记录和说明宇宙至少且只需要物质、空间和时间这3个物理量，即：物质、空间和时间是宇宙三要素。

物质绝对论1：物质性

物质的最重要特征是物质性，即物质不能创生，也不能消失。物质在人们的意识之外独立存在又能为人的意识所反映的客观实在。世界上的一切事物有着各种各样的形态，不断地变化发展。归根到底，物质不能创生，也不能被消灭，只能从一种物质转化为另一种物质，或从一种形态转化为另一种形态，或从一个空间移动到另一个空间。

物质绝对论2：空间性

物质的一个重要特征是空间性，即物质占有空间。空间性是物质存在的体现，或大或小，物质一定占有一定空间。任何物质不能脱离空间而单独存在。另外，空间也是物质运动的广延性的体现。

物质绝对论3：时间性

物质的另一个重要特征是时间性，即物质存在具有连续性。时间性是物质存在连续性的体现，物质的存在不能中断。即任何物质不能脱离时间而单独存在。另外，时间性也是物质运动连续性的体现。

物质绝对论4：唯一性

物质都具有唯一性，即同一物质不能同一时刻在两个位置存在。否则就不是同一物质。

物质绝对论5：粒子性

物质都具有粒子性，即任何物质均由粒子构成，粒子或大或小、或明或暗、或可见或不见、或集中或分散，无论表现出怎样的连续性，均由粒子构成。

物质绝对论6：物质密度不能无限大

这是由物质的空间性决定的。物质都占有一定的空间，或大或小。若物质密度无穷大，意味着物质不占用空间，也就意味着这种物质不存在于空间，即这种物质不存在。

物质绝对论7：物质同时具有吸引力和推斥力

任何物质均有吸引力，而同时具有推斥力。物质稳定状态时，吸引力与推斥力平衡，物质粒子的间距为平衡间距；当粒子间距小于平衡间距时，吸引力与推斥力均提高，而推斥力提高较快，物质进入不稳定状态，通过自身体积扩大或外界施压等才能达到一个新的平衡；当粒子间距大于平衡间距时，吸引力与推斥力均减小，而推斥力降低较快，通过自身体积缩小或外界牵引等才能达到一个新的平衡。因此，粒子间距大于平衡位置时显现为吸引力，间距小于平衡位置显现为推斥力。而这里的平衡态，都是暂时的，一旦边界条件或内部条件变化，都会形成一个新的平衡态。由于物质推斥力的存在，物质不能无限压缩，这样物质才能保持空间性。

物质绝对论8：物质粒子具有振动性

物质粒子间同时存在吸引力和推斥力，无论是否处于一个稳定的状态，都会有一个相对的平衡位置，都能在一定范围内进行不同形式的振动。振幅或大或小，频率或高或低。

物质绝对论9：物质具有波动性

物质粒子都具有一个相对的平衡位置，物质粒子均能够围绕相对的平衡位置振动，而振动的过程中，物质粒子与周围粒子相互作用，通过这种振动的形式传递能量。即任何物质的粒子均能以波动的形式传递能量。总之，电磁波和机械波均是通过物质间相互作用而传递能量，没有任何本质区别。

物质绝对论10：物质状态只有通过物质相互作用才能改变

物质的运动状态与能量状态只有通过物质的相互作用与能量交换才能改变。能量交换本质上也是微观粒子的相互作用。虚空或时空均不能作为施力物体，也不能改变物质的运动状态与能量状态。

物质绝对论11：能动性

物质具有能动性，即任何物质都具有能量，不存在无能量的物质。能量只能从能量高物质传递能量低物质。任何物质不能将所有能量传递给其它物质，即：无能量的物质是不存在。

物质绝对论12：能量本体

物质是能量的本体，没有物质能量无所依。能量是物质的属性，任何能量都不能脱离物质而单独存在，不存在无物质的能量。

物质绝对论13：能量受体

物质是能量的受体，没有物质能量无所传。物质和能量不能相互转化，同时，二者是不可分割的共同体。但能量可以转化与传递，能量的接受者必须是物体。

物质绝对论14：力的本体

力是物质的属性，任何力都不能脱离物质相互作用而单独存在，不存在无物质的力。虚空或时空不能成为施力物体，只有物体才能作为施力物体。

物质绝对论15：力的受体

力一定存在施力物体和受力物体之间。虚空或时空不能成为受力物体，只有物体才能作为受力物体

物质绝对论16：物质的运动只能用物质度量

不存在任何一个独特的空间可以独立地标记，物质运动只能通过另一个物质来度量，即物质运动只能通过参照物来度量，没有参照物，无法确定运动状态。

物质绝对论17：物质绝对空间运动无法度量

空间没有中心和边界，任何的中心和边界不能脱离物质而单独定义。物质的运动是绝对的也是相对的，任何的绝对运动都无法度量，任何物质的运动只能通过另一个物质进行度量。

总之，物质是独立于意识之外且又能被意识所反映的客观实在。物质不能创生，也不能消失，只能从一种形式转变为另一种形式，或从一个空间运动到另一个空间。物质具有质量、占有空间，能够运动并携带能量。

空间绝对论1：空间连续性

空间是连续的，不存在突然中断的非连续空间。

空间绝对论2：宇宙无边界

任何的空间边界不能脱离物质而单独定义。宇宙空间无限大，没有边界，所谓的边界是探测能力的边界。或是人为设定的边界，但无论怎样设定边界，如果脱离了物质，边界的位置、边界的形状、边界之外的空间也无法合理确定。

空间绝对论3：宇宙无中心

任何的宇宙中心不能脱离物质而单独定义。宇宙没有中心点，所谓的中心点是人为设定的中心点，但确定宇宙中心位置前需设定宇宙边界。脱离物质的中心和边界没有意义，也无法进行定义。

空间绝对论4：空间无法独立标记

任何的空间位置不能脱离物质而单独标记。空间只能通过与物质间位置关系进行标记，没有参照物，无法进行有效标记。

空间绝对论5：空间无形

空间本身是无形的，所谓的形状，都是人为设定的，空间可以设定为任意形状，任意大小。如果人为设定空间变形，只能是所有空间有相同变形，否则会出现空间的不连续。

空间绝对论6：空间无法移动

空间无需移动，也不能移动。你没有办法移动空间，所谓的移动空间，只能是人为的假定，但无论怎样移动空间，都没有任何变化。如果人为移动空间，只能是所有空间的移动，否则会出现空间的不连续。但整个空间都移动就失去了移动的意义。

空间绝对论7：空间无法变形。

空间是为物质存在与运动提供场所，空间本身无形，也无法变形。空间不能变形，否则会出现空间的中断与不连续。但如果整个空间都变形，人为设定的变形已经失去了意义。

空间绝对论8：空间无法作用于物质

空间无法作用于物质，能作用于物质的只有物质。

总之，空间提供物质位置、体积和形状信息，空间是不受任何外界事物影响的，是连续的、无边界与中心的，不能变形的，绝对空间无法单独标记，只能通过参照物质进行标记和定位。

时间绝对论1：时间没有起点。

时间没有起点，所谓的起点是人为设定的起点，任何的起点之前还有时间。

时间绝对论2：时间没有终点。

时间没有终点，所谓的终点是人为设定的终点，任何的终点之后还有时间。

时间绝对论3：时间无法中断。

时间具有连续性，无法中断。

时间绝对论4：时间无法独立标记

时间无法独立标记，只能用物质事件进行标记，没有物质事件参照点，无法进行有效标记。因此只能采用事件进行时间标记。

时间绝对论5：时间可以用事件和事物周期标记

时间没有起点，也没有终点，没有绝对的时间标记，但是可以用不同的事件进行标记。

时间绝对论6：时间不能伸缩。

时间无法伸缩，所谓时间伸缩都是人为设定的，任何的时间伸缩对所有的物质是等价的，否则任何的时间伸缩都意味着物质的存在中断。如果存在时间伸缩，那么务必是所有空间、所有物质的时间伸缩，否则就存在时间的中断与不连续。而所有物质的时间均伸缩，这种假设就失去了意义。

时间绝对论7：时间是同步性

任何地点、任何时间都是同步的，不能某些地点是在过去，某些地点是在现在，某些地点是在将来。测量存在相对时间差，但事件的发生与观测效果无关。观测的时间差是可以度量的。

总之，时间提供事件发生顺序和物质运行周期信息，时间是不受任何外界事物影响的，是绝对的、纯粹的、数学的时间，就其本性来说均匀地流逝，然而时间没有起点，也没有终点，绝对时间无法单独标记，只能通过事件进行标记。

多普勒效应(Doppler effect)是为纪念奥地利物理学家及数学家克里斯琴·约翰·多普勒(Christian Johann Doppler)而命名的，是于1842年首次被提出的理论。主要内容为物体辐射的波长因为波源和观测者的相对运动而产生变化。认为在运动的波源前面，波被压缩，波长变得较短，频率变得较高(蓝移blue shift)；在运动的波源后面时，会产生相反的效应。波长变得较长，频率变得较低(红移red shift)；波源的速度越高，所产生的效应越大。根据波红(蓝)移的程度，可以计算出波源循着观测方向运动的速度。

1842年的一天，多普勒正路过铁路交叉处，恰逢一列火车从他身旁驰过，他发现火车从远而近时汽笛声变响，音调变尖，而火车从近而远时汽笛声变弱，音调变低。他对这个物理现象感到极大兴趣，并进行了研究。发现这是由于振源与观察者之间存在着相对运动，使观察者听到的声音频率不同于振源频率的现象，这就是频移现象。因为，声源相对于观测者在运动时，观测者所听到的声音会发生变化。当声源离观测者而去时，声波的波长增加，音调变得低沉，当声源接近观测者时，声波的波长减小，音调就变高。音调的变化同声源与观测者间的相对速度和声速的比值有关。这一比值越大，改变就越显著，后人把它称为“多普勒效应”。

匀速运动的火车从远而近时汽笛声变响与音调变尖均是一个逐渐变化过程，而火车从近而远时汽笛声变弱与音调变低，也是一个逐渐变化过程。如果频率与速度相关，车速不变，那么，将只会有两个频率，火车驶向观测者一个频率，而驶离观测者为另一个频率，且由驶向观测者到驶离观测者的瞬间频率变化。但事实上，火车驶向观测者时，频率是一点一点逐渐增大，而火车驶离观测者时，频率是一点一点逐渐减小。这表明声音的频率与距离有关，并非与速度相关。

当观测静止机器的轰鸣声时会发现，离近时声音尖锐，而离远时声音低沉。这也表明声音的频率与距离有关，并非与速度相关。

“雷远声沉，雷近声脆”也是同样的道理，雷很远的时候声音会很低沉，而在很近的时候声音会响亮而尖锐。这是因为距离较远时，声音频率降低较多。这也表明声音的频率与距离有关，并非与速度相关。

在平静的水面投1颗石子，水波呈圆形向外不断传递，能量会不断地被消耗，越远波动越小，而波长也会随之增长，直至能量被消耗完。也表明水波的频率与距离有关，并非与速度相关。

试验研究表明，平面脉冲声波在多孔介质中传播时，存在频率主值向低频移动。声场中的任意位置，声波的主频偏移与介质的衰减呈线性关系，对同一介质，声波的主频偏移与场点距声源的距离成正比。

20世纪初，哈勃与助手赫马森合作，对遥远星系的距离与红移进行了大量测量工作，发现远方星系的谱线均有红移，而且距离越远的星系，红移越大，红移大小与星系距离的关系经过了大量的测量验证。然而，星系的运动速度并没有得到进一步验证，目前仍有较大争议。这也表明电磁波的频率与距离有关，并非与速度相关。

另外，运动的波源前面，波被压缩，波长变得较短，这是不合逻辑的，运动速度小于声速时，为什么能压缩。另外，光是横波，振动方向与能量传播方向相互垂直，这种压缩更没有任何理由。

种种自然现象、物理实验与天文观测明确表明多普勒效应为在阻尼相同的条件下红移与传播距离成正比，而非与速度成正比。红移与阻尼相关，传播距离相同，阻尼越大红移越显著。另外，红移与频率相关，传播距离相同，频率越高红移越显著。

1、进行不同距离的声频测试，采用较高声阻材料，效果明显，材料相同，主频相同，分析传播距离与频移关系。

2、进行不同阻尼的声频测试，距离相同，主频相同，分析传播阻尼与频移关系。

3、进行不同主频的声频测试，距离相同，阻尼相同，分析主频与频移关系。

4、进行水波试验，确定传播距离与波长的关系。

1929年，美国天文学家哈勃发现，在宇宙空间不仅几乎所有的星系都具有谱线红移现象，而且还存在着星系的红移量与该星系的距离成正比的关系，因此认为越远的星系正在以越快的速度飞驰而去，这被称为哈勃定律。

哈勃定律提出，天文学家通过观测星系的谱线红移量，求出星系的视向速度，进而得出它们的距离。例如，一个以1700km/秒的速度远离而去的星系，其距离约1亿光年；一个以17000km/秒的速度远离而去的星系，其距离约10亿光年。目前已观测到的最远星系，正以与光速相差无几的速度远离而去，其距离达100多亿光年。为什么星系都在远离去呢？红移的本质是什么？为什么会存在哈勃定律？这些问题已经争论了半个多世纪了，但一直未能得到圆满的解释，因而成为天文学里的无解问题。在哈勃定律发表前两年，比利时天文学家勒梅特就提出了宇宙膨胀的概念。1930年，英国天文学家爱丁顿把勒梅特的模型和哈勃定律联系起来，称宇宙为膨胀的宇宙。1932年勒梅特进一步提出现在观测到的宇宙是一个巨大的原始火球爆炸而形成的。到了1940年，在发现了太阳的巨大能源来自热核反应后，美国物理学家伽英夫把宇宙膨胀论和基本粒子的运动联系起来，提出了热大爆炸宇宙学。他认为宇宙起源于高温、高密度的，“原始火球”的一次大爆炸。在热大爆炸模型提出后的一段时间内，很少有人关心它。直到1965年，美国贝尔电话实验室的彭齐亚斯和威尔逊发现了3K微波背景辐射(也称宇宙背景辐射)后，才使大爆炸学说一跃成为最有影响的学说。随着其他研究者的后继测量，宇宙背景辐射已成为大爆炸模型有效性的有力见证，成为考虑宇宙中大足度流动的有用的“绝对框架”，还因其表现的各向同性，成为发表星系形成理论的重要约束。

