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在我于 2006年出版的《大爆炸形成多宇宙时空》一书中早就阐明了宇宙演化的全过程 ，及现阶段 宇宙加速膨胀的机理。 现先将有关内容逐步摘录于下，以供有兴趣的人参阅。 大爆炸形成多宇宙时空 内容提要 ： 大爆炸形成以中心黑洞为中心，正反物质世界CPT对称 的多宇宙时空。白洞是在黑洞中心孕育起来的，白洞、黑洞都有内部结构。黑洞既是旧宇宙的吞噬者，又是新宇宙的孕育者 。宇宙是多度规时空，不同度规、自由度之间有度作用力，它使时空（场）量子化、频谱化。多度规时空是相对论和量子论统一 -- 统一场理论的时空几何。 一 ， 疑问 |
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二 ， 定性分析之一
先避开具体的演算，定性地分析宇宙大爆炸形成的多宇宙时空问题。先考虑一种最简单的情况。 大爆炸开始时，物质密集于半径不大于10-35m 的范围内，因而光的波长最大不可能大于2*10-35 m，其它粒子的平均自由程更小于此值。而 kB T 则远大于1019 G eV，物质处于极高温的高频波动中。在物质如此高度密集的区域强相互作用、弱相互作用、电磁相互作用和万有引力都极其地强，从而光速很低，物质的热运动速度接近于光速，其惯性质量和引力质量远大于其静止质量（即绝对0 K时的质量），惯性质量的增大抑制了物质的量子波动性，引力质量的增大加强了引力相互作用，从而不仅强相互作用、弱相互作用、电磁相互作用耦合在一起，引力也与它们耦合在一起，这就是真正的大统一时代。 大爆炸开始后，高温高密度的物质处于绝热膨胀之中，物质所占有的空间膨胀，密度降低，温度下降，相互作用力场强度下降，光和场的传播速度变大，时钟变快，尺子变长，光的波长变长，频率降低，这就是光谱线的“红移”。以爆心为绝对坐标系原点，以爆炸开始时刻为计时开始，t = 0。据现有理论计算，到t～10-35 秒时，k B T ～1014 G eV，强相互作用被分离出去，夸克与轻子相独立；t～10-10秒时，k B T ～300 GeV，弱相互作用也被分离出去；t～10-5 秒时，k B T～100多M eV ，夸克被禁闭，重子、介子形成，开始了强子与轻子时代；t～1秒时，k B T～1MeV ，中微子脱耦出去，质子不再俘获电子而变为中子，这时候正、反粒子都已形成，同性粒子之间是吸引力，正、反粒子之间是斥力——反引力。正、反粒子的同性相吸及异性相斥，使正、反粒子逐步分离为正、反两个物质世界，并开始了核形成及随后原子形成的时代 ；直到 T～3000 K ，即 k B T ～ 0.25 eV ，大爆炸的“火球”彻底分裂为三个宇宙：正物质宇宙、反物质宇宙及包围着它们的光球 。正、反物质宇宙的质量相等，光球的质量为它们之和。正、反物质宇宙之间的相互作用是反引力，它使两者日益远离；光球对正、反物质宇宙施以光压（反之，正、反物质宇宙对光球施以反压，大小与光压相等）。由于光球内光子气体的密度是越靠近球心越大，光压也如此，所以光球对正、反物质宇宙施以的光压的综合效应与反引力同向，也是使正、反物质宇宙日益远离。反引力和光压导致：1，时间的单向和宇宙的膨胀； 2 ，正、反物质宇宙的膨胀速度C 低于光球的膨胀速度C∞。光球外表面才是真正的自由真空，在那里才有真空中的光速 C∞ ；正、反物质宇宙的膨胀受包围它的光球的光压阻碍，故其膨胀速度C（正、反物质宇宙中的光速）必小于C∞ 。3 ，反引力 对于正、反物质宇宙来说，是来自类空区域的作用力 ，它对正、反物质宇宙空间内的事物运动，不具因果关系，而具量子统计影响。反引力与被作用的物体的质量成正比，并与该物体距反引力中心的距离平方成反比。