宇宙热爆炸和冷爆炸理论的两种划分

(1)宇宙大爆炸理论和弦理论各自成功地解释了“第一科学”的宇宙起源问题,或者宇宙大爆炸理论和弦理论的解释符合宇宙起源论的“等效原理”。我们可以将解释宇宙起源和演化的宇宙大爆炸理论理解为“热爆炸理论”,而将解释宇宙起源和演化的弦理论理解为“冷爆炸理论”。现有的物理和天文认识不能完全揭开宇宙起源的奥秘,我们的浩无边际、天体和星系结构复杂的宇宙起源于“热爆炸理论”解释的情形,最初的宇宙可能浓缩在一个无边无界的奇点,或压缩在一个直径不大的“原始火球”;起源于“冷爆炸理论”解释的情形,最小的物质和能量单位可以追溯到比普朗克时空单位还小的“能量弦”或“振动弦”,比基本粒子还小的“弦子”或“弦能子”在奇异、鬼魅般的振动过程中产生宇宙原初的基本粒子,这就好像大提琴手或小提琴手演奏时,在琴弦上弹奏数字化的音符、或音符化的数字一样,“弦子”、“弦能子”在奇妙的振动中产生基本粒子、“能量子”的过程和琴弦在音乐家的弹奏中产生美妙音符的过程符合哲学想象论的“等效原理”,这就是著名的弦理论家、天体物理的科普作家布莱恩▪格林将弦理论称之为“宇宙的琴弦”的原因。物理学家用“鬼魅般的超距作用”来描述量子纠缠现象,根据哲学描述论的“等效原理”,我们可以用“鬼魅般的超越作用”来描述弦理论的神奇。

(2)对于“热大爆炸理论”的“奇点理论”,物理学家在理论上推导了“奇点”的形成,但是,他们不能通过物理和天文的手段证实“宇宙奇点”的存在,人们通常难以相信所有的宇宙物质和能量被压缩在无限小、没有边界的“奇点”,一些宗教人士逐渐接受了现代宇宙学的奇点理论,但是,他们仍然心存疑惑,难道上帝和神明的启示录曾经“潜藏”在一个物质和能量密度、压力和温度几乎无限大的“奇点”?他们怎能相信最高的神明承受了最大的苦难,为了宇宙和人类的诞生以“第一潜伏者”的身份备受“奇点高压”的煎熬?对于“热大爆炸理论”的“原初火球理论”,我们发现物理学家无法准确地判断它的大小,原始火球也许相当于小行星和月球、或地球和太阳的直径,将它定量为太阳系或银河系的直径显得太大,将它定量为“一个兵乓球”的大小则显得太小,将它定性为一个没有直径大小的“奇点”似乎更为理性,避免了科学人士对“原初宇宙”尺度大小的各种令人迷惑的猜测。原初的宇宙就是奇点的宇宙,奇点的宇宙就是量子的宇宙,宇宙起源于量子,一切科学的根基源于量子力学,这里的量子力学表示量子物理学、量子化学、量子数学的广泛含义。

(3)对于“冷爆炸理论”或弦理论分支的“量子泡沫理论”,可以发生、也可以不发生宇宙的“热大爆炸”,或者宇宙大爆炸的发生和不发生符合哲学量子论的“等效原理”。“冷爆炸理论”给宇宙大爆炸理论增加了新的变数,简单说来,宇宙大爆炸理论和量子泡沫理论都合理地解释了天文学家在二十世纪的早期和二十世纪的晚期发现的宇宙膨胀和加速膨胀现象。如果将宇宙大爆炸和量子泡沫理论对立起来,那么两种理论的其中一种是正确的,或者宇宙大爆炸推动了宇宙的膨胀,或者量子泡沫的膨胀将宇宙星系相互推远。如果将宇宙大爆炸和量子泡沫理论融合起来,那么两种理论的解释可能都是正确的,天文学家发现的宇宙大膨胀既有宇宙大爆炸的冲动,也有量子泡沫的推动,我们可以设想一种“合力推动”的可能:在宇宙诞生的最早时刻,宇宙大爆炸和量子泡沫形成合力,两种力量促成了宇宙物理学家或物理宇宙学家定义的“暴涨”。物理学家提出了被科学界广泛接受的“暴涨理论”,但是,他们不能清楚地说明宇宙早期暴涨发生的原因。在宇宙演化的晚期、或者距今大约四十亿、五十亿年前,宇宙大爆炸的惯性和量子泡沫形成了合力作用,两种力量促成了宇宙学家和物理学家定义的“加速膨胀”,在二十世纪末发现了宇宙加速膨胀的事实,但是,他们不能完整地说明宇宙“晚期”加速膨胀发生的原因。科学家不能充分而完整地解释宇宙早期的暴涨和宇宙“晚期”的加速膨胀符合哲学测不准论的“等效原理”。