另外一些天文学家不认为星系谱线红移是由它们的退行速度引起的，因此也就不存在宇宙膨胀的问题。然而，要在多普勒效应之外，再找出红移的另一种解释。有一种解释认为：发出光谱的天体因本身的物理状态不同而产生红移。例如由于星系那里引力特别大，因此发出的光谱中红移特别大，这叫做引力红移。引力红移是广义相对论的预言之一。根据广义相对论，当一个观察者从远离引力场的地方，观测处在引力场中的辐射源发射出来的光的时候，谱线会向长波方向移动，移动量与辐射源和观测者两处引力势差的大小成正比。这种效应最初是在白矮星中得到证实的。但根据引力理论计算的结果来看，引力对红移的影响很小，不足以说明观测到的星系红移现象。另一种解释则认为光线与传播途中物质相互作用产生红移。光线由星系发出之后，要经过若干万光年才能到达地球，光在长途传播中要穿透许多星系区域，光和物质发生了某种相互作用，使光谱产生红移。星系越远，途中遇到的物质就越多，因而红移也就越大，但光与物质相遇如何相互作用而产生红移，还没有令人满意的解释。

少数天文学家认为类星体红移不是宇宙学的。对某些类星体和亮星系进行抽样统计研究，发现有些互相成协(即联在一起)的星系或成协的星系和类星体彼此之间的红移量完全不同或相差很大。另外发现有些类星体的光谱中，其吸收线的红移量与发射线的红移量互不相同，而且不同的吸收线还有各不相同的红移量，即多重红移。目前，已提出的除了引力红移、光子老化、物理常数变化等红移机制外，还有一种所谓的“横向多普勒效应”。

哈勃与助手赫马森合作发现远方星系谱线的红移与距离成正比，这是唯一被大量实验数据证实的。然而，星系的运动速度并没有得到进一步验证，目前仍有较大争议。根据EPD理论，电磁波由EPDs传递，频移与传播距离、EPDs密度有关。

1、采用较高声阻尼物质进行测试，测量声频与距离关系。

2、采用较高频率的光，如γ射线在光的高阻尼介质，如金、银、铂等物质中传播。

3、哈勃发现星系红移量与该星系的距离成正比的关系的事实，只是“越远星系正在以越快的速度飞驰而去”的推论存在问题。

引力红移，是强引力场中天体发射的电磁波波长变长的现象。广义相对论认为当从远离引力场的地方观测时，处在引力场中的辐射源发射出来的谱线，其波长会变长一些，也就是红移。只有在引力场特别强的情况下，引力造成的红移量才能被检测出来。引力红移现象首先在引力场很强的白矮星(因为白矮星表面的引力较强)上检测出来。

在爱因斯坦完成广义相对论之前，他就已经得出引力将会影响光波频率和波长的结论。由于引力的作用，当向上行进远离地表的时候光波会损失一部分能量，从而波长变长，频率下降。但是由于地球引力不是很强，这个效应并不明显。直到1960年，哈佛大学的庞德、雷布卡和斯奈德采用穆斯堡尔效应的实验方法，测量由地面上高度相差22.6米的两点之间引力势的微小差别所造成的谱线频率的移动，定量地验证了引力红移。结果表明实验值与理论值完全符合。

为了测量这种光波频率的细微改变，物理学家们必须找到一个频率能够被非常精确地测定的电磁波辐射源。直到1959年穆斯堡尔效应被发现，实验的条件才具备。这种效应是由德国海德堡(Heidelberg)普朗克研究所(Max Planck Institute)的穆斯堡尔发现的。穆斯堡尔发现，如果辐射伽马射线的原子核是包含在一块高质量晶体内的大量原子核中的一个，那么每一次辐射出来的伽马射线的能量几乎完全相同。辐射出来的伽马射线可以被另外一个处于基态的同一种原子核吸收，但是这种情况只有在辐射伽马射线的原子核和吸收伽马射线的原子核之间没有相对运动的时候才有可能发生。由于存在多普勒效应，任何相对运动意味着会导致光波的频率改变，从而不能被同一种的另一个原子核吸收。

庞德等人在哈佛大学的杰弗逊物理实验室(Jefferson Physical Laboratory)的塔顶，距离地面74英尺的高度，放置了这样的一个伽马射线辐射源，并在地面设置了探测器。他们将辐射源上下轻轻地晃动，同时记录探测器测得的信号的强度。通过这种办法，他们可以确定为了补偿引力造成的频率改变所需要的相对速度差，确定了相对速度差就可以知道频率改变了多少。

然后，他们将整个实验装置反过来，辐射源放置在地表，而探测器放在塔顶，并测量频率的改变。结合上下两个方向的实验数据，他们可以消除由几个不同因素造成的实验误差。上下两个方向的实验测量结果之间的差别很小，如果把光波原来的频率分成均匀的1015份，频率的改变仅相当于占了其中的几份而已。但是这已经足够了，正是这个微小的差别体现了纯粹由引力造成的差别，这个实验在百分之十的精度内验证了爱因斯坦的理论预言。到1964年的时候，他们又改进了这个实验，使得理论和实验在百分之一的精度之内吻合。

多普勒效应为红移与阻尼相关，阻尼越大红移越显著。因此光在宇宙中传播一般是红移与传播阻尼成正比，而经过比较大的星系或多个星系，暗物质大量堆积。由于暗物质高度密集，使其暗物质振荡受到极大约束，阻尼显著提高，因此星系红移更加显著。

1934年，托尔曼(Tolman)发现在宇宙中辐射温度的演化里温度会随着时间演化而改变；而光子的频率随时间演化(即宇宙学红移)也会有所不同。但是当两者一起考虑时，也就是讨论光谱时(是频率与温度的函数)两者的变化会抵消掉，也就是黑体辐射的形式会保留下来。

1948年，美国科学家阿尔弗(Ralph Alpher)和赫尔曼(Robert Herman)预言，宇宙大爆炸产生的残系辐射，由于宇宙的膨胀和冷却，它所具有的温度约为绝对零度以上5K。

1964年，美国贝尔实验室的工程师阿诺·彭齐亚斯和罗伯特·威尔逊架设了一台喇叭形状的天线，用以接受“回声”卫星的信号。为了检测这台天线的噪音性能，他们将天线对准天空方向进行测量。在波长为7.35cm的地方一直有一个各向同性的讯号存在，这个信号既没有周日的变化，也没有季节的变化，因而可以判定与地球的公转和自转无关。起初他们怀疑这个信号来源于天线系统本身。1965年初，他们对天线进行了彻底检查，发现天线上有一些鸟屎。清理了天线上的鸟屎后，然而噪声仍然存在，于是他们在《天体物理学报》上以《在4080兆赫上额外天线温度的测量》为题发表论文正式宣布了这个发现。不久狄克、皮伯斯、劳尔和威尔金森在同一杂志上以《宇宙黑体辐射》为标题发表了一篇论文，对这个发现给出了解释，即：这个额外的辐射就是宇宙微波背景辐射。他们认为这些来自宇宙的波长为7.35厘米的微波噪声相当于3.5K，并在1965年又订正为3K。

微波背景辐射的另一特征是具有极高的各向同性。这具有两方面的含义：①小尺度上的各向同性：在小到几十弧分的范围内，辐射强度的起伏小于0.2%；②大尺度上的各向同性：沿天球各个不同方向，辐射强度的涨落小于0.3%。

EPDs是电磁场物质，不仅是电磁辐射介质，而且本身也进行着一定的“热运动”。而这种“热运动”会产生所谓的宇宙微波背景辐射。只要有EPDs的地方就会有这种宇宙微波背景辐射；而这种热运动的程度与EPDs的密度和温度相关，密度不同则波长不同。另外，如果是来自宇宙的辐射，那么这种辐射是可以进行电磁屏蔽的，而EPDs充满整个宇宙，渗透进任何物质，在任何位置都会进行“热运动”，因此只有这个频率是无法屏蔽的。

预测与验证：

1、将测试的整个空间进行电磁屏蔽，进行测试，检验是否仍能接收到相同的宇宙微波背景辐射。

2、随着离地高度的变化，EPDs密度会逐渐降低，那么所谓的宇宙微波背景辐射波长将会产生变化。

1917年，爱因斯坦提出广义相对论导出的一组引力方程式，方程式的结果都预示着宇宙是在做永恒的运动，这个结果与爱因斯坦的宇宙是静止的观点相违背，为了使这个结果能预示宇宙是呈静止状态爱因斯坦又给方程式引入了一个项，这个项称之为的“宇宙常数”。

后来人们经过哈勃空间望远镜观测发现，星系红移大小与星系距离呈比例关系。但却由于多普勒相应的误解而误认为河外星系的视向退行速度与距离成正比，即距离越远，视向速度越大。

然而，种种自然现象、物理实验与天文观测明确表明宇宙并没有不断膨胀。暗能量的概念与构思与不断膨胀的宇宙相关的思想就需要调整。另外，宇宙中充满着暗物质，且其总重量是可见物质的6倍左右，暗物质不仅是一种万有引力物质，也是电场、磁场、电磁场和引力场的载体。暗物质不仅因本身的热运动而具有大量热能，而且由于是各种场的载体，蓄积了大量的场势能，在这种意义上，暗物质蓄积大量的能量，影响着整个宇宙的运动与演化。

没有可见物质影响时，暗物质本身不能形成场。当受到外界物质影响时，产生不同的势能，并形成各种场，即各种场是暗物质的不同势能。暗物质因为电荷存在而极化，进而产生电势能，并形成电场。暗物质因为电流或磁性物质存在而轨道偏转，进而产生磁势能，并形成磁场。暗物质因为可见物质密度提高，进而产生引力势能，并形成引力场。

当各种场变化时，存在着动能和势能的转化过程，在变化的过程中会以波的形式传递能量，暗物质密度变化会传递引力波；而电场和磁场的变化会传递电磁波。

暗物质本身也具有内能，暗物质粒子不断地进行热运动，这种热运动会通过一定的电磁波进行能量交换。

目前，宇宙可观测的最大直径有930亿光年，以地球为中心的可观测宇宙半径有465亿光年。所观测的光线是465亿年前来自于465亿光年处的星系所发出的光。也就是说，在465亿年前，它已经就在距离地球465亿光年的位置上。这里存在大量的矛盾需要考察与严密论证。

首先，在宇宙可观测半径以外是没有空间还是没有物质？这个需要严密的论证。

其次，宇宙的边界的构成需要严密论证。宇宙的边界到底是什么，为什么就成为了边界？

再者，边界处的星体运行规律是怎样的？也需要严密的考察，会跨越边界吗，会与边界发生碰撞吗？

另外，在边界处的星体发光只照向宇宙的内部吗？会跨越宇宙边界吗？

最后，为什么地球位于可观测的宇宙中心，这明显具有主观性。

总之，宇宙的半径、边界的形态与构成，边界的星体运行规律，以及边界星光的传递方向等问题存在大量矛盾，均需要严密的论证。

宇宙的观测一直不断地发展，宇宙可观测半径随着技术的发展也不断扩大。而实际上，宇宙可观测半径是人类观测能力范围的半径，并不是宇宙真正的半径。

欧洲航天局2013年3月21日公布了“普朗克”太空探测器传回的宇宙微波背景辐射全景图，并且把宇宙的精确年龄修正为138.2亿年。然而，宇宙的年龄存在着大量矛盾值得深入讨论和严密论证。

在138.2亿年以前，宇宙的状态需要严密论证，这里必须存在宇宙进化经历着“生死循环”。否则在此次宇宙诞生之前时间为无限长，诞生前的宇宙已经存在了无限长，这种无限长意味着大爆炸发生前为穏恒态宇宙，为什么这种穏恒态宇宙在138.2亿年以前发生了宇宙大爆炸，这里的机理需要严格的论证，另外前一次的大爆炸时间与下一次的大爆炸时间需要严格地论证与周密地计算。但目前还没有任何关于上一次爆炸的时间与下一次大爆炸的时间报道。

大爆炸之处，体积无限小、密度无限大、温度无限高、时空曲率无限大的奇点。空间和时间诞生于某种超时空——部分宇宙学家称之为量子真空，其充满着与海森堡不确定性原理相符的量子能量扰动。然而，奇点的形成过程至今无法得到合理说明与解释。

首先，物质都同时具有引力和斥力，物质体积不能被无限压缩。这种无限大的压力来自于哪里？即使存在着无限大的压力，物质的斥力增加速度远远大于引力增加速度，随着不断压缩，物质间的斥力会急速增加，物质也无法被无限压缩，体积也不能无限小，密度也不能无限大。物质体积无限小，意味着这种无物质没有体积，即不占有空间，体积为零的物质不存在。

其次，能量只会从能量高物质传向能量低的物质，或从温度高的物质传递给能量低的物质。温度无限高意味着能量无限大，能量来自于什么物质，来自于哪里？这需要系统的讨论和严密的计算。

最后，至于时空曲率无限大，也需要系统的讨论和严密的计算。时间和空间的变化，以及时间与物质的作用力，空间与物质的作用力均缺少严密的论证。实际上，宇宙奇点不会产生，仅仅是一个理论的假设。总之，自然情况下无法达到大爆炸的触发条件。

爆炸之初，物质只能以中子、质子、电子、光子和中微子等基本粒子形态存在。宇宙爆炸之后的不断膨胀，导致温度和密度逐渐下降。随着温度降低、冷却，逐步形成原子、原子核、分子，并复合成为通常的气体。气体逐渐凝聚成星云，星云进一步形成各种各样的恒星和星系，最终形成如今所看到的宇宙。大爆炸理论需要一个完美的循环机制，然而目前来看，大爆炸是一个无法循环的宇宙模型。

首先，大爆炸整体循环的机制仍不完备，究竟大爆炸循环需要经历哪些阶段仍不明确，因此至今也没有估算出下一次大爆炸的时间与过程。

其次，具体的阶段形成过程与触发机制仍不健全。例如，大爆炸的奇点的形成的有效机制仍缺乏，违背了现有的力学机理、能量传递机理等。

因此，大爆炸需要提出一个完整的循环过程，并对整个过程进行不同步骤的细化，以及对不同步骤的触发条件与发展过程进行严密的论证。

目前，星系均为成团成系分布，个星系均具有各自的中心，且围绕这各种的中心运动，这致使各星系呈现为扁平化。宇宙爆炸后星系运动轨迹无法合理解释。

哈勃与助手赫马森合作发现远方星系谱线的红移与距离成正比，这是唯一被大量实验数据证实的。所有星系均加速远离地球并没有得到进一步验证。

另外，所有星系(团)均加速远离地球的证据不仅不充分，而且地球是大爆炸的奇点明显具有主观性。为什么地球是大爆炸的奇点，加速离开的速度和加速度是否明确确定，速度与加速度与什么因素有关，这里的力学机理是否完备？这个都需要进行完备而严密的论证。

奥伯斯佯谬由德国天文学家奥伯斯于1823年提出，并于1826年修订。若宇宙是穏恒态而且无限的，则晚上应该是光亮而不是黑暗的。在此之前，类似的想法已由开普勒于1610年及夏西亚科斯于十八世纪提出。奥伯斯佯谬又称夜黑佯谬或光度佯谬。

