爆炸形成后,并就此不断演化,星云内部仍然会成为区域中心,爆炸会继续在每个原始星云中不断重复发生,而根据涨落原理,星云中心物质爆炸产生的物质会逐步产生有序物质结构从星云中分离出来,经推导离星云中心区域越远的星系物质其形成时期更早,离中心区域较近的星系物质形成时间稍晚。而从星云物质中分离出来的星系物质,可视作为有序结构,而一直处于星云状态的物质结构应视为无序结构,星系的有序结构表现为稳定的有规律的运动。由于物质在形成熵的大爆炸前,物质密度很高,时间会因为引力作用,时间与空间扭曲在一起,形成强大的时空曲率,在爆炸瞬间,熵会形成膨胀,会形成宇宙单泡物质,同时,由于宇宙空间中分布无数个中心区域,熵爆炸形成独立的星云系统,而并不会被其它更大质量的物质所捕获。
  但如果是在有限空间中,就存在两种可能,一种是所有物质都内落集聚成一个点,成为唯一的中心点,如霍金先生描述的奇点大爆炸。另一种情形是,所有物质也可能形成多个爆炸点,但爆炸后仍会被其中心区域更大的物质所捕获,如果是这样,宇宙运动方式就是以星系围绕宇宙中心旋转而不是膨胀方式了。 宇宙中的物质的演化,是在原始宇宙中缓慢进行的过程,与文中所假定的宇宙空间,无论在此之前发生过何种事件,最后必将还原于这个状态:因为只有此时的宇宙图像才能满足宇宙演化的条件和目前我们所能观测的世界与之是如此的吻合。
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