篇一：宇宙物质起源论
物质起源论
--雕像 原著
我们的宇宙究竟是怎么产生的呢？现有广为人知的是宇宙大爆炸理论。那么在宇宙大爆炸之前呢？那个被爆炸的超大巨星体应该就是物质的起源，那么那个被爆炸的超大巨星体又是怎么产生的呢？物质的本源究竟是什么呢？我们的宇宙是独一无二的吗？还有没有类似的超大巨星体爆炸产生第二个宇宙呢？质能守恒定律、相对论也许能帮我们寻找到答案。
爱因斯坦提出这两个理论，超乎人类想象，可以说是非人类或地球生物所能企及的高度。
宇宙中所有物质都在进行着质能转换，包括非生物和生物。非生物的质能转换过程非常缓慢，生物的质能转换过程相对较快，无论是非生物，还是生物，裂变是其质能转换的一种终极模式，是质的飞跃。裂变并非放射元素的特性，所有物质均有元素构成，元素均可在一定条件下发生裂变，裂变也并非是一定是物质转换为能量，也可能是一种物质转换为另外一种物质或者说一种元素转换为另外一种元素，只是条件要求不一。
设想，现今宇宙产生于“大爆炸”，爆炸是一定能量聚集在密闭空间产生的爆发式膨胀，那么说明在“大爆炸”之前，宇宙是一个密闭的空间，可能爆炸冲破了空间束缚。但是密闭空间之外又是什么呢？会不会有无数个这种密闭的空间同时存在，只是我们现处这个宇宙在那个时间点爆炸了呢？如果仅是我们现处这个宇宙空间产生了爆炸，此观点可印证出宇宙空间是有边缘的，这个边缘则是其他未爆炸宇宙空间的外壁。如果我们现处宇宙在那个时间点爆炸了，只是由于其他密闭空间爆炸而产生的连锁反应，连锁爆炸，整个“大宇宙”在不同时点产生爆炸共鸣，共同冲破各自的束缚空间，那么此观点可以印证整个“大宇宙”空间是无限的。
在宇宙大爆炸之前的之前，宇宙空间应该是没有任何物质的，它是由各种形态的能量所构成的，其中有正能量、负能量，各种能量的相互作用，逐渐形成转换成为物质，物质又不断吸收各种能量产生新的物质，又不断的加速能量的转换，当然物质在吸收能量的过程中也在释放能量，而这种能量的吸收、释放在朝着不同的方向、方式进行。还有一点，能量在达到一定临界点时会产生质变或者是裂变，同样，物质在达到一定临界点时，其内部的能量一样会达到一个临界点，产生质变或裂变，从而发生宇宙大爆炸，将能量释放出来。总体来说，质能守恒定律是宇宙定律，整个宇宙维持着质量、能量的一定平衡，才有了今天的宇宙格局。周而复始，循环发生。
生物是宇宙进化的演化模式之一，是微系统质能转换的快速过程。只有物质具备了自有的质能转换系统，才能叫做生物，而不具备自身主动质能转换系统的物质，叫非生物。无论是动物还是植物，都在快速的进行着质能转换过程，之所以先有植物而后有动物，是因为动物是更高级别、更快速的质能转换过程。植物的质能转换过程，目前叫“光合作用”，通过吸收外界能量，不断重组为自身同类物质，动物更是具备获取能量的主动性，将其他物质吸收入体内，然后通过一系列化学反应，转换为自身同类物质。无论是非生物、生物，植物、动物，在吸收能量，转换为自身同类物质的同时，都在释放能量返回宇宙空间。
人类同样如此。人类在吸收各种食物转换自身能量，又将能量转换为自身同
类机能组织的同时，也在不断释放能量。不仅仅是呼吸、皮肤的热能，还有我们无法看见的能量，暂时取名为“生物能”。理论上而言，如果我们能够维系自身质能转换系统，人类是可以永生的；如果我们能够阻止或利用生物能的释放，人类是具有更多、更强的功能的。
总而言之，整个宇宙的循环都是质能的转换过程，在质量和能量达到一定平衡点时，会有更高级形态的质能转换微系统，如植物、动物，也许还有更高级、能快速的质能转换微系统形态。恒星是宇宙质量转换为能量的爆发点，恒星释放完能量之后，我们认知到会形成中子星、黑洞等物质形态，具有强大的磁场能量，当无数的恒星能量释放完毕，形成众多的强大磁场能量时，可能会打破现有的宇宙质能平衡点，物质再次聚集，再次演变为物质吸收能量，聚集能量，再次发生宇宙大爆炸，产生一个新的质能平衡，再次孕育生物。
篇二：宇宙的起源演化论
宇宙的起源演化论
宇宙空间是无限永恒不的，空间既不会膨胀也不会收缩，更不会弯曲。物质是无限的，在140多亿年前，原始物质充斥着整个宇宙空间，物质和空间是一个混沌体，所有空间被原始物质填充。原始物质稳定且蕴含完整的能量。原始物质比重很小，无色透明。原始物质被压缩在、宇宙无限空间内，在宇宙压强的作用下，原始物质的密度是均匀的。原始物质经历了无限长的时间，始终保持稳定状态。宇宙空间内没有星系物质，没有尘埃，没有光。宇宙空间内只有原始物质。直到140亿年前的一天，宇宙孕育了一个空洞。由于宇宙空洞的出现，原始物质的稳定和万有引力平衡被破坏，在万有引力作用下，原始物质以宇宙空洞为中心向外扩散。由于原始物质的挤压、使得原始物质内部形成高温高压，当原始物质内部的温度和压强，超过原始物质临界聚变爆炸的温度和压强时，原始物质先后发生聚变爆炸，并高速向外延续，原始物质聚变爆炸生成原子物质、并释放出宇宙微波背景辐射，宇宙压强随着温度的降低而消失。在万有引力作用下原子物质慢慢汇聚成很多星系。星系之间并慢慢加速膨胀。我们今天看到的宇宙物质大约已经扩散了140亿年。宇宙星系物质向外膨胀、是因为星系内的物质少、星系外围物质多促成的。