1781年，哲学家伊曼努尔·康德在他的里程碑式的著作《纯粹理性批判》中深入的辨析了宇宙在时间上有无开端、空间上有无极限的问题，他称这个问题是纯粹的二律背反(即矛盾)。他论证道：如果宇宙没有开端，则任何事件前都必有无限的时间，这是荒谬的；而如果宇宙有一个开端，那么宇宙开端前是什么时间呢？康德认为正反两方面都存在令人信服的论据。事实上他的论证基于了一个隐含的假设，即不管宇宙是否存在了无限久，时间都可以无限地倒溯回去。

1826年，奥伯斯指出，一个静止、均匀、无限的宇宙模型会导致如下结论：黑夜与白天一样亮。但实际上夜空却是黑的。理论同观测的这种矛盾称为奥伯斯佯谬。采用天体之间有吸光物质、天体寿命有限或天体有演化、引力常数随距离而变化等都难以解决奥伯斯佯谬。在现代的膨胀宇宙模型里，奥伯斯佯谬不存在。这个矛盾是从观测和理论相联系的角度考虑宇宙的大尺度性质时提出来的。它标志著科学的宇宙学的萌芽。

假如宇宙是穏恒态而无限，而且有无数平均分布的发光星体，则无论望向天上哪一位置都应该见到一粒星体的表面，星与星之间便不应有黑暗的位置，黑夜时整个天都会是光亮的。更确切的表述是，如果宇宙是稳恒，无限大，时空平直的，其中均匀分布着同样的发光体，由于发光体的照度与距离的平方成反比，而一定距离上球壳内的发光体数目和距离的平方成正比，这样就使得对全部发光体的照度的积分不收敛，黑夜的天空应当是无限亮的。

首先，这种观点是将物质、能量和空间混淆，如果没有可见物质，无论光线多强，都是不可见的，空中大多空间是没有可见物质的，因此一片黑暗。

其次，任何的恒星发射光，无论是空间上还是时间上都是非连续的，即在球面上发的光是不连续的，在同一个点发射的光也不会连续的。即在空间上和时间上都是不连续的，因此，任何一个恒星的发光都不能分布在整个宇宙空间。

再者，由于万有引力作用，恒星等星体均是成团成系存在，整个广袤的宇宙空间，恒星相当于整个空间很小，释放的能量也是有限的。

另外，远处星光会被宇宙间黑暗的星体，尘埃和气体阻隔，能量被星云等物质吸收，而星云等物质温度极低。星云等物质能量也很难积累，温度很难升高，一直以极低的温度存在，只能通过不可见光向外辐射能量，只有部分折射、散射或反射的光线才是可见的，然而这些物质极其稀疏，达到一定距离后很难可见。

最后，恒星所发的光能量经过长距离传递，能量损失，并且被各种不同星体或星际物质吸收，而这些星体或物质温度较低，只能通过不可见光的形式向外辐射能量，因此即使宇宙是穏恒态、无穷大的夜空也会是一片黑暗。

预测与验证：

在无可见物质的空间是否能观察到可见光线。

(1) 种种自然现象、物理实验与天文观测明确表明多普勒效应为在阻尼相同的条件下红移与传播距离成正比，而非与速度成正比，且阻尼越大红移越大，频率越高红移越大。光经过星体时，由于暗物质大量堆积，使其暗物质振荡受到极大约束，阻尼显著提高，红移更加显著。EPDs是电磁场物质，不仅是电磁辐射介质，而且本身也进行着一定的“热运动”。而这种“热运动”会产生所谓的宇宙微波背景辐射。

(2) 多普勒效应、星系红移和宇宙微波背景辐射的分析表明宇宙并没有不断膨胀。暗能量概念及其与不断膨胀宇宙相关的思想需要调整。宇宙中充满着暗物质，暗物质不仅是一种万有引力物质，也是电场、磁场、电磁场和引力场的载体。暗物质不仅本身的热运动而具有大量热能，而且由于是各种场的载体，蓄积了大量的场势能，在这种意义上，暗物质蓄积大量的能量，影响着整个宇宙的运动与演化。

(3) 奥伯斯佯谬是将物质、能量和空间混淆，如果空间没有可见物质，无论光线多强，都是不可见的。而宇宙中大多空间是没有可见物质的，因此一片黑暗。恒星的发光在时间和空间上都是非连续的，任何一个恒星的发光是有限的，不能遍布整个宇宙空间。由于万有引力作用，恒星等星体均是成团成系存在，相对于整个广袤的宇宙空间，恒星空间占比极小，释放能量更有限。另外，恒星光线被宇宙间黑暗星体，尘埃和气体吸收，由于温度较低，只能通过不可见光向外辐射能量，只有部分折射、散射或反射的光线才是可见的，然而这些物质极其稀疏，达到一定距离后，只能通过特殊光学仪器才能发现。因此即使宇宙是穏恒态、无穷大的，夜空也会是一片黑暗。

暗物质的EPD模型已被建立，一个EPD中含有一个电子e^-和一个正电子e⁺，电子和正电子相互作用，不停地围绕共同的中心做圆周运动，在一般的情况下，EPDs既不显电性也不显磁性。暗物质可能由多种物质构成，但主要成分为EPDs，且暗物质的各种性能由EPDs所主导。EPDs之间不断相互作用，运动和分布状态不断发生变化。EPDs之间的相互作用都是瞬时作用，相互的空间关系不断改变。在一个瞬间，EPDs中e^-和e⁺在一个平面内运动。由于EPDs之间的相互作用，运动状态不断变化，e^-和e⁺可以运动到球面内任何的位置。因此和氢原子一样，e^-和e⁺形成球状电子云，EPDs呈现为球形。EPDs之间以及EPDs与可见物质之间的作用包括瞬时库仑力、瞬时洛伦兹力、瞬时取向力和瞬时诱导力，均同时存在吸引力和推斥力且总体平衡。由于吸引力作用，EPDs聚集在星系和星系团周围，且具有一定的密度梯度；由于推斥力作用，EPDs遍布整个宇宙，且大尺度上是均匀的。电场、磁场、电磁场和引力场分别由EPDs规律极化、定向偏转、诱导震荡和密度梯度产生的。这反映这4种场本质上是暗(实体)物质的规律变化，使暗(实体)物质与场物质合理统一。暗物质的EPD模型与现有理论有较大冲突，这里需要严密的自冾性论证。

冷暗物质探测II(Cryogenic Dark Matter Search II，简称CDMS II)合作组的研究表明暗物质候选者具有电离特性。Walters认为电子偶素(Positronium，简称Ps)是最轻的原子类粒子。然而，所观测到的电子偶素是一个中间过程，被认为是极不稳定的粒子。但电子偶素会进一步结合，进而形成能量较低且稳定的暗物质(EPDs)粒子。一旦形成EPDs，就无法被发现，并被误认为正负电子湮灭。在一定的条件下， EPDs吸收足够的能量而电离成正负电子对。这也被一些人作为物质可以创生与消灭的证据，并认为物质不再守恒。实际上，暗物质和可见物质在一定条件下相互转化。另外，负质子、正电子等被认为是反物质，实际上，物质和反物质的产生与湮灭也是暗物质与可见物质相互转化。迄今，已经有大量的实验研究表明在“真空”中可以生成正负电子对以及正负电子对湮灭消失。这均表明EPD模型具有坚实的物质基础。

根据相对论理论，任何物质运动速度只能无限接近光速，不可达到或超越。接近光速的物质质量将逐渐无限增大，极限速度为光速。如果“真空”没有阻力，粒子加速器中粒子质量、电荷量、加速电场强度、加速功率等参数对被加速粒子的极限速度都没有影响，只要粒子速度不达到光速，粒子就一定有加速度，但实际上粒子极限速度受不同因素影响。

根据EPD理论，加速电场的传播速度为光速，因此被加速粒子最大速度是光速，而不是超光速。因此超光速只能通过作用力和反作用力方法实现，但目前缺乏相关实用技术。被加速粒子不断与EPDs相互作用产生“真空”摩擦；“真空”摩擦与粒子质量、电荷量、速度有关，而牵引力与电荷量、加速电场强度有关。当牵引力等于“真空”摩擦产生的阻尼力时，带电粒子速度达到最大值。由于EPDs的“真空”摩擦存在，一旦撤除加速电场，被加速粒子的速度会逐渐降低。另外，由于EPDs的“真空”摩擦，星体在星系中的公转速度会逐渐降低。

试验设计：采用环形粒子加速器在“真空”中对粒子加速，粒子的质量一定，带电量一定，磁场强度一定，调整加速电场强度。根据相对论理论，在“真空”的粒子加速器中，带电粒子只受到电场的动力作用，并未受到任何阻力作用。而加速度不断减小是由于粒子质量随着速度增加而增加。带电粒子不达到光速，就始终具有加速度，因此带电粒子的极限速度为光速。而且极限速度与带电粒子质量、带电量和电场强度大小无关，即无论带电粒子质量、带电量和电场强度是多大，粒子的极限速度都是光速。因此无论带电粒子质量、带电量和电场强度是多大，被加速的粒子的最大速度都是相等的，且无限地接近光速，只要不达到光速，都会有加速度。

如果试验的结果是任意加速电场强度的极限速度均为光速，那么相对论正确。否则加速度降低的原因不是由于速度增大致使质量增加，而是由于暗物质的存在。EPDs与带电粒子相互作用，随着带电粒子的速度增大，更多的EPDs与带电粒子相互作用，因此阻力增大，当阻力与动力相等时，带电粒子达到极限速度。由于粒子所受驱动力与粒子的带电量和电场强度有关，粒子所受EPDs的阻力与带电粒子的质量和速度有关。因此，可以通过粒子加速器实验得到暗物质的密度。

爱因斯坦的广义相对论认为在任意参考系内，引力引起时空弯曲，因而时空是四维弯曲的非欧空间。时间空间的弯曲结构取决于物质能量密度、动量密度在时间空间中的分布，而时间空间的弯曲结构又反过来决定物体的轨道，它沿着弯曲空间中最接近于直线路径的测地线。然而，相对论引力脱离物质基础，采用时空弯曲作为引力来源值得进一步讨论：①时间只能提供事件顺序信息，时间能够施加力仍需严格论证；②空间只提供位置信息，空间能够施加力仍需严格论证；③运动是相互的，相对的，质增、尺缩和钟慢效应也是相互的，相对的，各种效应在整个体系中是等价的；④空间有无数个运动物体，每个物体相对于其它无数个物体具有无数个相对运动状态，致使该物体重量无法唯一确定；⑤时间、空间为何伸缩，如何伸缩，伸缩性质，如何验证；⑥时间、空间伸缩如何保持时间、空间不中断。

笔者认为整个体系中，时间和空间是处处等价的，任何的时间或空间伸缩都会造成时间、空间的中断，迄今，没有证据表明时间、空间能中断。另外，没有施力物体的力不存在，时空不能作为施力物体，因此相对论引力缺乏物质基础。

根据EPDs模型理论，当粒子不再被加速时，由于粒子与EPDs不断作用，存在着阻力，粒子速度会逐渐降低，而减速的加速度与速度成正比，这就是粒子在所谓真空中高速运动真空摩擦。而通过这种摩擦力，可以求出真空中的EPDs密度。

2017年，斯蒂芬·巴奈特(Stephen M. Barnett)和马提亚·索尼莱特纳(Matthias Sonnleitner)研究发现，一个真空中运动的衰变原子会受到类似于摩擦力的阻力。真空的定义是完全虚无的空间，无法对其中的物体施加摩擦力。真空摩擦与相对论矛盾，因为这意味着在两个不同坐标系中的观察者将会看到原子以不同的速度运动，大部分观察者将会看到原子因为摩擦力减速，但是跟随原子运动的观察者不会看到这一现象。索尼莱特纳正考虑考虑质量变化的可能，扩展当前使用的成功模型，以更好地描述原子-光相互作用。自然这仅仅是一个相对较小的修正，但可以帮助完善该理论。重新研究，重新思考从来不是错误的，在必要的时候，甚至可以修改已有的理论。

根据相对论，粒子在所谓的真空中高速旋转，如果没有摩擦力，那么转速将不会发生变化。根据EPDs模型理论，EPDs充满整个宇宙空间，不停地与高速旋转物质发生作用，粒子真空中高速旋转速度会不断降低，而减速的加速度与速度成正比，这就是粒子在所谓真空中高速旋转真空摩擦。而通过这种摩擦力，可以求出真空中的EPDs密度。

正电子与原子碰撞俘获电子而形成电子偶素后，瞬间结合后湮灭消失。一种观点认为：正负电子均彻底消失，仅仅产生“光子”，这需要进一步分析。①电子核外跃迁能吸收或放出“光子”，没有证据表明“光子”转化为不同带电粒子，或不同带电粒子转化为“光子”。②在任何情况下，任何两束交叉光都不会发生碰撞，表明运动中的“光子”的体积为零，且无静止质量，“光子”的物理本质无法合理解释。③任何平面相对于体积为零的“光子”均为高山深涧，“光子”镜面反射机理需进一步论证。④“光子”以一定角度从玻璃中无法入射到真空，“光子”全反射机理需进一步论证。⑤不同介质中的“光子”仅仅在交界面发生速度变化的传播机理需进一步论证。⑥威尔逊云室实验表明单个粒子的运动轨迹不是波动的，完全符合宏观物质的运动规律，单个光子是否能够波动需进一步论证。⑦单个“光子”振动形式及其产生横波而非纵波的机理需进一步论证。⑧体积与静止质量为0的“光子”不含任何电荷，单个“光子”传递电磁波的机理需进一步论证。⑨“光子”内不含有正负电子，而光子与正负电子相互转化缺乏物质基础并违反物质守恒、电荷守恒、能量守恒规律。⑩“光子”为何在“真空”中只能以光速运动，且不能减速。

根据EPD理论，正负电子对结合释放出能量并形成稳定的EPDs，EPDs是一种能量极低的稳定粒子，在一定条件下吸收足够的能量电离成正负电子对；而这充分证明了“真空”不空，充满了大量的暗物质。

验证试验：①正负电子对结合，消失在“真空”中。②在“真空”中电离出正负电子对。

根据EPD理论，EPD是由正负电子对构成，因此EPD在电场中部极化，而在超强电场能够将EPD电离成正负电子对。1951年，施温格成功地描述了在静态均匀电场中的正负电子对的产生过程。之后，科学家已经采用各种方法将施温格的静态空间均匀电场扩展为空间和时间依赖的场，并计算出超强电场在“真空”中电离出正负电子对的概率，这在很大程度上推动了量子电动力学(Quantum Electrodynamics，QED)的发展。这也充分证明EPD坚实的物质基础。