因而，它对该被观测物体的影响与该物体的质量无关，但与其时空状态有关。光压是类光空间的作用力 ，它与被作用物体的质量无关，只与其时空状态有关，质量越微小，光压影响越大，量子波动越显著，量子波动是时空的状态函数，即渊源于此。4，正、反物质宇宙时空形成之初，反引力和光压是极为强大的，因而正、反物质宇宙对光球的反作用力——向心压缩力也极为强大，光球的向心光压也最大，从而使爆心处形成一个中心黑洞。中心黑洞与正、反物质宇宙时空可以说是同时形成的。中心黑洞 对光球和正、反物质宇宙时空具有吸引力，将其物质吸入黑洞，中心黑洞日益变大，对光球和正、反物质宇宙内物质的吸引力和吞噬作用及阻碍其时空膨胀也日益强大。 5，正、反物质宇宙时空形成的早期，所受反引力和光压极为强大，而受中心黑洞的吸引力则很小（它对正、反物质宇宙来说也是来自类光区域的作用力）。因而，正、反物质宇宙二者分离迅猛加速，时钟变慢、尺子变短、光速增大，宇宙膨胀迅猛加速，正、反物质宇宙时空在早期确有过暴胀期。随着时间的推移，反引力和光压日渐减弱，而中心黑洞的吸引日渐增强，因而时钟的变慢、光速的增大及宇宙的膨胀增速日渐减弱。当中心黑洞的吸引与反引力及光压的排斥相平衡时，时钟的变慢及宇宙膨胀的增速就终止了！随后，中心黑洞的吸引将日益强于反引力和光压的排斥，宇宙膨胀减速，后停止膨胀，转而日益收缩，宇宙运动速度日益接近于真空光速，时钟日益变慢，尺子变短，正、反物质宇宙二者最终将进入中心黑洞，在其中心重新转化为高密度、高温的光子凝聚态——白洞 ！中心黑洞 继续将光球物质吸入，当白洞 的能量（正能）远大于中心黑洞的收缩能（负能）时，白洞将重新爆发，宇宙的又一次大爆炸产生了！新的宇宙又将重生了！ |
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宇宙大爆炸至少形成四个既独立又相互关联的宇宙：四维闵可夫斯基时空的光球宇宙 内包裹着一个中心黑洞和二个与中心黑洞相切的正、反物质宇宙 。（见示图 1）中心黑洞与正、反物质宇宙也都是四维闵可夫斯基时空的。但四个宇宙的时空始点都不同，其内的时钟快慢和光速也都不同。
中心黑洞的中心就是宇宙大爆炸的爆心，但时间起始于t～1秒。到了时刻t =T（时间间隔为T-1秒），中心黑洞视界极(短)轴半径为 Rh =∫1T C h dt，C h 是视界极点处的光速，它随中心黑洞的膨胀而增大。极轴就是中心黑洞的旋转轴，它的一端是与正物质宇宙的切点——正物质宇宙的闵可夫斯基时空的始点(正极点)；另一端是与负物质宇宙的切点——负物质宇宙的闵可夫斯基时空的始点(负极点)。它的视界长轴半径为 RK =∫1T CK dt，CK 是中心黑洞视界长轴端点（赤道处）光的传播速度，C K > C h 。中心黑洞是克尔黑洞。因此，正、反物质宇宙时空始点连线方向的相互作用大于光球与黑洞间的相互作用。另外，中心黑洞与光球、正、反物质宇宙都是空间体，不是质点，其相互作用不仅引起物质的转移，还引起空间体的转动。中心黑洞的赤道面（00纬度剖面）的物性是光性的，面对正物质宇宙的那一部分的物性是正物性的，面对反物质宇宙的那一部分的物性是负物性的。当正、反物质宇宙 完全被中心黑洞吞噬后，中心黑洞将收缩，其内部更多的物质将转化为光性物质。中心黑洞内部是有结构层次的，其核心 ——白洞内部也是有结构层次的。中心黑洞的质量 M= R hC h2/2G ，G是万有引力常数。中心黑洞的坐标系是绝对坐标系 。 正、反物质宇宙 时空始点位于中心黑洞的极点 ，始点处的光速就是 C h 。显然，其坐标系是相对坐标系。坐标系的运动速度是C h ，C h随中心黑洞之增大而增大， 因而实际是个非惯性坐标系。但其时间起始与中心黑洞一样，t～1秒。起初正或反物质宇宙各拥有总宇宙质量的 1/4 ，因中心黑洞不断的吞噬，其质量不断减少。