现代宇宙学说的主流，是宇宙大爆炸理论，宇宙大爆炸理论的主要理论及数据观测依据，包括有以下几点：
1 多普勒效应：多普勒效应指出。波在波源移向观查者时频率变高，而在波源远离观测者时频率变低。多普勒在1842年提出他的这一理论。
2 哈勃先生的观测结果。美国天文学家哈勃先生在天文观测中发现大部分星系光谱是红移的。根据多普勒效应，几乎所有星系都远离我们而去。而且星系红移的大小是和星系离开我们的距离成正比，星系离我们越远，它离开我们运动的速度越快。他在1929年提出以上结论。
3 1965年，彭基亚斯和威尔逊发现了宇宙微波背景辐射。后来他们证实宇宙微波背景辐射是大爆炸时留下的遗迹，他们认为，宇宙微波背景辐射给宇宙大爆炸理论提供了重要证据。宇宙大爆炸理论认为，宇宙微波背景辐射是来自遥远的天体辐射来的光线，由于宇宙的膨胀红移得更厉害，以致于现在只能作为微波辐射被我们所观测。
4 1922年弗利德曼对于宇宙作出以下的假定，我们不论往哪个方向看，也不论在任何地方进行观察，宇宙看起来都是一样的。
以上1，2，3点是基于科学观测得出的结论和数据，是可以相信的，第4点是一个科学假设，目前还没有什么人提出有力的反驳论点。一切似乎合情合理，而且都是根据可靠的观测数据，大部分的星系光谱都是红移的，星系红移的大小也不是杂乱无章，而是和星系离开我们的距离成正比。星系越远，则它离开我们运动得越快。来自更遥远的光线甚至红移得更厉害，以致于现在只能作为微波辐射被我们所观测。由此推测，在时间上往回追溯，必定在过去某一时刻宇宙中的物质集结在一起，密度极高。比利时的勒梅特、设想宇宙早期处于极端稠密的状态，像一个巨大的发射性原子核。在1932年，他提出宇宙起源于这个被称为原始原子的爆炸的想法。1948年，伽莫夫等人又将宇宙膨胀跟形成联系起来。这就是宇宙大爆炸理论的前身。
宇宙大爆炸理论的缺陷和错误：
1 如果有人说研究宇宙物质运动，不用考虑运动定律或万有引力的因素，有科学常识的人，是不会接受这样的说法，宇宙大爆炸理论，没有考虑运动定律和万有引力的因素，或者说，这种学说得不到普适的运动原理和万有引力原理的合理解释。宇宙大爆炸之后，在万有引力作用下星系物质，应该减速膨胀。宇宙物质却在加速膨胀，根据已知的任何力学知识，一个物体要做加速运动，必须要有一个力作用于它，没有任何力的作用而做加速运动，显然是不可思议的。这也明显违背运动定律和万有引力定律。该理论将种种无法解释的现象或原因，都归结为一种未知因素，而宁愿引入种种假设，使宇宙理论越来越复杂，显然不是明智而可取的科学态度，如果仅仅为了某种假说的需要，甚至仅仅为了解释某种现象，而必须放弃甚至不惜违背已知的普适的物理定律，不仅显得苍白无力，更是得不尝失。
2 宇宙大爆炸理论存在另外一个明显的问题。研究宇宙物质运动不用考虑速度和动能的因素，一定不会被科学所认同。根据宇宙大爆炸理论，宇宙物质在过去某一时刻，集结在一起，目前的科学家们普遍认为这一时刻在137亿年前，科学家们普遍认为这就是宇宙的年龄。我们现在假设这个理论是正确的，看我们会推导出什么样的结论。根据宇宙大爆炸的理论，在宇宙大爆炸的那一刻，地球物质和所有天体物质处在同一位置，宇宙大爆炸之后，经过漫长的演化过程，宇宙成为目前我们观测到的现状。又根据我们目前的精密观测仪器，我们可以观测到离我们130多亿光年的天体，同时我们在地球相对应的一侧也能观测到一个130多亿光年的天体。也就是说，这两个星系在130多亿年前，以距离地球现在的位置130多亿光年，或者说在130多亿年前，这两个天体已经分离了260亿光年的距离。在137亿年前宇宙还没有爆炸，那么这两个天体分开260亿光年，用了大约7亿年的时间，它们分开的速度至少比光速还快39倍。现在我们观测到130亿年前那些遥远的星系，是在加速膨胀，也就是说在这之前是越来越慢的，这样使得理论和现实观测完全不符。
3 宇宙微波背景辐射的发现，作为宇宙大爆炸理论的重要证据，让人无法理解，我们知道，根据宇宙大爆炸理论，宇宙膨胀之初温度一定超高，宇宙微波背景辐射一定超强，宇宙越膨胀温度越低，宇宙微波背景辐射一定会越弱。银河系高速移动，证实银河系没有在宇宙大爆炸中心位置，那么我们测得的宇宙微波背景辐射各个方向一定不是相同的，宇宙大爆炸起点方向,宇宙微波背景辐射一定很强，在地球相对一侧宇宙微波背景辐射一定很弱。我们不知道宇宙膨胀用了多少时间，可宇宙膨胀之初的强大宇宙微波背景辐射一定还在传播。可是我们今天观测的宇宙微波背景辐射，各个方向几乎完全是相同的，理论和实际观测完全不符。
宇宙起源理论主要理论及数据观测依据，包括有以下几点：
1 光速定律，如果光源高速远离观测者，观测者到光源的这段距离，光的传播速度会减慢。光的频率会降低。如果光源高速移向观测者，观测者到光源的这段距离，光的传播速度会加快，光的频率会增高。也就是说我们和宇宙微波背景辐射源，没有137亿光年远。2 哈勃先生的观测结果。美国天文学家哈勃先生在天文观测中发现大部分星系光谱是红移的。几乎所有星系都远离我们而去。而且星系红移的大小是和星系离开我们的距离成正比，星系离我们越远，它离开我们运动的速度越快。他在1929年提出以上结论。