正电子、负质子等粒子被认为是反物质，这些反物质与对应的物质结合而彻底消失。根据EPD理论，不同的暗物质粒子在一定条件下可以电离成不同的正负离子对，而正负离子对一旦相遇就结合为暗物质而消失不见。在这种意义上，反物质是不存在的，本质上正反物质结合并没有消失，仅仅是存在的形式发生了转变。实际上，暗物质和可见物质在不同的情况下均可以相互转变。

EPDs是电磁场物质，不仅是电磁辐射介质，而且本身也进行着一定的“热运动”。而这种“热运动”会产生所谓的宇宙微波背景辐射。只要有EPDs的地方就会有这种宇宙微波背景辐射；而这种热运动的程度与EPDs的密度相关，密度不同则波长不同。另外，如果是来自宇宙的辐射，那么这种辐射是可以进行电磁屏蔽的，而EPDs充满整个宇宙，渗透进任何物质，且在内部也具有同样的热运动，因此只有这个频率是无法屏蔽的。将测试的整个空间进行电磁屏蔽，进行测试，检验是否仍能接收到相同的宇宙微波背景辐射。另外随着离地高度的变化，EPDs密度会逐渐降低，那么所谓的宇宙微波背景辐射波长将会产生变化。

星体自转的过程中，能够牵引周围的暗物质随之转动，随着半径增加，暗物质随星体转动的速度存在着一定的梯度，超过一定半径，暗物质将不再随着星体转动。这里星体与暗物质存在着相对运动与摩擦。在星体形成的过程中，由于物质的吸积，使整体半径大幅缩小，致使转动速度增大。当星体形成稳定后，在无大量可见物质影响的情况下，由于这种摩擦，星体的转动速度会不断降低。影响星体自转速度的因素较多，但对于一个稳定的星体，暗物质是影响星体自转的最主要因素。以太阳系为例，离太阳系越近，暗物质密度越大，相对摩擦力（摩擦力/星体质量）越大，因此类似的星体离星系的核心越近，速度降低越快。行星的质量越大，相对摩擦力越小，转动降低的速度越慢。

星体在围绕星系公转的过程中，能够牵引周围的暗物质随之转动，随着半径增加，暗物质随星体转动的速度存在着一定的梯度，超过一定半径，暗物质将不再随着星体公转。这里星体与暗物质存在着相对运动与摩擦。在星系形成的过程中，星体被星系拉近后，致使公转速度增大。当星体形成稳定后，在无大量可见物质的影响下，由于这种摩擦，星体的转动速度会不断降低。影响星体公转速度的因素较多，但对于一个稳定的星系，暗物质是影响星体公转的最主要因素。以太阳系为例，离太阳系越近，暗物质密度越大，相对摩擦力（摩擦力/星体质量）越大，因此类似的星体离星系的核心越近，速度降低越快。行星的质量越大，相对摩擦力越小，转动降低的速度越慢。

高速运动“真空”摩擦、高速旋转“真空”摩擦证明真空不空，充满着“不可见”的暗物质。加速器中粒子不能超越光速的原因不是由于物质质量随速度而增加，而是由于加速电场的速度为光速，因此被加速粒子最大速度是光速，而不是超光速。超光速只能通过作用力和反作用力方法实现，但目前缺乏相关实用技术。通过被加速粒子的影响参数分析表明暗物质的“真空”摩擦是影响粒子极限速度差异的直接原因。正负电子对产生和湮灭证明暗物质的EPDs模型具有坚实的物质基础，进一步验证真空摩擦物质为可由正负电子对湮灭生产且可电离为正负电子对的暗物质。在任何时间，任何位置，任何方向都能接收到EPDs波长7.35cm的电磁信号，且只有这个频率的EPDs电磁辐射无法屏蔽，这是EPDs“热运动”的直接证据。有暗物质无所不在的存在使星体自转和公转的速度均逐渐降低，是暗物质真空摩擦的另一个有效论证。

目前，普遍认为暗物质不参与电磁作用，这里存在着严重的误解，也是至今无法发现暗物质的原因。实际上，暗物质是参与电磁作用的。EPDs之所以“暗”，是由于所有的电磁波均通过EPDs传播。然而，EPDs只能传递电磁波，无法反射电磁波，因此采用电磁波手段无法探测直接EPDs。但EPDs的密度变化会影响电磁波的传播速度和方向，因此可以通过电磁波的速度变化与方向偏移来探测EPDs。

19世纪流行着一种“以太”学说，它是随着光的波动理论发展起来的。由于对光的本性知之甚少，人们套用机械波的概念，想像必然有一种能够传播光波的弹性物质，它的名字叫“以太”。许多物理学家们相信“以太”的存在，把这种无处不在地“以太”看作绝对惯性系，用实验去验证“以太”的存在就成为许多科学家追求的目标。

地球以每秒30km的速度绕太阳运动，就必须会遇到每秒30km的“以太风”迎面吹来。同时，它也必须对光的传播产生影响。这个问题的产生，引起人们去探讨“以太风”存在与否。如果存在以太，当地球以太绕太阳公转时，在地球通过以太运动的方向测量的光速应该大于在与运动垂直方向测量的光速。

1887年，阿尔贝特·迈克尔逊和爱德华·莫雷在克里夫兰的卡思应用科学学校进行了测量地球在以太中的速度。利用地球的运动和光速在方向上的不同，从而求得地球相对于以太的绝对速度。实验结果表明，光速在各个方向上没有差异。

根据EPD理论，EPDs具有一定质量，星系牵引一定范围内的EPDs运动，太阳系牵引一定范围内的EPDs运动，地球牵引一定范围内的EPDs运动。在一定范围内，EPDs随着地球运动，超过一定的范围后，EPDs随着地球速度就存在了一定的速度梯度。再超过一定范围，EPDs就不随着地球运动。迈克尔逊-莫雷实验均处于地球全速牵引EPDs的范围内，因此观察到的光在各个方向上的传播速度是一样的。

预测与验证：

在空中进行类似试验，人造卫星的高度或空间站的高度已经超过了EPDs的牵引范围，因此会出现预期的相对运动。

1859年，斐索做了一个流水实验，实验的目的是为了考察介质的运动对在其中传播的光速有何影响，从而判断以太是否被拖拽。斐索实验虽然只用了水、酒精和石英棒等很少几种透明物质做过，由于其非常符合菲涅耳的以太拖拽假设和相对论的速度变换式而使人们坚信，斐索实验的条纹变化将随着透明物质的折射率变化而变化，折射率越高，观察到的条纹变化越大。光速发生变化，光在媒质中速度的变化不是加上或减去运动媒质的速度v，而是ｖ乘以一个小于１的因子。这说明，作为光的载体的以太，在浸入运动媒质时，即不是被运动媒质所完全带动，也不是一点也不被带动，而是部分被带动。

根据EPD理论，水、酒精等物质，质量极小，即使在水、酒精的内部，其牵引EPDs的范围也极小，且存在着速度梯度，因此ｖ乘以一个小于１的因子。

1892年，英国物理学家洛奇完成钢盘转动实验。他把两块靠得很近(相距仅1英寸)的大钢锯圆盘(直径为3英尺)平行地安装在电机的轴上，高速地旋转(转速可达4000转/分)。一束光线经半镀银面分成相干的两路，分别沿相反方向，绕四方框架在钢盘之间走三圈，再会合于望远镜产生干涉条纹。结果表明钢盘正转与反转对光速都没有影响。

根据EPD理论，钢盘的质量太小，钢盘的外部无法牵引空气随之高速旋转，对于质量远远小于空气分子的EPDs更无法高速牵引。对于钢盘的外部的EPDs，牵引力为万有引力，牵引的范围极小，牵引的速度更小，且存在一定的速度梯度，因此钢盘转动无法对光速产生影响。

恒星光行差(或称为天文光行差)是指运动着的观测者观察到光的方向与同一时间同一地点静止的观测者观察到的方向有偏差的现象。光行差现象在天文观测上表现得尤为明显。由于地球公转、自转等原因，地球上观察天体的位置时总是存在光行差，其大小与观测者的速度和天体方向与观测者运动方向之间的夹角有关，并且在不断变化。1728年在探测恒星视差时发现了恒星光行差现象，光行差指由于地球运动引起的星光方向细微的变化。地球绕日公转造成的光行差称为周年光行差，其最大值可达20.5″。地球绕太阳公转的速度为30km/s，观测点均在地球全速牵引EPDs的范围内，因此，地球绕太阳公转造成的光行差最大可以达到20.5角秒。

根据EPD理论，太阳系、银河系均分别在一定范围内牵引EPDs运动，观测这个范围以外的光线的光行差分别以各自的速度为准。而同样，不同系统会牵引EPDs自转(一个系统的自转可能是另一个系统的公转)，在一定范围内牵引EPDs运动，观测这个范围以外的光线的自转光行差分别以各自的自转速度为准。

根据广义相对论，光和物体的运动一样，受到引力场的作用，会偏向引力源。此为光线引力偏折。光线的引力偏折现象被认为是广义相对论的实验检验的主要证据。1915年，爱因斯坦计算出从太阳附近穿过的星光的偏折角度为1.75“(角秒)。1916年，爱因斯坦发表了他的广义相对论，预言经过恒星附近的光会发生引力偏折，致使恒星发生视差。论文受到著名的英国天文学家，物理学家，数学家爱丁顿的重视，因为爱丁顿1905年到格林尼治天文台工作时，曾经做过天体测量与小行星视差方面的工作。由爱丁顿率领的观测队到非洲西部的普林西比岛观测1919年5月29日的日全食，拍摄日全食时太阳附近的星空照片，与太阳不在这一天区时的星空照片相比对，光线偏折的角度与爱因斯坦的预言基本符合。

根据EPD理论，在太阳周围，EPDs的分布密度存在一定梯度，随着半径增加密度逐渐下降，光线经过太阳附近时，光线由于EPDs的密度梯度而发生折射。而EPDs的分布等密度面为球面，这里并不是时空弯曲，而是EPDs密度变化的“弯曲”，并不是时空弯曲。

1964年夏皮罗提出一项广义相对论检验实验，利用雷达发射一束电磁波脉冲，经其它行星反射回地球被接收。当来回的路径远离太阳，太阳的影响可忽略不计；当来回路径经过太阳近旁，太阳引力场造成传播时间加长，此称为雷达回波延迟。这一观测也可以以人造天体作为雷达信号的反射靶进行实验。观测的结果和理论计算之间在1％的精度内符合。

根据EPD理论，在太阳周围，EPDs的分布密度存在一定梯度，随着半径增加密度而逐渐下降，光线经过太阳附近时，光线不仅由于EPDs的密度梯度而发生折射，而且由于EPDs的密度梯度而传播速度发生变化。

引力透镜效应是爱因斯坦广义相对论所预言的一种现象，由于时空在大质量天体附近会发生畸变，使光线在大质量天体附近发生弯曲(光线沿弯曲空间的短程线传播)。在有些情况下，起引力透镜作用的天体是一个星系，它对光的弯曲作用能产生类星体或其它星系等更遥远天体的多重像。有些天文学家认为，多达2/3的已知类星体可能由于引力透镜效应而增加了亮度。爱因斯坦广义相对论认为物质决定时空，引力使光线发生弯曲。在宇宙中，前景的大质量天体能够增亮视线上的背景星系或扭曲其图像，其原理非常类似光学透镜的作用，因而称为引力透镜效应。1979年，天文学家观测到类星体Q0597+561发出的光在它前方的一个星系的引力作用下弯曲，形成了一个一模一样的类星体的像。这是第一次观察到引力透镜效应。1993年，天文学家利用微透镜效应观测到银河系中的暗物质(dark matter)。星系和星系团的质量大部分是暗物质提供的，它的引力作用与可见物质是一样的，所以通过分析引力透镜就能探知所有物质的质量分布，并非常准确地测量星系团等的质量。这种测质量的方法的优越性是不必做太多假设就能把所有物质的质量全包括进来。并且这一点对探测非常遥远的天体和事件非常有利，包括高红移的星系，类星体，伽玛射线等。它们发出的光线在穿越时空到达地球之前的漫漫长旅中，可能会在中间遇到星系或星系团，星系或星系团做为透镜使得背景天体成了像。在这种情况下像可以有多个，为研究背景天体和宇宙提供机会。

根据EPD理论，这种透镜本质上就是通过天体时光线发生扭曲。天体周围，EPDs的分布密度存在一定梯度，随着半径增加密度而逐渐下降，光线经过天体近旁时，光线会由于EPDs的密度梯度而发生折射。引力透镜反应了暗物质密度变化规律，而不是暗物质的实际密度。

光电效应是物理学中一个重要而神奇的现象。在高于某特定频率的电磁波照射下，某些物质内部的电子会被光子激发出来而形成电流，即光生电。光电现象由德国物理学家赫兹于1887年发现。科学家们在研究光电效应的过程中，物理学者对光子的量子性质有了更加深入的了解，这对波粒二象性概念的提出有重大影响。

光照射到金属上，引起物质的电性质发生变化。这类光变致电的现象被人们统称为光电效应(Photoelectric effect)。光电效应分为光电子发射、光电导效应和阻挡层光电效应，又称光生伏特效应。前一种现象发生在物体表面，又称外光电效应。后两种现象发生在物体内部，称为内光电效应。按照粒子说，光是由一份一份不连续的光子组成，当某一光子照射到对光灵敏的物质(如硒)上时，它的能量可以被该物质中的某个电子全部吸收。电子吸收光子的能量后，动能立刻增加；如果动能增大到足以克服原子核对它的束缚，就能在十亿分之一秒时间内飞逸出金属表面，成为光电子，形成光电流。单位时间内，入射光子的数量愈大，飞逸出的光电子就愈多，光电流也就愈强，这种由光能变成电能自动放电的现象，就叫光电效应。

赫兹于1887年发现光电效应，光波长小于某一临界值时方能发射电子，即极限波长，对应的光的频率叫做极限频率。临界值取决于金属材料，而发射电子的能量取决于光的波长而与光强度无关，这一点无法用光的波动性解释。还有一点与光的波动性相矛盾，即光电效应的瞬时性，按波动性理论，如果入射光较弱，照射的时间要长一些，金属中的电子才能积累到足够的能量，飞出金属表面。可事实是，只要光的频率高于金属的极限频率，光的亮度无论强弱，电子的产生都几乎是瞬时的，不超过十的负九次方秒。当时研究“赫兹效应”的各种实验还伴随着“光电疲劳”的现象，让研究变得更加复杂。光电疲劳指的是从干净金属表面观察到的光电效应逐渐衰微的现象。根据霍尔伐克士的研究结果，在这现象里，臭氧扮演了很重要的角色。可是，其它因素，例如氧化、湿度、抛光模式等，都必须纳入考量。

1888至1891年间，史托勒托夫完成了很多关于光电效应的实验与分析。他设计出一套实验装置，特别适合于定量分析光电效应。借助此实验装置，他发现了辐照度与感应光电流的直接比例。另外，史托勒托夫和里吉还共同研究了光电流与气压之间的关系，他们发现气压越低，光电流变越大，直到最优气压为止；低于这最优气压，则气压越低，光电流变越小。