(4)广义相对论对“暗能量”的解释不完备、只有初步的分析,量子力学对“量子泡沫”的解释不完备、只有初步的探讨,或者广义相对论和量子力学对宇宙膨胀的解释符合宇宙哲学缺陷论的“等效原理”,人类科学在现有水平上不能充分地解释宇宙膨胀的现象,这反映了“广义测不准原理”的约束,而对宇宙膨胀进行天文观测和物理实验所取得的每一阶段成果都将拓宽或加深人类对宇宙学和天文学的认识,或者约束的边界得到了拓展,或者约束的系数得到了延伸。既然广义概念的量子力学是一切科学的根基,那么可以将宇宙的诞生过程建立在量子力学的基础上,让量子泡沫理论对宇宙起源的解释获得“优先权”,宇宙在发生大爆炸之前已经存在,“前大爆炸时期”的宇宙在“弦子”、或“量子弦”、“弦量子”振动和碰撞的作用下产生宇宙的“原初物质”,它们是夸克、电子、中微子和光子一类的基本粒子,夸克经过强核力的作用结合成质子和中子,质子和中子结合成原子核,原子核和电子在电磁力作用下结合成原子,原子和原子结合成分子,作为分子物质的尘埃和云团在引力作用下结合成颗粒和团块,恒星在大团的尘埃和气体云中形成,行星在大团的颗粒和团块的碰撞和合并中产生。“后大爆炸时期”的宇宙在“宇宙奇点”或“原初火球”的基础上诞生,而宇宙奇点或原始火球则在“前大爆炸时期”的宇宙通过宇宙引力的作用形成。

(5)如何将热爆炸型的宇宙大爆炸理论和冷爆炸型的量子泡沫理论统一在一个理论框架中?这是物理学家和宇宙学家未来需要思考和解决的理论问题,广义相对论和量子力学的“不相容性”给两种理论的结合和统一带来了难以消解的困难,或者宇宙大爆炸和量子泡沫理论相结合的困难性与广义相对论和量子力学相结合的困难性具有一致性的特征,符合宇宙哲学结合论的“等效原理”。宇宙大爆炸和弦理论都成功地解释了物质和时空的起源,我们从这两种理论获得了宇宙起源的基本认识。宇宙大爆炸和量子泡沫理论都成功地解释了宇宙的暴涨和膨胀,天文学家间接地寻找早期宇宙发生大爆炸和暴涨的痕迹,宇宙微波背景辐射的发现是其中最重要、最有说服力的证据,天文学家直接地寻找“晚期”宇宙膨胀和加速膨胀的证据,星系远离我们的光谱红移现象显示了宇宙大膨胀的图景。目前的物理学家不能通过实验手段寻找比夸克更小的“弦子”、“弦能子”,天文学家希望在最遥远的宇宙发现它们的蛛丝马迹。在宇宙大爆炸的“原点”,所有自然的基本力或已知的四种基本力统一在一个力系中,物质和能量,时间和空间融合成一个混沌的“综合体”,同样,在弦理论的“弦点”,所有的自然基本力,物能和时空不能分割,没有独立存在的形式,它们在今日宇宙呈现的独立、分割性的样式只是一种表象,它们仍然发生我们已知和未知的联系,宇宙大爆炸理论对“原点”、“奇点”和弦理论对“弦点”、“弦能点”的这些解释符合哲学原点论的“等效原理”。

(邓如山 宇宙学哲学笔记 2018-7-27)

宇宙热爆炸和冷爆炸理论的两种划分


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