3 1965年，彭基亚斯和威尔逊发现了宇宙微波背景辐射。 宇宙微波背景辐射是来自、高速远离我们的天体辐射，由于辐射时物质高速移动，以致于现在只能作为微波辐射被我们所观测。
4 根据反万有引力定律。当物质的密度小于外围空间的物质密度，物质之间就会相互排斥。当物质的密度大于外围空间的物质密度，物质之间就会相互吸引，星系之间膨胀，是因为星系的物质密度小于宇宙的物质密度。
5 原始物质的聚变是在向外高速挤压时爆炸，释放的宇宙微波背景辐射。宇宙微波背景辐射源是高速远离我们的。当原始物质在爆炸时、把物质往回推，使得这些物质形成星系时的红移，远比宇宙微波背景辐射红移的要少。
6 原始物质大爆炸是连锁推进的，爆炸的力度都一样，他所释放的宇宙微波背景辐射，各个方向一定是相同的。这和我们今天的检测结果完全一致。
宇宙的起源与演化理论：
宇宙空间是无限永恒不的，空间既不会膨胀也不会收缩，更不会弯曲。宇宙物质是无限的，在140多亿年前，原始物质充斥着整个宇宙空间，物质和空间是一个混沌体，所有空间都被原始物质填充。原始物质稳定且蕴含完整的能量。原始物质比重很小，无色透明。原始物质被压缩在、宇宙无限的空间内，在宇宙压强的作用下，原始物质的密度是均匀的。原始物质的万有引力，始终保持平衡状态。原始物质经历了无限长的时间，始终保持稳定状态。宇宙空间内没有星系物质，没有尘埃，没有光。宇宙空间内只有原始物质。直到140亿年前的一天。因特殊原因，使得宇宙空间内原始物质的某一区域，形成一个宇宙空洞。空洞内原始物质减少，空洞内万有引力也随之消弱，当内外万有引力的差值超过宇宙压强时，万有引力链条断裂，原始物质开始远离宇宙空洞方向扩散，这样宇宙空洞就会逐渐加大，打破宇宙原有原始物质的万有引力平衡状态。在万有引力作用下原始物质向外挤压，使得宇宙空洞周围很大区域的原始物质，处于高温高压状态，当原始物质的某个位置，温度和压强超过临界聚变爆炸的温度和压强时，原始物质发生聚变爆炸，聚变产生超高温高压，释放出宇宙微波背景辐射，聚变是在原始物质温度最高，压强最大位置。聚变使得物质急剧膨胀压强急剧升高，外围原始物质高速向外连锁聚变。宇宙空洞内没有原始物质，也就是说宇宙空洞没有聚变发生，更不会有宇宙微波背景辐射。原始物质聚变生成氘，氚，氦等原子物质，因氘、氚、氦粒子占用空间很小，聚变后的宇宙空间，宇宙压强消失，聚变空间内的氘，氚，氦粒子占用空间很小，这些物质处在自由漂浮状态，在万有引力作用下先后汇聚成恒星和星系，这些恒星和星系经过漫长的演化，我们的太阳和地球诞生了。有些原始物质没能发生聚变，就是今天的暗物质。宇宙空洞和原始物质聚变，使得星系内的物质密度降低，在万有引力作用下。星系物质会慢慢向物质多的方向漂移。使得星系物质之间慢慢加速膨胀。星系物质已经扩散了140亿年。从原始物质聚变开始，慢慢形成今天的宇宙。
我们熟悉的物质被地球吸引，地球被太阳吸引，太阳被银河系吸引，我们从以上经验分析，在万有引力作用下、宇宙中所有物质都应该向一起收缩。然而宇宙星系的运动却和我们的经验完全相反，星系之间是向外膨胀。宇宙星系物质的移动是向外的。这一现象、是因为星系内的物质少、星系外围物质多促成的。在140多亿年前、原始物质被均匀地压缩在、宇宙无限的空间内，原始物质蕴含着完整的能量，由于宇宙空洞的出现，打破宇宙原始物质的万有引力平衡状态，使得原始物质的能量被逐级释放，最终形成今天的宇宙。我们看到，星际之间加速膨胀，不需要牵强的附加假设条件，不需要暗能量的推力，在万有引力的作用下，星系物质的移动不会停止，只是方向上在我们看来是向外的。宇宙的起源与演化理论，是建立在前人不断积累的实践观测数据，和已知科学理论上的唯物辩证的宇宙观。
篇三：宇宙的起源与演化
关于宇宙起源与演化的
调研报告
目录
一．宇宙学标准模型 ...................................................................................................... 3
（一）背景知识 .................................................................................................................... 3
（二）标准宇宙模型 ............................................................................................................ 3
（三）宇宙大爆炸理论 ........................................................................................................ 7
（四）标准模型的成就 ........................................................................................................ 8