1897年4月30日，约瑟夫·汤姆孙于在大不列颠皇家研究院(Royal Institution of Great Britain)的演讲中表示，通过观察在克鲁克斯管里的阴极射线所造成的萤光辐照度，他发现阴极射线在空气中透射的能力远超一般原子尺寸的粒子。因此，他主张阴极射线是由带负电荷的粒子组成，后来称为电子。此后不久，通过观察阴极射线因电场与磁场作用而产生的偏转，他测得了阴极射线粒子的荷质比。1899年，他用紫外线照射锌金属，又测得发射粒子的荷质比为7.3×10emu/g，与先前实验中测得的阴极射线粒子的数值7.8×10emu/g大致符合。他因此正确推断这两种粒子是同一种粒子，即电子。他还测出这粒子所载有的负电荷。从这两个数据，他成功计算出了电子的质量：大约是氢离子质量的千分之一。电子是当时所知质量最小的粒子。

1900年，菲利普·莱纳德发现紫外线会促使气体发生电离作用。由于这效应广泛发生于好几厘米宽区域的空气，并且制造出很多大颗的正离子与小颗的负离子，这现象很自然地被诠释为光电效应发生于在气体中的固体粒子或液体粒子，汤姆孙就是如此诠释这现象。1902年，莱纳德又发布了几个关于光电效应的重要实验结果。第一，借着变化紫外光源与阴极之间的距离，从阴极发射的光电子数量每单位时间与入射的辐照度成正比。第二，使用不同的物质为阴极材料，每一种物质所发射出的光电子都有其特定的最大动能，光电子的最大动能于光波的光谱组成有关。第三，借着调整阴极与阳极之间的电压差，他观察到，光电子的最大动能与截止电压成正比，与辐照度无关。由于光电子的最大速度与辐照度无关，莱纳德认为，光波并没有给予这些电子任何能量，这些电子本来就已拥有这能量，光波扮演的角色好似触发器，一触即发地选择与释出束缚于原子里的电子，这就是莱纳德著名的“触发假说”(triggering hypothesis)。在那时期，学术界广泛接受触发假说为光电效应的机制。可是，这假说遭遇到一些严峻问题，例如，假若电子本来在原子里就已拥有了逃逸束缚与发射之后的动能，那么，将阴极加热应该会给予更大的动能，但是物理学者做实验并没有测量到任何不同结果。

1905年，爱因斯坦对于光电效应给出另外一种解释。他将光束描述为一群离散的量子，现称为光子，而不是连续性波动。组成光束的每一个量子所拥有的能量等于频率乘以普朗克常数。假若光子的频率大于某极限频率，则这光子拥有足够能量来使得一个电子逃逸，造成光电效应。爱因斯坦的论述解释了为什么光电子的能量只与频率有关，而与辐照度无关。虽然光束的辐照度很微弱，只要频率足够高，必会产生一些高能量光子来促使束缚电子逃逸。尽管光束的辐照度很强劲，假若频率低于极限频率，则仍旧无法给出任何高能量光子来促使束缚电子逃逸。

与声波类似，声的高低与频率有关，频率越高，分子(原子)的运动速度就越快，单个分子(原子)具有的能量就越高，因此当频率小于20的声波，无论有多么强，都不会被听到。但是声音的传播速度与分子的运动快慢无关的，无论频率多少，无论声音的强度是多大，声音的传播速度只与传播声音的介质相关。

根据EPD理论，光的传播是通过EPDs震荡传播的，没有连续性，不能累积，一个EPDs激发出一个对应的电子。在光传播的过程中，传播的是能量，不是EPDs本身。EPDs的能量与频率有关。光的频率如果低于红限，一个EPDs的能量无法另一个电子逃脱束缚而成为自由电子，因此无论多强的光也不会产生光电效应。光的强弱是与激发的EPDs多少有关，只有达到一定的频率后，才可以产生光电效应。光的频率高于红限后，激发出来的电子数量与被激发的EPDs数量有关。

根据光子理论，光是由于光子运动产生的粒子流，然而，光子直径是多少？光子为什么没有静止质量？单个光子为什么波动？怎样波动的？光子是怎样振动的采使光成为横波而不是纵波。任何平面相对于光子来说均是高山深涧，原子直径的数量级大约是10^-10m，原子核的直径一般为10^-15m，整个原子空间几乎都是虚无的。光子入射平面就像往地球和月亮之间仍篮球一样，光子理论无法解释镜面反射。

根据EPD理论，EPDs传递的是电磁波，通过震荡感应传递能量。与波长相比较，平面镜就是平的了，因此发生镜面反射。而波长小于平面镜粒子间距的电磁波将无法发生镜面反射，而是发生透射。同样道理，光从玻璃中以一定角度入射到真空中发生全反射，以及光的折射，采用光子理论也无法解释光子如何发生折射且不能入射到真空。

光子束交叉时，光子理论无法解释相互碰撞的概率为零？这意味着运动的光子的体积为零，采用光子的相关理论无法解释。

根据EPD理论，EPDs传递的是电磁波，是震荡感应传递能量。而这种能量传递，在不同方向只是不同方向的分量产生变化，因此传播不受影响。

光子从真空入射到玻璃中，然后又从玻璃入射到真空中，速度先变小后变大。那么光子为什么进入到玻璃中速度降低且匀速；而从玻璃中进入到真空中，速度又变大；为何只有在光子通过不同介质交界的时候光速发生变化，而在相同介质中的速度没有变化。在相同介质中，无法令光子加速或减速。光子是一种粒子，如何使光子加速或减速？采用光子的相关理论无法解释。

根据EPD理论，玻璃中和真空中的EPDs密度具有显著差别，在玻璃的内部，EPDs受到了一定的吸引，密度提高，而相互的约束较大，因此对于光的阻尼也比较大。而在真空中，EPDs不与可见物质相互作用，受到的约束也较小，因此阻尼较小。光在阻尼大的EPDs中传播的速度慢，在阻尼小的EPDs中传播的速度快。另外，光速度发生变化只与EPDs的密度和EPDs之间的作用强度有关，与其它因素没有任何关系。这一点与其它波的传播是一致的，光的传播速度与光的频率和光的强度也是无关的，光的频率高只表示EPDs传播的能量高，光的强度高只表示参与的EPDs数量多，是不会影响光的传播速度的。

迈克尔逊-莫雷实验、斐索实验、钢盘转动实验和恒星光行差合理论证了具有质量的EPD的运动规律是完全自冾的，与电磁波传播机理是完全相符的。光线引力偏折、雷达回波延迟和引力透镜反应了EPD的密度变化规律，而不是EPD的实际密度。EPD的密度变化会引起电磁波偏折与速度变化。光的系列现象反应光子理论的矛盾，而EPD的电磁波传递理论更具合理性。

钟慢效应，又称时间膨胀、爱因斯坦延缓，是狭义相对论的一个重要结论。根据狭义相对性原理，惯性系是完全等价的，因此，在同一个惯性系中，存在统一的时间，称为同时性，而相对论证明，在不同的惯性系中，却没有统一的同时性，也就是两个事件(时空点)在一个惯性系内同时，在另一个惯性系内就可能不同时，这就是同时的相对性，在惯性系中，同一物理过程的时间进程是完全相同的，如果用同一物理过程来度量时间，就可在整个惯性系中得到统一的时间。相对论导出了不同惯性系之间时间进度的关系，发现运动的惯性系时间进度慢，这就是所谓的钟慢效应。可以通俗的理解为，运动的钟比静止的钟走得慢，而且，运动速度越快，钟走的越慢，接近光速时，钟就几乎停止了。然而这种钟慢效应完全是主观的想象。

两个惯性系相对于绝对空间的运动状态无法确定，那么只能通过两个惯性系之间的相互运动来进行说明。两个惯性系A和B，惯性系A相对于惯性系B以速率v运动，那么惯性系A内的钟比惯性系B内的钟慢了。无法否认，惯性系B也相对于惯性系A以速率v运动，那么惯性系B内的钟比惯性系A内的钟慢了。这样，惯性系A中认为自己的时钟比惯性系B的时钟慢；而同时，惯性系B中认为自己的时钟比惯性系A的时钟慢。这就出现了矛盾，惯性系A和惯性系B均相互认为自己的惯性系在相对另外惯性系运动，也都认为自己的惯性系中的钟慢。这就是所谓的“时钟佯谬”问题。

“时钟佯谬”的解释：在解释这种佯谬时候，为了突出问题的实质，可以这样来比较两只钟，一只钟固定在一个惯性系中，另一只钟则相对于这个惯性系作往返航行，如同在“孪生子佯谬”中乘宇宙飞船的孪生兄弟那样。当往返航行的钟回来时，它所显示时间和固定的钟所显示的时间相比，到底哪一个更长？显然，经历的固有时间间隔小的钟，相当于年龄增长慢的那一个孪生子。可以发现，不能简单地套用前面写出的那个洛伦兹变换，因为往返航行的钟并不是始终静止于同一个惯性系之中，而是先静止在一个惯性系(向远处飞去)，后来又经历加速(或减速)转而静止在另一个惯性系(远处归来)，而它的“孪生兄弟”即另外那一只钟则始终静止在一个惯性系中。由此可见，往返航行的钟和静止的钟的地位并不是等价的。其深层原因是两个孪生兄弟在闵可夫斯基时空图中的世界线是不相同的，这就反驳了“孪生子佯谬”。

这种解释是不合理，也是不科学的。既然没有一个惯性系是优越的，惯性系A相对于惯性系B飞远又飞回，在惯性系B里的时钟一直静止在一个惯性系中，它认为惯性系A里的时钟飞远又飞回，惯性系转换了。然而，对于惯性系A中的时钟也同样认为，自己一直静止在一个惯性系中，是惯性系B里的时钟飞远又飞回，惯性系转换了。因为没有任何一个惯性系是优越的，运动均是相对于物质之间的运动，无法度量绝对运动。A相对于B运动的同时，B也相对于A运动。A认为自己比B快，B也同样认为自己比A快；或者A认为自己比B慢，B也同样认为自己比A慢，这种相互之间的主观判断，均是相互的，也是没有意义的主观判断。无论怎样的时钟都是等价的，仅仅是在对方眼里钟慢了。

任何的时间伸缩，都意味着存在时间的中断与不连续。因此，时间无法中断，时间无法伸缩，所谓时间伸缩都是人为设定的，如果存在时间伸缩，那么一定是所有空间、所有物质的时间伸缩，否则就存在时间的中断与不连续。

没有任何一个惯性系是优越的，运动均是相对于物质之间的运动，无法度量绝对运动。A相对于B运动的同时，B也相对于A运动。A增重了，那么B也同样增重，这种增重是没有意义的主观判断。

根据相对论，在加速器中，电子加速后质量增加，使速度不能达到光速。但同时，地球（地球由若干粒子构成）也相对粒子以同样的速度运动，地球上所有的粒子都会质增。被加速度的粒子质量增加5倍，地球的质量同时也增加5倍，然而，地球的质量并没有随着粒子的速度增加而增加。另外，地球上对若干粒子加速，被加速的粒子速度各不相同，那么地球的质增以哪个粒子为准，这就出现了矛盾。

如果空间有变形，那么所有的空间的变形必须一致，否则任何空间不同程度的变形，就会造成空间的中断或不连续。但这种所有的空间一致的变形就失去了意义。空间不能中断，也不能变形，空间是不受任何外界事物影响的。

物质绝对运动无法度量；物质的运动只能用物质度量；任何的惯性系、任何的运动都不是优越的。同样道理，任何的尺缩和质增都是相互的，仅仅是主观的观测效应，而并非客观事实。

广义相对论：是一种关于万有引力本质的理论。爱因斯坦曾经一度试图把万有引力定律纳入相对论的框架，几经失败后，他终于认识到，狭义相对论容纳不了万有引力定律。于是，他将狭义相对性原理推广到广义相对性，又利用在局部惯性系中万有引力与惯性力等效的原理，建立了用弯曲时空的黎曼几何描述引力的广义相对论理论。

19世纪末由于牛顿力学和(苏格兰数学家)麦克斯韦(1831~1879年)电磁理论趋于完善，一些物理学家认为“物理学的发展实际上已经结束”，但当人们运用伽利略变换解释光的传播等问题时，发现一系列尖锐矛盾，对经典时空观产生疑问。爱因斯坦对这些问题，提出物理学中新的时空观，建立了可与光速相比拟的高速运动物体的规律，创立相对论。狭义相对论提出两条基本原理。(1)光速不变原理：即在任何惯性系中，真空中光速c都相同，为299，792，458m/s，与光源及观察者的运动状况无关。(2)狭义相对性原理：是指物理学的基本定律乃至自然规律，对所有惯性参考系来说都相同。

爱因斯坦的第二种相对性理论(1916年)。该理论认为引力是由空间——时间弯曲的几何效应(也就是，不仅考虑空间中的点之间，而是考虑在空间和时间中的点之间距离的几何)的畸变引起的，因而引力场影响时间和距离的测量。

任何时间的伸缩，都意味着时间中断与不连续，任何空间的变形也意味着空间的中断与不连续。因此时空在本质上是不能变形的，只是人为的假设，但这种假设也是会也会致使空间和时间的中断与不连续。

万有引力是EPDs的密度变化产生的，EPDs的分布等密度面为球面，这里并不是时空弯曲，而是EPDs密度变化的“弯曲”，爱因斯坦认为是时空弯曲物理意义上是不对的，仅仅是数值上的一种巧合。

爱因斯坦的广义相对论认为在任意参考系内，引力引起时空弯曲，因而时空是四维弯曲的非欧空间。时间空间的弯曲结构取决于物质能量密度、动量密度在时间空间中的分布，而时间空间的弯曲结构又反过来决定物体的轨道，它沿着弯曲空间中最接近于直线路径的测地线。然而，相对论引力脱离物质基础，采用时空弯曲作为引力来源值得进一步讨论：①时间只能提供事件顺序信息，时间能够施加力仍需严格论证。②空间只提供位置信息，空间能够施加力仍需严格论证。③运动是相互的，相对的，质增、尺缩和钟慢效应也是相互的，相对的，各种效应在整个体系中是等价的。④空间有无数个运动物体，每个物体相对于其它无数个物体具有无数个相对运动状态，致使该物体重量无法唯一确定。⑤时间、空间为何伸缩，如何伸缩，伸缩性质，如何验证。⑥时间、空间伸缩如何保持时间、空间不中断。

笔者认为整个体系中，时间和空间是处处等价的，任何的时间或空间伸缩都会造成时间、空间的中断，迄今，没有证据表明时间、空间能中断。另外，没有施力物体的力不存在，时空不能作为施力物体，因此相对论引力缺乏物质基础。