因而，现在测得我们所在的宇宙仅拥有宇宙收缩的临界质量的近1/10 ，就毫不奇怪了。其余的质量存在于其它三个宇宙中，它们就是在我们的视界之外的“暗物质”。从绝对坐标系的角度来看，正、反物质宇宙是顶点在中心黑洞的极点，顶角为 90 度的四维闵可夫斯基时空的园锥体内，顶角平分线为时间轴和旋转轴 ，也即中心黑洞的极轴。就 t =T 时刻而言，正物质宇宙是中心在时间轴T 点，半径 R =∫1T C dt 的球体，C是该宇宙内的光速，CT = ∫1T d C 是 T 时刻该宇宙测得的光速。由于宇宙膨胀，从 t =1到 t = T，光速C是不断增大的， T 时刻测得的光速C T 必远大于C1 。宇宙的年龄 T ～2R/（C T + C1 ）。已观测到的最远的恒星的距离 r 必小于 R，故以 r / C T 算作宇宙的年龄显然偏小：2R/（C T + C1）>R / C T > r/ C T 。按宇宙背景辐射算出的宇宙年龄约200亿年，应该是比较可信的；而以已观测到的最远的恒星来定宇宙年龄，显然不合理。 当我们在时刻 T 时观测宇空，我们就位于 R = ∫1T C dt 的球心位置，我们感到好象是处于宇宙的中心，就毫不奇怪了，而每一等距离面同时也是等时面。我们看到的是一幅过去宇宙的映像，距离越远追溯的时间也越久远。我们永远也看不到宇宙的实时图像！例如，有朝一日，宇航员在火星上登陆，进行“实况转播”，我们看到的每一个“实时”动作与画面都发生于 4 分钟前；若与宇航员通话，我们讲的话，宇航员要在 4 分钟后才能听到，而他们的答话要在我们讲完后 8 分钟才能听到。 根据四个宇宙间相互作用的一个简化模型的近似计算，我们所在的宇宙原分到的物质近89% 被中心黑洞吞噬后，我们的宇宙就会开始收缩。如果原本分到25% ，显然要降到 3 % 以下才会见到宇宙的收缩。而目前我们看到宇宙仍在膨胀就很自然的了。一旦宇宙开始收缩，我们将见到所有的星体都在向我们飞来。从建于爆心的绝对坐标系来看，我们所在的宇宙的时间箭头反了向，开始了倒计时。但处于这个宇宙中的观测者来讲，他的时钟仍继续在累积计时，并不会倒计时的。在一个运动着的相对坐标系内，无论是加速运动还是减速运动（包括光速的改变），还是运动反向，其内部的时钟始终是累积计时的，不会倒计时的。但由于相对光速减慢及日益接近于中心黑洞，我们的时钟将越走越慢（同时尺度越来越短）。由于无论是膨胀还是收缩，我们所在的宇宙质量都在不断减少，如在 t = TN 时刻我们所在的宇宙开始收缩，那么，t = T N + Δt 与 t =T N - Δt 时刻我们所在的宇宙密度是不一样的，无论是在这个宇宙之内还是在这个宇宙之外，所见到的这个宇宙的面貌是不相同的。因而，认为“当宇宙收缩后，我们将回到过去”的见解是不正确的。即使我们的宇宙被中心黑洞所吞噬，我们宇宙的时空终点也不与其开始点重合！ 正、反物质宇宙时空是关于中心黑洞的赤道面对称的，彼此是时间反演的。由于二者都不是质点，而是空间体，反引力及中心黑洞的吸引力使这二个空间体成为旋转的椭球体。如果一个是左旋的，那另一个就是右旋的。从绝对坐标系来看，它们的短轴（旋转轴）与中心黑洞的极轴 连成一线，长轴与中心黑洞的长轴相平行。正、反物质宇宙 内的自然规律是完全相同的。因此，谁都可以把自己所在的宇宙视作正物质宇宙，把与之时间反演的宇宙称为反物质宇宙，其差别在于物性相反，一个宇宙内“电流从正极流向负极”是“电子（带负电）从负极流向正极”，另一个是“电子（带正电）从正极流向负极”；一个宇宙内生物的 DNA 是左旋的，则另一个宇宙内生物的 DNA 是右旋的。因而，研究其中之一就可以了。在任一个宇宙中，物质的物性基本是相同的，反粒子的出现只能是局部的、稀少的、甚至是短暂的，它在众多的正物质环境中总是与正粒子相结合而湮没为光子，而不是组成反物质原子、分子。