（五）宇宙密度的测定 ...................................................................................................... 10
（六）标准模型的困难 ...................................................................................................... 10
二．暴胀理论 ............................................................................................................... 12
（一）真空有能量吗？ ...................................................................................................... 12
（二）标量场的自作用 ...................................................................................................... 12
（三）真空相变 .................................................................................................................. 12
（四）暴胀的产生 .............................................................................................................. 13
（五）三个疑难的解决 ...................................................................................................... 14
（六）暴胀理论的现状和将来的发展方向 ...................................................................... 14
三．量子宇宙学 ............................................................................................................ 16
（一）背景知识 .................................................................................................................. 16
（二）宇宙路径积分 .......................................................................................................... 16
（三）虚时间 ...................................................................................................................... 17
（四）宇宙自足解 .............................................................................................................. 18
（五）人则原理 .................................................................................................................. 19
（六）小结 .......................................................................................................................... 20
四．古代对于宇宙起源的认识 ...................................................................................... 21
（一）圣经 .......................................................................................................................... 21
（二）古代印度 .................................................................................................................. 22
（三）古代埃及 .................................................................................................................. 22
（四）古代中国 .................................................................................................................. 23
（五）量子宇宙理论与中国古代哲学 .............................................................................. 24
一．宇宙学标准模型
（一） 背景知识
1. 宇宙学原理
宇宙物质在空间上是均匀分布和各项同性的。
这里的均匀是一个宏观观念，我们已经知道在星系团和超新星系团的尺度以下宇宙物质的分布是结团的。因此这里的均匀性和各项同性是一个宇观概念。 宇宙学原理表明宇宙中任一点和任一方向都不可能用任一物理量来区分，即所有的位置和方向都是平等的。
2. 引力场方程
1R???Rg????g???kT???2 （1.1）
?为宇宙常数，最初Einstein在建立静态宇宙模型时为了使得宇宙保持静态而引入的一个常数。
3. 自然单位制
一个完整的单位制要包括四个基本量。普通单位制取长度、时间、质量和温度。在宇宙学中为了方便常用自然单位制，。自然单位制把光速c，普朗克常数h，玻尔兹曼常数k作为基本量,并规定为1，此外把能量也作为基本量，单位规定为1GeV。
在自然单位制中能量，质量和温度有相同的的单位，压强和密度有相同的单位，时间和长度有相同的单位。
（二） 标准宇宙模型
1. Robertson-Walker度规
从几何学上讲，度规是描述空间（时空）是否弯曲以及如何弯曲的的基本量。广义相对论则论述了时空弯曲状况是引力场的体现。这样度规成了描述引力场分布的物理量。
根据宇宙学原理，在宇观上，宇宙时一片充满全空间的均匀介质。这样由它
产生的引力（度规）场也自然应当是均匀和各向同性的。正是这两方面的要求，把度规的一般形式限定的的很简单。
虽然我们在宇宙中的位置没有特殊性，但为研究方便，依然把坐标原点取在银河系。其他质元（星系）的位置由广义相对论的球坐标r,?,?来表示。这里用的是随体坐标，意即在宇宙运动（膨胀和收缩）中，每一坐标的r是不变的。它与我们的距离变化将由尺度因子R（t）来描述。这样，利用纯用数学可证明，四维距离的平方总能写成
dr2
22222ds??cdt?R(t)?rd??rsin?d?} 21?kr （2.1）2222
2. Friedman方程（宇宙动力学方程）
把宇宙的Robertson-Walker度规带入Einstein场方程，在适当的整理后，得出两个常微分方程如下：
R2?k??
3?8?G?mR2
3 （2.2）
R2?
???定义eff 8?G?3??4?G(?m?3P)R3 （2.3） 那么以上三式可写作：
R2?k?8?G(?m??eff)R23 （2.4）
R2??4?G(?m??eff?3P)R3（2.5）
取??0，得出两个常微分方程如下
R2?k?
8?G?mR2
3（2.6）
4?GR2??(?m?3P)R 3（2.7）
我们有了两个是独立方程，可是涉及未知函数三个，如果引入介质的物态方程，我们就有了三个独立的方程。
3. 介质方程
宇宙介质的组分可粗分为实物和辐射两大类。实物指其密度主要来自静质量的贡献，而热运动的部分可忽略。辐射指静质量为零（或可忽略）的物质。其重要的代表就是光子气体。
对于实物因热运动的速度远小于光速，所以对实物有 P ???于是可认为P=0.可从式，解出
?mR3?常量（2.8）
对于辐射热平衡时P??/3于是可解出
?R4?常量（2.9）
以实物为主的宇宙，辐射对密度的贡献可忽略；以辐射为主的宇宙，实物对密度的贡献可忽略。在宇宙早期宇宙以辐射为主，但以辐射为主的宇宙只持续了很短的时间，随后变为以实物为主的宇宙。目前的宇宙就是以实物为主。 所以在研究宇宙年龄等问题时常忽略宇宙早期的那段时间。
4. 宇宙模型的动力学性质
首先我们先定义Hubble常数H RH? RHubble常数H是关于宇宙时的常数，我们把当前的Hubble常数记为H0。
?R0?8?G8?G2?k?(???)?H?k?(?0)????m0eff0R33 (2.10) ?0?
我们再引入
23H0??c??0?0?0??m0??? 8?G，?c，2
?m0??m?， ???eff ?c?c0
（2.10）式又可改写为
1??0??k
22R0H0(2.11)
于是有
《宇宙物质起源》
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