根据EPD理论，引力场是由EPDs密度变化产生的，引力始终指向EPDs密度梯度增加最大方向，因此EPDs引力不仅具有合理的理论基础，更具有坚实的物质基础。EPDs无处不在地存在使引力这种梯度力能够伸向无穷远。相对论引力缺乏物质基础和系列实验验证，物理意义存在争议，仅仅是数值上的巧合。

引力波是爱因斯坦在广义相对论中提出的，即物体加速运动时给宇宙时空带来的扰动。双星体系公转、中子星自转、超新星爆发，及理论预言的黑洞的形成、碰撞和捕获物质等过程，都能辐射较强的引力波。引力波以波动形式和有限速度传播的引力场。引力波被认为是横波，有两个独立的偏振态；且在远源处为平面波，并携带能量。

根据EPD理论，引力场是由EPDs密度变化产生的，而一个正常的天体周围EPDs密度不会发生剧烈变化，只有在超新星爆发或超大天体的碰撞时，才会引起周围的EPDs密度发生剧烈变化，而这种剧烈变化会以波动方式由近及远不断传递，因此强烈的引力波很少见。另外，引力波与电磁波完全不同，引力波是疏密变化传递的波，是纵波，不具有偏振态；另外，引力波是体波，能量衰减较快。因此，引力波的强度很弱，直接探测引力波极为困难。

相对论引力具有缺乏物质基础等多种不自冾，引力场是EPDs密度变化产生的具有坚实物质基础与理论基础，并明确可见物之间只存在引力而不存在斥力的物理原因，并合理解释引力场超距作用的物理原因。分析表明引力波是一种EPDs的疏密波，揭示强烈引力波少见的原因；并明确引力波是不具有偏振态的纵波，且是能量衰减极快的体波，展现了引力波的强度弱，极难直接探测的特点

(1) 高速运动“真空”摩擦、高速旋转“真空”摩擦证明真空不空，充满着“不可见”的暗物质。加速器中粒子不能超越光速的原因不是由于物质质量随速度而增加，而是由于加速电场的速度为光速，因此被加速粒子最大速度是光速，而不是超光速。超光速只能通过作用力和反作用力方法实现，但目前缺乏相关实用技术。通过被加速粒子的影响参数分析表明暗物质的“真空”摩擦是影响粒子极限速度差异的直接原因。正负电子对产生和湮灭证明暗物质的EPDs模型具有坚实的物质基础，进一步验证真空摩擦物质为可由正负电子对湮灭生产且可电离为正负电子对的暗物质。在任何时间，任何位置，任何方向都能接收到EPDs波长7.35cm的电磁信号，且只有这个频率的EPDs电磁辐射无法屏蔽，这是EPDs“热运动”的直接证据。有暗物质无所不在的存在使星体自转和公转的速度均逐渐降低，是暗物质真空摩擦的另一个有效论证。

(2) 迈克尔逊-莫雷实验、斐索实验、钢盘转动实验和恒星光行差合理论证了具有质量的EPD的运动规律是完全自冾的，与电磁波传播机理是完全相符的。光线引力偏折、雷达回波延迟和引力透镜反应了EPD的密度变化规律，而不是EPD的实际密度。EPD的密度变化会引起电磁波偏折与速度变化。光电效应现象光的粒子性内在机理。光的系列现象反应光子理论的矛盾，而EPD的电磁波传递理论更具合理性。

(3) 相对论引力具有缺乏物质基础等多种不自冾，引力场是EPDs密度变化产生的具有坚实物质基础与理论基础，并明确可见物之间只存在引力而不存在斥力的物理原因，并合理解释引力场超距作用的物理原因。分析表明引力波是一种EPDs的疏密波，揭示强烈引力波少见的原因；并明确引力波是不具有偏振态的纵波，且是能量衰减极快的体波，展现了引力波的强度弱，极难直接探测的特点

自古以来，对时间和空间的认识构筑了人类的知识框架。科学与文明的进步是通过人类对时间和空间认识的深入而推动的。不同的时空观会导致不同的文明与进步，并影响到人类社会生活的方方面面。人类在探求真理的过程中，充满了大胆的猜想和创造。

在远古时代，人类的活动范围很小，认识也极其有限，只知道上有天，下有地，平平的地面向四周延伸，大地是平直的概念也就从经验中产生了。一个容器，最切身的体验是居住的房间，上有顶，下有地，周有壁，于是又构成了头脑中的上下四周的“空间”概念。高山从平地升起，地窑在平地向下，可见空间是可以上下延伸的。在房间里或天地间，既可以向前走，也可以向后走，既可以向左走，也可以向右走。即平面上的方向是相对的，哪一个方向都是可以随意运动，无限延伸的，但上下的方向却有些特殊。高处的东西可以下落，直至掉进井底，而井底的东西却不能反“掉”上来，因此“空间”的上下是不可颠倒的。为了比较空间的大小，古人需要创造空间的测量方法。由于没有公认的标准长度作单位，所以测量的结果不一致。在古代，有些部落用首领的脚长作单位，有些则用臂长作单位，首领换了单位也就不同了。相同的物体测量的结果不一样引起了不少的混乱。后来长度单位逐渐统一了，因此相同物体就有了相同的测量结果。在致力于消除测量混乱中，古人是基于一个最基本的概念，这就是客观物体的长度是固定不变的，否则统一单位就没有意义。这是人类对空间概念认识的第一个历程。一切自然现象都在运动和变化之中，“过程”的流逝是一切自然现象和人类活动的基本特征。盘古开天，耶酥创世，都代表记时的开始。人类从“过程”的流逝中又抽象出了时间概念。古人很早就注意到，一切周期变化的过程都可以用来作为时间的测量单位。古人观察到的最简单的周期变化有日出日落、月圆月缺、四季变化。于是记时单位——日、月、年产生了。古人从泉水滴漏中得到了启示，于是又创造了滴漏计时器。时间的计时单位一下子缩短到了一滴水滴下的过程，这就有点接近今天的分与秒了。古人对事物具体“过程”的长短也认为是固定不变的。古人在日常经验中看不出“时间”与物体“运动状态”有什么联系。古人对时间的认识还有另一个重要特点，那就是时间的单向性。人死不能复生，这表明事物在发展演变中，其过程都是不可逆反的。过程的不可逆，带来了时间认识上的单向性。时间的发展方向总是从过去流向未来的。空间的上下不等价，时间的前后不等价，长度、时间间隔的不变性，这就是人类远古平面时空观。

两千多年前，亚里士多德和托勒密建立了“地球中心说”。他们认为宇宙是有限的球体，地球静止地居于中心；日、月、星辰都围绕着地球运转；月亮、太阳、行星和恒星分别处在不同的球壳上；它们都作完美的圆周运动。在亚里士多德的理论体系中，人类生活的大地不是平板式的，而是圆球形的。这是时空观的第一次大革命。人类生活的大地不是平面，而是球面，在球体上，上与下的概念就变得不是绝对而是相对的了。在球体的一边认为是朝上的方向，而在球体的另一边则被看作是向下的方向。上与下的空间概念，一下子由唯一的180°的直线方向转而变成了360°的任意方向。上与下是相对的，空间的各个方向是等价的，没有哪一个方向具有特别的优越性，这就是空间方向的相对性。空间方向由绝对到相对，人类在认识时空上朝科学时空观迈出了关键的一步。亚里士多德空间虽然方向是相对的，但空间的不同点却有着不同的特性，这与平面时空观有相通之处。亚里士多德球面时空观仍然保留着空间位置的绝对性。在地球中心说中，物体在宇宙中的位置具有关键的作用。地球的球心就是宇宙的中心，每个物体在运动中只要没有阻挡，都力图达到各自的天然位置。物体之所以运动是因为它们没有达到自己的天然位置。地球附近的物体天然位置是地球的球心。亚里士多德说这是落体运动的真正原因。这样，在亚里士多德的时空观里，地球球心的位置就是非常特殊的。在支配万物运动的自然规律中，这个点具有决定性的作用。这就是空间点的绝对性。这样亚里士多德空间虽然具有各向同性的性质，但空间各点的位置并不等价。亚里士多德的理论基本上是一个定性的理论，几乎没有定量的物理定律，因此该理论对时间的理解并没有显著突破，时间仍是过程流逝的伴随物，一切过程的时间测量也与坐标系的选取无关，时间是绝对的，而且具有单向性。总之与远古平面时空观相比，亚氏时空观消除了空间方向上的绝对性，而保留了其它绝对性。

16世纪以前，亚里士多德时空观统治了近一千九百年之久，亚里士多德的学说成了科学进步的严重障碍。直到16 世纪，哥白尼创立了“日心说”，认为太阳居于行星系的中心，地球和其它行星绕着太阳运转，“地心说”从此开始动摇。此后，布鲁诺、伽利略、牛顿又为“日心说”奋斗了许多年。以哥白尼-伽利略-牛顿为代表的新科学，否定了地球中心的特殊地位。牛顿的引力定律表明，苹果可以落到地球上，月球也可以落到地球上，苹果落地和月亮绕地球运行是同一个原因引起的。地球的球心同月球的球心一样，在空间不断地变动着。伽利略则更明确地指出，物理定律的形式与相互匀速运动的坐标系的选择无关。牛顿力学中没有地球的中心地位，任何空间点都是平权的。相对于任何时空点来计算，物理规律都是一样的，空间被看作脱离物质并且供万物表演的舞台。牛顿力学时空观消除了时空点的不平权性。然而，时空点平权了，但却带来了时空的绝对均匀、平直性。像抽象空间一样，牛顿把时间也从物质演变过程中抽象出来，变成既脱离空间，也脱离物质的任意流逝的客观物。在牛顿第二定律中给定初始条件，既可知道物体的过去、现在和未来。时间没有起点，于是时间的单向性也由相对性取代了。不过牛顿力学的时间可逆性，并不意味着牛顿力学体系中人可以死而复生，而是意味着时间的前后是无穷的。牛顿力学的时空观与亚里士多德时空观相比，虽然减少了绝对性，增加了相对性，但同样也还保留有绝对性。牛顿认为: “绝对空间，就其本性来说，与任何外在的情况无关。始终保持着相似和不变”；“绝对的、纯粹的数学的时间，就其本性来说均匀地流逝，而与任何外在的情况无关”；“相对空间是绝对空间的可动部分或者量度。感官通过绝对空间对物体位置进行确定，并且通常把它当作不动的空间看待。如相对地球而言的地下、大气或天体等空间都是这样来确定的”；“相对的、表观的和通常的时间，是期间的一种可感觉的、外部的，或者是精确的，或者是变化着的量度。人们通常就用这种量度，如小时、日、月、年，代表真正的时间”。牛顿的绝对时空概念，只是牛顿对时空的一种数学抽象，这从“绝对的、真正的和数学的时间自身在流逝着”可以十分明显地看出。其中“数学”二字表明牛顿怕别人误解而特意指明绝对时间是一种数学的抽象。

从牛顿力学的基本定律和概念出发，就一定要求有一个相对的实际可用的时空概念。物体的位置移动，就要求空间“空”；物体的静止，就要求空间保持相对的“不动”；物体的匀速运动，就要求空间“平直”、“均匀”；而且还要求时间相对的均匀，没有太明显的快慢节奏。反过来，只有相对时间和空间概念才能保证牛顿力学规律的有效性和可操作性。在牛顿的力学定律的表达里没有明确指明，所谓“静止”、“匀速直线运动”和“运动状态的改变”是对什么参考物体而言的，只要具体情况具体指定就可以。在牛顿力学中“力”是物体间的相互作用，这是与参考物体有关的，运动状态及其改变的参考物体就是原参考物体。牛顿完全了解自己理论中存在有一些薄弱环节，他的解决办法是引入一个客观标准——绝对或相对空间，用以判断各物体是处于静止、匀速运动，还是加速运动状态。

牛顿承认区分特定物体的绝对运动和相对运动也非易事。不过，牛顿是一个经验论者，他不能容忍在他的体系中存在先验的观念。他认为，物理的实在必须是能被感知的。因此，牛顿设计了一个理想实验，用来判断哪些运动是相对于绝对空间的绝对运动，这就是著名的水桶实验。 牛顿曾经认为绝对空间在恒星所在的遥远地方，或许在它们之外更遥远的地方。他提出假设，宇宙的中心是不动的，这就是他所想象的绝对空间。空间可以脱离物质的运动，时间也可以脱离物质的运动，空间与时间也无关系。因此，时空舞台中的空间距离和时间间隔都是绝对的。即长度和时间与坐标系的选择无关，物理定律在相对匀速运动的坐标系中形式不变。

以绝对空间作为度量运动的参照系，或者以其它绝对匀速运动的物体为参照物，惯性定律才成立。即不受外力作用的物体，或者总保持静止，或者总保持匀速运动。这一类特殊的参照系，被称为惯性参照系。任何两个不同的惯性参照系的空间和时间量之间满足伽利略变换。在这种变换下，位置、速度是相对的，即相对于不同参照系的数值是不同的：长度、时间间隔是绝对的，即相对于不同参照系其数值是不变的，同时性也是绝对的。相对于某一惯性参照系同时发生的两个事件，相对于其它的惯性参照系也必定是同时的。另外，牛顿力学规律在伽利略变换下保持形式不变，这一点符合伽利略相对性原理的要求。正是这个相对性原理，构成了对牛顿的绝对空间概念怀疑的起点。如果存在绝对空间，则物体相对于这个绝对空间的运动就应当是可以测量的，这相当于要求在某些运动定律中含有绝对速度。然而，相对性原理要求物体的运动规律中必定不含有绝对速度，亦即绝对速度在原则上是无法测定的。莱布尼兹、贝克莱、马赫等先后都对绝对空间、时间观念提出过有价值的异议，指出过没有证据能表明牛顿绝对空间的存在。到了19世纪末，奥地利物理学家马赫分析了牛顿力学的基本概念以及由其反映的机械自然观，不同意把惯性看成是物体固有的性质，认为在一个孤立的空间里谈论物体的惯性是毫无意义的，提出惯性来源于宇宙间物质的相互作用。

爱因斯坦认为牛顿的时空观有局限性，牛顿绝对时空的观念通常是宇宙中任何事件都发生在空间的某一点、时间的某一时刻，而那时刻到处是一样的。爱因斯坦认为存在是四维的，是在合并三维空间和一维时间的混合的四维时空中的存在，而不是一个三维存在再加上它在时间上的演化。爱因斯坦的光速绝对性原理迫使空间和时间相混合。根据爱因斯坦的理论，四维时空连续统一体中的任何物体都和相互间紧密连接在一起的维共存。