这也是我们能在实验条件下短暂地制得稀少的反粒子，而难以获得反物质原子、分子及其物体的原因。也正是同一个宇宙中物质的物性相同，物体之间的“万有引力”是吸力，彼此之间的距离远比反物质宇宙近得多（这个反物质世界现在距我们约500亿光年之遥），这个吸力比反物质宇宙对我们的反引力强得多，因而我们只看到我们的宇宙内物体之间的“万有引力”是吸力，而感受不到反引力的存在。另外，正、反粒子之间的库仑力比它们之间的反引力强得多（强1036 倍），因而，不仅难以发现反引力，而且无法抵御库仑吸力而结合，湮没为光子。只有制得自由的低速的中子和反中子，测量它们之间的相互作用，才有可能鉴定它们之间的“万有引力”是吸力还是斥力及其规律。只有选择质量和距离都已精确测定，相距数光年以上，并有运动关联的两颗恒星，分析其运动轨迹，才能窥测是否存在来自反物质宇宙的反引力 。既然引力是从大爆炸后，与电磁力的退耦而独立出来的，那么引力的作用子也是光子，只是频率特低，波长特长、能量特低而已。从而，探测引力子的努力徒劳无功就毫不奇怪了。 |
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我们的宇宙在空间上是分层次的，最内层是星系空间相，其外层是氢云空间相，再外层是等离子空间相，其外是中微子、光子气体相，最外层是光子气体相。星系空间相是范围最大的空间，它的半径现已大于120亿光年，平均物质密度最大，但分布极不均匀：有的区域物质高度密集，有的区域物质稀如真空，现测得其间的光速近乎30万公里/秒。星系空间相现今这样的面貌是长期演变的结果：大爆炸后不仅有光的辐射，还有声波的辐射。而且，早期我们的宇宙空间小而密度高，声波的频率高、强度大，声速也大。在形成固体物质之前，只有纵波，没有横波，这就造成径向的密度波动。由于光速比声速大，宇宙的膨胀快于声波的传播，因而不会造成驻波。这就导致三个结果：1，高密度的地方，成为物质凝聚的地方，越近中心这种凝聚就越强，这就是星体和星系形成的原因；2，就是造成了有静止质量的物质的径向扩散运动（获得逃逸速度）。在相同的声压下，比重越小的物质获得的逃逸速度越大，比重越大的逃逸速度越小； 3，随着时间的推移，宇宙空间的扩张，密度减小，声波的频率降低，强度减小，声速也减小，物质获得的逃逸速度也降低。因而，在今天我们看到，离我们越远（也就是时间越早）的星体逃逸（退行）速度越大（哈勃定理就是反映了这一事实）。任何星体，其中心物质的比重最大，其外层往往为氢云，再外是电离层，其外才是其光辐射。星系和星系团也是如此类同的结构。由于物质向一个个凝聚中心的集中，造成星体间、星系间、星系团间形成了广袤的近乎“真空”的空间。那里除了引力场，光和中微子，近乎空无一物。可以看出，星系空间相是物质种类和物相形态最为丰富多彩 的空间。氢云空间相 内氢分子的向外扩张的速度高于星系空间相内任何星体、尘云、气体的运动速度，但低于等离子空间相内质子的向外扩张的速度，更低于电子的向外扩张的速度。在氢云空间相内光速将有所减低，在等离子空间相内因电场而进一步减低。越过等离子空间相后，物质的密度和作用力场强度大为减弱，光速将又变大，应比我们测到的近乎30万公里/秒为大。（见示图 2）
可以看出宇宙的运动和演化是一幕有声有色的活剧 ，光子是有色无声的，声子是有声无色的。一切无静止质量的物质都是光性的，其传播速度就是光速。不仅引力子也是光子，胶子也是光子！前者不过是频率和能量特别低、波长特长的光子，后者不过是速度特低的“色调鲜明，粘性很强”的凝聚态光子。这二种特殊的光子与我们常说的光子在内禀宇称（自旋宇称）上有所不同，也即仅是空间相位的差别，并非确定地是不同的物质！水有三态，其固态又有冰与雪，雪花图案（空间结构）又各有所异，但本质都是 H 2O啊！