爱因斯坦相对论时空观的主要内容如下：

1．相对性原理：狭义与广义相对论认为物质在“时空谱”中的运动规律对惯性系和非惯性系的运动形式是一样的。

2. 利用迈克尔逊光速不变试验，提出在相对性原理中“光速不变性”绝对性原理，受闵可夫斯基四维统一时空的影响，提出时空合并混合统一的绝对时空谱。其中提出“质量与能量等效性”原理。

3. 由于以上“时空谱”观念的提出，相对性原理与光速不变性两条原理发现牛顿时空谱所提出的牛顿运动三大定律与万有引力定律存在缺陷。因此，出现爱因斯坦提出的空间收缩与时间膨胀问题，爱因斯坦强调“同时性”是相对的。

4. 爱因斯坦发表的狭义相对论，说明时空的本质可以通过它的度规结构来理解。度规是一个抽象的基本概念。它是与宇宙的几何结构联系在一起的。这种度规结构与任何观测者无关。这样的性质满足相对论的需求，可以确保物理定律的成立与速度和位置无关。1907年，爱因斯坦提出等效原理，认为引力和加速度是等效的。时间和光线的轨迹都要被引力弯曲。时空弯曲的程度，是由宇宙中物质的分布决定的。一个区域内的物质密度越大，时空的曲率也就越大。这样太阳附近的时空就要比地球附近弯曲得厉害，因为太阳的质量要大得多。广义相对论的宇宙中，引力已不再像以前所理解的那样是一种力，它已经被转化到时空的几何(曲率)中去了。用他的观念来看，引力产生于从狭义相对论的平直空间到广义相对论的弯曲空间的转换之中。

5. 为了提出引力场方程，爱因斯坦提出把加速度与引力等效性原理深入发展到“引力与时空弯曲(曲率)”等效性和“时空曲率与潮汐力(沿测地线)”等效性，即潮汐力与引力，引力与时空曲率等效性综合在一起。利用当时发现的黎曼几何(流形)结构和张量计算。时空被认为是一张平展的橡胶软垫，大质量的物体放上去，会使橡胶软垫发生局部变形，变形的程度取决于物体的质量。行星可以用大小不等的球来代表，这些球在橡胶软垫上围绕太阳滚动，球滚动的路径也就是行星的轨迹(测地线)。它们都位于太阳附近的深“阱”之中。从树上掉下来的苹果，不是被一个力拉向地球，而是由于曲率变化使它滚进地球所造成的局部时空的“阱”里面罢了。因此，在所有的惯性参照系下，牛顿的引力定律都是相同的。利用爱因斯坦场方程、时空弯曲(曲率)定律：粒子沿时空的测地线运动，它们被推进或拉开的速率正比于它们之间方向上的曲率大小。虽然，在不同方向参照系中你测量的质量密度也将不同于我测量的质量密度。同样，你测量的三个时空曲率之和也将不同于我所测量的曲率之和。然而，测量的曲率之和正比于所测量的质量密度加上测量的压力3 倍。在这个意义上，爱因斯坦场方程在每个参照系中都是一样的，它服从爱因斯坦的相对性原理。因为相对性原理，高速运行的物体永远无法光速，就会产生空间收缩和时间膨胀，进一步与引力问题结合而得到爱因斯坦场方程，并通过数学计算，解释了光线被太阳偏移和行星的轨道运动。而且爱因斯坦还预言了黑洞、引力波、时空奇点的存在。

1781年，哲学家伊曼努尔•康德辨析了宇宙在时间上有无开端、空间上有无极限的问题。事实上其论证基于一个隐含的假设，即不管宇宙是否存在已经无限久，时间都可以无限地倒溯回去。

19世纪末以前，牛顿的经典力学体系在物理学和天文学上取得了极为辉煌的胜利。在宇宙学问题的研究上，牛顿的天体学理论与先前的理论存在本质区别，在于哥白尼原则只提出地球在宇宙里没有特殊地位，而牛顿进一步指出：不论是天体和地球，两者皆遵守着相同的物理法则。这一点在宇宙物理学的进展来说是很重要的。牛顿认为宇宙存在于欧几里得平直空间。如果宇宙是有限的，就有边界和中心，由于各种部分之间的相互吸引，物质必然落向中心，并形成中心巨大的物质球。显然这与观测事实不符。而在一个无限的宇宙中，无边界也无中心，不存在某一个特殊的方向。在绝对的时空中每一团物质受到来自各方向的相等的引力作用而停留在原地，但物质可以局部地各自聚集成团，彼此相隔很大的距离，散布在无限的空间内。在总体上宇宙是稳定的，而在有限的局部区域内是不稳定的，天体有生有灭形成丰富而多样的天体。这就是牛顿的无限宇宙模型。

1823年亨利希·奥伯斯提出了 “奥伯斯佯谬”。如果宇宙是无限静止和均匀的，那么观察者每一道视线的终点必将会终结在一颗恒星上。那么不难想象，整个天空即使是在夜晚也会象太阳一样明亮。有人提出反驳：远处恒星的光线被它经过的物质所吸收而减弱。但被认为吸收光线的物质将最终被加热到发出和恒星一样强的光为止。无限静态宇宙只有一种情形能避免夜空象白天一样明亮，那就是恒星不是在无限久远以前就开始发光。在这种情形下，光线所经过的物质尚未被加热，或者远处的恒星光线尚未到达地球。于是又面临着一个问题：是什么使恒星第一次发光？这就是人类探索了无数世纪的问题——宇宙起源。奥伯斯佯谬于1826年被修订，若宇宙是穏恒态而且无限的，则晚上应该是光亮而不是黑暗的。奥伯斯佯谬又称夜黑佯谬或光度佯谬。远处星光会被宇宙间黑暗的星体，尘埃和气体阻隔，令极远处的光线只可以传播一段有限的距离而不能到达地球。然而这并不能解决问题，因为根据热力学第一定律，能量必定守恒，故此中间的阻隔物会变热而开始放出辐射，结果导致天上有均匀的辐射，温度应当等于发光体表面的温度，也即天空和星体一样亮，然而事实上没有观察到这种现象。

1915年，爱因斯坦于发表其广义相对论时还非常肯定宇宙是静态的。因此他不得不在他的方程中引进一个所谓的宇宙常数来进行修正。他引入一个“反引力”，这个力是无源的，是空间-时间结构所固有的。他宣称空间-时间内在膨胀的趋势，刚好可以平衡宇宙间各物质的相互吸引，结果形成了静态的宇宙。

牛顿宇宙模型是建立在绝对时空观的基础上的。由于这个模型无法克服奥伯斯佯谬，也与星系红移观测事实相矛盾，因而早已被放弃。

19世纪末由于牛顿力学和麦克斯韦电磁理论趋于完善，一些物理学家认为“物理学的发展实际上已经结束”，但当人们运用伽利略变换解释光的传播等问题时，发现一系列尖锐矛盾，对经典时空观产生疑问。

1905年，爱因斯坦发表的题为《论动体的电动力学》一文中提出的区别于牛顿宇宙模型的新的平直时空理论。建立了可与光速相比拟的高速运动物体的规律，创立相对论。狭义相对论提出两条基本原理。(1) 光速不变原理：在任何惯性系中，真空中光速c都相同，与光源及观察者的运动状况无关。(2) 狭义相对性原理：物理学的基本定律乃至自然规律，对所有惯性参考系来说都相同。爱因斯坦曾经一度试图把万有引力定律纳入相对论的框架，几经失败后，他终于认识到，狭义相对论容纳不了万有引力定律。

1915年，爱因斯坦将狭义相对性原理推广到广义相对性，又利用在局部惯性系中万有引力与惯性力等效的原理，建立了用弯曲时空的黎曼几何描述引力的广义相对论理论。广义相对论认为引力是由时空弯曲的几何效应的畸变引起的，因而引力场影响时间和距离的测量。

狭义相对论只适用于惯性系，它的时空背景是平直的四维时空，而广义相对论则适用于包括非惯性系在内的一切参考系，它的时空背景是弯曲的黎曼时空。广义相对论是一种关于万有引力本质的理论。

广义相对论的两个基本原理是：(1) 等效原理：惯性力场与引力场的动力学效应是局部不可分辨的；(2) 广义相对性原理：所有的物理定律在任何参考系中都取相同的形式。

等效原理分为弱等效原理和强等效原理，弱等效原理认为惯性力场与引力场的动力学效应是局部不可分辨的。强等效原理认为，则将“动力学效应”提升到“任何物理效应”。等效原理仅对局部惯性系成立，对非局部惯性系等效原理不一定成立。广义相对性原理是狭义相对性原理的推广。由于狭义相对论无法严格定义惯性系，爱因斯坦直接将惯性系的概念从相对论中剔除，用“任何参考系”代替了原来狭义相对性原理中“惯性系”。

等效原理建立在引力质量与惯性质量的等价性上。根据等效原理，爱因斯坦把狭义相对性原理推广为广义相对性原理，即物理定律的形式在一切参考系都是不变的。物体的运动方程即该参考系中的测地线方程。测地线方程与物体自身固有性质无关，只取决于时空局域几何性质。而引力正是时空局域几何性质的表现。物质质量的存在会造成时空的弯曲，在弯曲的时空中，物体仍然顺着最短距离进行运动，如地球在太阳造成的弯曲时空中的测地线运动，实际是绕着太阳转，造成引力作用效应。正如在弯曲的地球表面上，如果以直线运动，实际是绕着地球表面的大圆走。

在广义相对论中，引力作用被“几何化”，狭义相对论的闵氏空间背景加上万有引力的物理图景在广义相对论中变成了黎曼空间背景下不受力的自由运动的物理图景，其动力学方程与自身质量无关而成为测地线方程。按照广义相对论，在局部惯性系内，不存在引力，一维时间和三维空间组成四维平坦的欧几里得空间；在任意参考系内，存在引力，引力引起时空弯曲，因而时空是四维弯曲的非欧空间。爱因斯坦找到了物质分布影响时空几何的引力场方程。时间空间的弯曲结构取决于物质能量密度、动量密度在时间空间中的分布，而时间空间的弯曲结构又反过来决定物体的轨道。在引力不强、时间空间弯曲很小情况下，广义相对论的预言同牛顿万有引力定律和牛顿运动定律的预言趋于一致；而引力较强、时间空间弯曲较大情况下，两者有区别。

由于牛顿引力理论对于绝大部分引力现象已经足够精确，广义相对论只提供了一个极小的修正，人们在实用上并不需要它，因此，广义相对论建立以后的半个世纪，并没有受到充分重视，也没有得到迅速发展。到20世纪60年代，情况发生变化，发现强引力天体(中子星)和3K宇宙背景辐射，使广义相对论的研究蓬勃发展起来。中子星的形成和结构、黑洞物理和黑洞探测、引力辐射理论和引力波探测、大爆炸宇宙学、量子引力以及大尺度时空的拓扑结构等问题的研究不断深入，广义相对论成为物理研究的重要理论基础。

广义相对论提出以来，预言了水星近日点反常进动、光频引力红移、光线引力偏折以及雷达回波延迟，都被天文观测或实验所证实。关于脉冲双星的观测也提供了有关广义相对论预言存在引力波的有力证据。在水星近日点的进动中，每百年43秒的剩余进动长期无法得到解释，被广义相对论完满地解释清楚了。光线在引力场中的弯曲，广义相对论计算的结果比牛顿理论正好大1倍，爱丁顿和戴森的观测队利用1919年5月29日的日全食进行观测的结果，证实了广义相对论是正确的。按照广义相对论，在引力场中的时钟要变慢，因此从恒星表面射到地球上来的光线，其光谱线会发生红移，这也在很高精度上得到了证实。从此，广义相对论理论的正确性得到了广泛地承认。从1922年开始，研究者们就发现场方程式所得出的解答会是一个膨胀中的宇宙，而爱因斯坦在那时自然也不相信宇宙会涨缩，所以他便在场方程式中加入了一个宇宙常数来使场方程式可以解出一个稳定宇宙的解。

“宇宙弦”理论，也叫“宇宙鞭子理论”。是近代以及现代的一些科学家在关于宇宙的形成和发展的问题上，引进的假想量理论。就像“光线”一样，“宇宙弦”是不存在的。但为了更好地研究和阐释宇宙的各种情况，科学家们利用宇宙的规律，形象地引进了“宇宙弦”的概念。而“宇宙弦”理论就是根据这个假想量分析得到的宇宙情况的理论。弦理论是理论物理的一个分支学科，认为自然界的基本单元不是电子、光子、中微子和夸克之类的点状粒子，而是很小很小的线状的“弦”。弦的不同振动和运动就产生出各种不同的基本粒子，能量与物质是可以转化的，故弦理论并非证明物质不存在。弦论中的弦尺度非常小，操控它们性质的基本原理预言，存在着几种尺度较大的薄膜状物体，后者被简称为“膜”。弦论是现在最有希望将自然界的基本粒子和四种相互作用力统一起来的理论。

在弦理论中，基本对象不是占据空间单独一点的基本粒子，而是一维的弦。这些弦可以有端点，或者它们可以自己连接成一个闭合圈环。弦理论中支持一定的振荡模式，或者共振频率，其波长准确地配合。

弦理论的雏形是在1968年由维尼齐亚诺提出。虽然弦理论最开始是要解出强相互作用力的作用模式，但是后来的研究则发现了所有的最基本粒子，包含正反夸克，正反电子，正反中微子等，以及四种基本作用力“粒子”(强、弱作用力粒子，电磁力粒子，以及引力粒子)，都是由一小段的不停抖动的能量弦线所构成，而各种粒子彼此之间的差异只是这弦线抖动的方式和形状的不同而已。

目前，描述微观世界的量子力学与描述宏观引力的广义相对论在根本上有冲突，广义相对论的平滑时空与微观下时空剧烈的量子涨落相矛盾，这意味着二者不可能都正确，它们不能完整地描述世界。而除了引力之外，量子力学很自然的成功描述了其它三种基本作用力：电磁力、强力和弱力。弦理论也可能是量子引力的解决方案之一。超弦理论还包含了组成物质的基本粒子之一的费米子。至于弦理论能不能成功的解释基于目前物理界已知的所有作用力和物质所组成的宇宙以及应用到“黑洞”、“宇宙大爆炸”等需要同时用到量子力学与广义相对论的极端情况，这还是未知数。

弦理论认为所有的亚原子粒子都并非是小点，而是类似于橡皮筋的弦。与粒子类型的唯一区别在于弦振动的频率差异。弦理论主要试图解决表面上不兼容的两个主要物理学理论——量子力学和广义相对论。并欲创造性的描述整个宇宙的“万物理论”。然而这项理论非常难测试，并需要对所描绘的宇宙进行一些调整，也即宇宙一定存在比所知的四维空间更多的时空维度。科学家认为这些隐藏的维度可能卷起到非常小以至于无法发现它们。

弦理论的进步也推动着宇宙弦理论的发展。目前，宇宙弦理论已经有了完整的体系，相关的还有“超弦理论”、“大一统理论”等。

由于任何弦理论所作出与其它理论都不同的预测均未经实验证实，该理论的正确与否尚待验证。为了看清微粒中弦的本性所需要的能量级，要比目前实验可达到的高出许多。因为弦理论在可预知的未来可能难以被实验证明，一些科学家问，弦理论是否应该被叫做一个科学理论。它现在还不能被证伪，但这也暗示了弦理论更多地被看做建设模型的框架。在同样的形式中，量子场论也是一个框架。

标准宇宙模型是指以弗里德曼宇宙模型为基础，伽莫夫将其运用于早期宇宙演化而形成的一种宇宙模型；标准宇宙模型是一种结合核物理、粒子物理、相对论、量子力学知识对宇宙起源和演化的解释；标准宇宙模型是目前主流的宇宙模型。

标准模型包含费米子及玻色子。费米子为拥有半整数的自旋并遵守泡利不兼容原理的粒子；玻色子则拥有整数自旋而并不遵守泡利不兼容原理。简单来说，费米子就是组成物质的粒子，而玻色子则负责传递各种作用力。

标准宇宙学模型认为宇宙目前正在膨胀。得出宇宙目前正在膨胀的理论基础是从广义相对论的引力方程推导出来的宇宙学方程，观测基础则是哈勃定律。因为宇宙学家认为，哈勃定律中星系的红移是由星系的退行速度产生的多普勒效应产生的，星系的退行速度和距离成正比表明，宇宙目前是在不断膨胀的。哈勃定律的发现虽然迫使爱因斯坦放弃了宇宙学常数和静态宇宙学模型，承认宇宙可能是在膨胀。可是哈勃定律的作者哈勃本人，对哈勃定律可以得出宇宙膨胀这个结论似乎并不认可，因此哈勃在加州理工学院讲课时，闭口不提宇宙膨胀问题。

哈勃之所以怀疑宇宙膨胀的存在，是因为他在得出哈勃定律时，并没有对观测数据进行充分必要的改正。哈勃定律中星系的红移可以精确测定，但星系的距离是利用星系的视亮度和距离平方成反比的关系来得到。如果星系的谱线发生红移，星系的视亮度和距离平方成反比的关系就有问题，因为星系辐射的红移会使星系的视亮度变小，因此星系的视亮度随距离增加而下降的速度要比和距离平方成反比的下降还要快。因此要正确建立星系的红移和距离的关系，就要对用来确定星系距离的星系视亮度进行必要的改正，天文学中把这种对星系视亮度的改正称之为K-改正。哈勃发现，不做K-改正结果还好，进行了K-改正后，星系的红移和距离的关系反而不是成正比关系。

大爆炸宇宙论认为宇宙是由一个致密炽热的奇点于138亿年前一次大爆炸后膨胀形成的。1927年，比利时天文学家和宇宙学家勒梅特首次提出了宇宙大爆炸假说。1929年，美国天文学家哈勃根据假说提出星系的红移量与星系间的距离成正比的哈勃定律，并推导出星系都在互相远离的宇宙膨胀说。

大爆炸宇宙论认为宇宙曾有一段从热到冷的演化史。在这个时期里，宇宙体系在不断地膨胀，使物质密度从密到稀地演化，如同一次规模巨大的爆炸。1946年美国物理学家伽莫夫正式提出大爆炸理论。20世纪末，对Ia超新星的观测显示，宇宙正在加速膨胀，因为宇宙可能大部分由暗能量组成。

爆炸之初，物质只能以中子、质子、电子、光子和中微子等基本粒子形态存在。宇宙爆炸之后的不断膨胀，导致温度和密度很快下降。随着温度降低、冷却，逐步形成原子、原子核、分子，并复合成为通常的气体。气体逐渐凝聚成星云，星云进一步形成各种各样的恒星和星系，最终形成如今所看到的宇宙。

大爆炸理论的建立基于了两个基本假设：物理定律的普适性和宇宙学原理。宇宙学原理是指在大尺度上宇宙是均匀且各向同性的。这些观点起初是作为先验的公理被引入的，现今已有相关研究工作试图对它们进行验证。例如对第一个假设而言，已有实验证实在宇宙诞生以来的绝大多数时间内，精细结构常数的相对误差值不会超过10^-5。此外，通过对太阳系和双星系统的观测，广义相对论已经得到了非常精确的实验验证；而在更广阔的宇宙学尺度上，大爆炸理论在多个方面取得的成功也是对广义相对论的有力支持。

假设从地球上看大尺度宇宙是各向同性的，宇宙学原理可以从一个更简单的哥白尼原理中导出。哥白尼原理是指不存在一个受偏好的观测者或观测位置。

在大爆炸提出的初始阶段，西方科学界普遍坚持宇宙和物质是恒定不变、无始无终的。因此对于所有涉及说宇宙和万物都“有一个起点”的理论一概不予承认。爱因斯坦在总结引力场方程时发现公式将推导出宇宙其实是一个有着从未停止的物质变化的动态宇宙，于是在该公式中又强加了一个“宇宙常数”，以维持静态宇宙的计算结果。

1922年，美国天文学家埃德温·哈勃观测到“红移现象”后，“宇宙膨胀”的观点开始形成。1929年，埃德温·哈勃总认为不管你往哪个方向看，远处的星系正急速地远离地球而去，而近处的星系正在向地球逐渐靠近。换言之，宇宙正在不断膨胀。这意味着，在早先星体相互之间更加靠近。事实上，似乎在大约100亿年至200亿年之前的某一时刻，它们刚好在同一地方，所以哈勃的发现暗示存在一个叫做大爆炸的时刻，当时宇宙处于一个密度无限的奇点。

1948年前后，伽莫夫第一个建立了热大爆炸的观念。这个创生宇宙的大爆炸不是发生在一个确定的点，然后向四周传播开去的那种爆炸，而是一种在各处同时发生，从一开始就充满整个空间的那种爆炸，爆炸中每一个粒子都离开其它每一个粒子飞奔。事实上应该理解为空间的急剧膨胀。

根据大爆炸宇宙论，早期的宇宙是一大片由微观粒子构成的均匀气体，温度极高，密度极大，且以很大的速率膨胀着。这些气体在热平衡下有均匀的温度。这统一的温度是当时宇宙状态的重要标志，因而称宇宙温度。气体的绝热膨胀将使温度降低，使得原子核、原子乃至恒星系统得以相继出现。

1964年，美国贝尔电话公司的彭齐亚斯和威尔逊，在调试巨大的喇叭形天线时，出乎意料地接收到一种无线电干扰噪声，各个方向上信号的强度都一样，而且历时数月而无变化。他们把天线拆开重新组装，依然接收到那种无法解释的噪声。这种噪声的波长在微波波段，对应于有效温度为3.5K的黑体辐射出的电磁波(它的谱与达到某种热平衡态的熔炉内的发光情况精确相符，这种辐射就是物理学家所熟知的黑体辐射)。他们分析后认为，这种噪声肯定不是来自人造卫星，也不可能来自太阳、银河系或某个河外星系射电源，因为在转动天线时，噪声强度始终不变。后来，经过进一步测量和计算。得出辐射温度是2.7K，一般称之为3K宇宙微波背景辐射。这一发现，使许多从事大爆炸宇宙论研究的科学家们获得了极大的鼓舞。因为彭齐亚斯和威尔逊等人的观测竟与理论预言的温度如此接近，正是对宇宙大爆炸论的一个非常有力的支持。这是继1929年哈勃发现星系谱线红移后的又一个重大的天文发现。宇宙微波背景辐射的发现，为观测宇宙开辟了一个新领域，也为各种宇宙模型提供了一个新的观测验证，它因此被列为20世纪60年代天文学四大发现之一。

知道某时刻的热辐射温度，由热大爆炸理论很容易计算出宇宙诞生后约1秒时各处的温度约为100亿度，这对现有的原子核的合成来说也是太高了。那时物质必定被撕裂成最基本的成分，诸如质子、中子和电子等。但是，随着变冷，核反应就可能出现了。采用大爆炸模型可以计算氦-4、氦-3、氘和锂-7等轻元素相对普通氢元素在宇宙中所占含量的比例。所有这些轻元素的丰度都取决于一个参数，即早期宇宙中光子与重子的比例，而这个参数的计算与微波背景辐射涨落的具体细节无关。大爆炸理论所推测的轻元素比例(这里是元素的总质量之比而非数量之比)大约为：氦-4/氢=0.25，氘/氢=10^-3，氦-3/氢=10^-4，锂-7/氢=10^-7。实际测量到的各种轻元素丰度和从光子重子比例推算出的理论值加以比较，可以发现它们是粗略符合的。其中理论值和测量值符合最好的是氘元素，氦-4的理论值和测量值接近但仍有差别，锂-7则是差了两倍，对于后两种元素的测算存在着较大的系统随机误差。尽管如此，大爆炸核合成理论所预言的轻元素丰度与实际观测可以认为是基本符合，这是对大爆炸理论的强有力支持。到目前为止，还没有其它理论能够很好地解释并给出这些轻元素的相对丰度。同时，由大爆炸理论所预言的宇宙，其中可被“调控”的氦元素含量为现有丰度的20%至30%。事实上，很多观测结果现今也只有大爆炸理论可以解释，例如为什么早期宇宙中氦的丰度要高于氘，而氘的含量又要高于氦-3，而且比例又是常数等。

2014年3月17日美国物理学家宣布，首次发现了宇宙原初引力波存在的直接证据。原初引力波是爱因斯坦于1916年发表的广义相对论中提出的，它是宇宙诞生之初产生的一种时空波动，随着宇宙的演化而被削弱。科学家认为原初引力波如同创世纪大爆炸的“余响”。 原初引力波可以帮助人们追溯到宇宙创生之初的一段极其短暂的急剧膨胀时期，即所谓“暴涨”。然而，广义相对论提出近百年来，源于它的其它重要预言如光线弯曲、水星近日点进动以及引力红移效应等都被一一证实，而引力波却始终未被直接探测到，问题就在于其信号极其微弱，技术上很难测量。美国哈佛-史密森天体物理学中心等机构物理学家利用架设在南极的BICEP2望远镜，观测宇宙大爆炸的“余烬”——微波背景辐射。微波背景辐射是由弥漫在宇宙空间中的微波背景光子形成的，计算表明，原初引力波作用到微波背景光子，会产生一种叫做B模式的特殊偏振模式，其它形式的扰动，都产生不了这种B模式偏振，因此B模式偏振成为原初引力波的“独特印记”。观测到B模式偏振即意味着引力波的存在。南极是地球上观测微波背景辐射的最佳地点之一。研究人员在这里发现了比“预想中强烈得多”的B模式偏振信号，随后经过3年多分析，排除了其它可能的来源，确认它就是原初引力波导致的。2016年年初，美国激光干涉引力波天文台(LIGO)和欧洲引力波天文台(VIRGO)的科学家联合宣布，他们探测到了两个约为30倍太阳质量的黑洞在13亿年前的并合产生的引力波，这一发现被称为“世纪发现”。

然而，对于大爆炸后最初的几分钟，相关的观测严重缺乏，最早期宇宙物质——能量的实际形式很大程度上仍只是猜测。大一统理论预测了特定类型的粒子，而超弦、超对称、超引力以及其它多维理论都预测了各自原初粒子及作用力。物质对反物质的绝对优势也是一个需要透彻说明的经验性事实。

等级式宇宙模型是法国天文学家沃库勒等倡导的一种宇宙学说。这种学说认为宇宙在结构上是分层次的，如恒星、星系、星系团、超星系团以至更大的集团。

随着尺度的变化，集团的性质也在变化。所谓宇宙的均匀性与各向同性，对不同层次有不同涵义。十八世纪中期，德国物理学家朗伯特曾提出过天体逐级成团分布的概念。他把太阳系叫作第一级，第二级是比太阳系大得多的所谓星团，第三级是银河系。1908年瑞典天文学家沙利叶提出了等级式宇宙模型，并且指出，根据这种模型可以克服奥伯斯佯谬的困难，即当第n+1级与n级的半径比大于n+1级所包含的n级天体的个数的平方根时天体到达地面的总光通量就是有限的，或者说远处天体对光通量的贡献可以是任意小的数值，因而不会发生“黑夜和白天一样亮”的所谓奥伯斯佯谬现象。

由现代观测知道天体的分布是成团的。星系计数现可达 100兆秒差距范围。沃库勒认为即使在这样大的尺度，天体分布的起伏也不是随机性的，而是存在更高级的团聚现象。他不同意宇宙学原理认为宇宙在大尺度上是均匀的和各向同性的。既然在直到目前星系计数所及的尺度上，星系的分布都有明显的非随机成团现象，不能设想一旦大于这一计数的总尺度，成团性就会消失而表现为均匀分布。根据等级式宇宙模型推出，平均密度随观测距离加大而减小，这已为20多个量级的半径范围和45个量级的密度范围的观测资料所证实，不能设想一旦超过这个范围，这种关系就不复存在而代之以某一均匀密度。沃库勒认为宇宙学原理是“由于美学上的偏见和数学上的简化”而提出来的。如果天体分布是成团的，则宇宙膨胀要受这种成团影响而出现起伏，哈勃常数要因不同密度的起伏而改变，因而宇宙模型不能作统一处理。

等级式宇宙模型目前还没有精确的数学表述和确切的理论预言，兹威基和奥尔特等许多人也不同意沃库勒的结论。他们认为成团性终止于星系团一级，至多终止于超星系团一级。

1948 年英国邦迪，霍伊尔和戈尔德等人提出完全宇宙学原理，即宇宙在空间上均匀各向同性，在时间上稳恒不变；宇宙各处不断从虚无中产生物质，以保证宇宙膨胀中物质密度维持不变。克服了宇宙年龄困难和光度徉谬。哈勃常数不仅对空间各点是常数，而且不随时间变化。所以宇宙空间的膨胀在时间和空间上都是均匀的。宇宙空间在膨胀，而物质的分布又与时间无关，这样就必须有物质不断产生出来以“填补真空”，也就是填补宇宙膨胀所产生出来的空间。通过完全宇宙学原理和爱因斯坦场方程可以求出宇宙的时空结构，可以得到宇宙的三维曲率为零，也就是三维空间是平直的。

物质不断地产生在理论上违背了物质守恒定律，更缺乏物质产生的具体途径和机制；在观测上得不到星系、射电源计数的支持，也无法解释背景辐射和元素丰度等事实。这条原理必须承认标准大爆炸模型，假若宇宙以一种极不规则的方式演化，即不会有生命及人类进化出现了，其无法承载所有物理定律。

人类对宇宙的观测不断进步，时空观也得到不断发展，新的宇宙模型不断出现，各种宇宙模型均有其合理性，并且也得到了不断地发展。然而，仍没有一个较为完善的宇宙模型令众人信服。因此，宇宙模型仍需要不断发展与完善。