声子的传播必需依赖于有静止质量的物质作为媒体，不可能靠无静止质量的场物质来传播，而且声振动仅在固体内才是横波，一般地说是纵波；而光波仅为横波，因而光子是无声的；声子的传播速度低于光速，又多为纵波，故声子是无色的。当然，声子与光子可以通过相互作用交换能量，互相转化。有静止质量的物质的运动和演化既有光子又有声子的作用。因此，当大爆炸产生出夸克和轻子之前，宇宙是无声的，只见光未闻声。在这以后，就是声色俱茂了！在宇宙膨胀阶段，膨胀速度高于原来的光速 ，无边界假设可以成立。一则发生更低频率的光子和声子，二则不发生驻波。而在宇宙收缩 阶段，一则频率过低的光子和声子消失，二则无边界假设不能成立，光和声的驻波发生，那时宏观体的波动将显现 ，星体的震动和星光的闪烁会越来越强烈。人们将见到地震、火山爆发和电闪雷鸣越来越频繁、强烈。所以，t =T N + Δt 与 t = T N -Δt 时刻我们看到的宇宙景象将非常不同！另外，也表明霍金博士建立在“无边界假定”下的量子引力理论即使完成，也仅适用于宇宙的膨胀阶段，不适用于宇宙的收缩阶段，不适用于再无物质吸入的黑洞，这种黑洞将收缩，内部不仅是声色俱茂的，而且有光和声的驻波发生。而光球宇宙和白洞则是无声的！故光子与声子的波动是有静止质量物质的量子效应的内在原因。 |
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如果我们把直弦视为光子，绷紧的直弦的振动是横波，振动顺弦传播，弦越长振动频率越低；把 闭弦视为声子，绷紧的闭弦的振动可以是纵波（拉伸时），也可以是横波（打击时），弦越长振动频率也越低。绷紧的弦其应力强度应该是有限的，不应是无限的！弦越长，张力阈值就越低 。从而，声子的振动强度，也就是其能量的最大值是有限的，超过此值闭弦就会断裂，该声子把其能量传给更小的闭弦和直弦而湮没，而携此声子能量的粒子就会蜕变。因而，有静止质量的物质其运动速度高到某一个阈值，就会分裂，质量越大，该阈值就越低。在自由真空中，光子的速度是最高的，没有其它物质的速度能达到光速，超真空光速是不可能的！无静止质量的物质仅有一种——光子，所谓引力子和胶子只是不同态的光子。中微子既有静止质量，其运动速度必低于自由真空的光速！不可能出现破坏狭义相对论的事件。中微子的速度（能量）高到某一阈值就会蜕变为光子（て中微子→u 中微子+γ光子，u 中微子→e 中微子+χ光子，e 中微子→紫外光子）{注}！因而，中微子、光子气体相之外是光子气体相。光子气体相内的光子的速度Cγ高于中微子、光子气体相中光子的速度Cν，Cν< Cγ，而中微子的速度Vν < Cγ。在物质已占有的空间内，物质运动速度达到和超过同空间的相光速是可能的，并不违反相对论。在我们所在的星系空间相内，中微子以相光速运动不违反相对论。
宇宙膨胀时，尺寸更大的直弦和闭弦绷紧，更低频率的光子和声子发生，其能量来自高频光子和声子能量的减少，高频波动减弱；宇宙收缩时，尺寸过大的直弦和闭弦松弛，对应的低频率的光子和声子消失，其能量传给频率较高的光子和声子，其震幅变强。进入黑洞后，尺寸比黑洞大的直弦和闭弦全都卷缩，其能量全转移到小尺寸直弦和闭弦的振动上，故黑洞内有极强的高频震荡。如果闭弦的最小半径不小于10-35m ，则在黑洞中心小于10-35m之内，所有的闭弦全都卷缩，能量全转移到长度不到2*10-35m的直弦的振动上，那就是无声的白洞之所在。由此看来，只要遵照前述准则，超弦理论应能克服当前的困境，用以描述宇宙的运动和演化。四个宇宙中正、反物质宇宙是对称的，只须考虑中心黑洞 、光球和正物质宇宙 三个四维空间的问题，它们之间并不独立，应有二个约束方程，真正独立的维数为十，因而超弦理论需要考虑十维时空的问题是不错的，只是在宏观上应该坚持多宇宙的多度规时空才是，抱住时间的一维，其它都是空间维的思维是超弦理论发生困难的主要原因之一。 |