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宇宙与天体大爆炸
宇宙与天体大爆炸（初稿）
刘 静 平
（湖南省衡东县环境保护局）
摘 要 在宇宙中曾发生过天体大爆炸，天体及弥漫物质在膨胀力的推动下随惯量运动；在运动中由于天体与天体及弥漫物质相互之间的引力作用使惯量转变为角动量而形成大小不同的星系和星系团。天体大爆炸后有些较小的碎天体仍保留着天体大爆炸碎裂时的形状，但较大的碎天体或碰撞聚合的天体却在自身物质之间的引力作用下发生断裂、坍塌和板块漂移而形成球状体；有些球体在天体大爆炸后不断地发生“火山爆发”，其熔融物质或蒸发的等离子体物质发生热核反应而形成发光发热的恒星。
关键词 宇宙概念 天体爆炸 星系形成 物质形态
一、宇宙的概念
从狭义上讲，宇宙是指屋檐和栋梁或指“观测到的宇宙”；而从广义上分析，宇宙是无始无终地客观存在着的无限空间和物质总量（物质总量既有可能是无限的也有可能是有限的）的总称。物质的表现形态具有多样性，并经历了复杂的“——聚集——分裂——再聚集——再分裂——”的物理和化学演化过程。
1、宇宙的概念的发展
宇宙的本来的概念是指屋檐和栋梁或指时间和空间。《淮南子••览冥训》：“凤凰之翔，至德也……而燕雀佼（骄）之，以为不能与之争于宇宙之间”。高诱注：“宇，屋檐也；宙，栋梁也”。《淮南子•原道训》高诱注：“四方上下曰宇，古往今来曰宙，以喻天地”。《新华词典》注：“宇：指无限空间。宙：指无限时间”。“但是现在在天文学通用的宇宙的观念，却不是指时间和空间，而是指天文学观测所能达到的物理世界或物质世界”，认为宇宙是“广漠空间和其中存在的各种天体以及弥漫物质的总称”或“一般当作天地万物的总称”。“通常把我们观测所及的宇宙部分称为总星系，”“把总星系称为‘观测到的宇宙’、‘我们的宇宙’；也有人把总星系称为宇宙”。由于宇宙论和宇宙学都是从整体的角度来研究宇宙的结构和演化，只是宇宙论与宇宙学对宇宙的定义是两个截然不同的范畴，致使有些人对哲学宇宙论的宇宙概念与天文宇宙学的宇宙概念混淆，产生了宇宙有限论与宇宙无限论之争。
2、“观测到的宇宙”情形
“观测到的宇宙”中的“任何物体的存在和运动，都占有一定的位置，具有一定的体积和一定的形状，都有长、宽、高三个方向”；在天文学观测所能达到的物理世界或物质世界中，无论是测量空间或物体的大小，还是观测物质膨胀或运动的范围，都有一定的实数值，无论人们的观测能力有多强，“观测到的宇宙”范围总是有限的；“观测到的宇宙”中的空间不存在膨胀或收缩，只有物质发生膨胀或收缩，无论物质怎样运动或变化，都只能改变占据空间的位置或大小，空间不可能随物质运动。在“观测到的宇宙”中，物质的表现形态具有多样性，其分布也很不均匀，它以星系团、星系、恒星以及行星际弥漫物质等形式出现，它们都是由分子、原子（原子又由原子核和电子组成，原子核又由质子和中子组成）等“基本粒子”构成的；从已知的守恒定律可知，“观测到的宇宙”中的物质既不能被创造，也不能被消灭，只有各个具体时期的具体形态才有生有灭，在一定条件下，一种物质形态可以转变为其它物质形态，但不能无中生有，也不能由有变无，同时，在转化的过程中保持量的不变，即参与物质的总量不会增多也不会减少，如果认为是从无到有或从有到无，则脱离了人类的科学实践。“观测到的宇宙”中的物质产生能量、释放能量、传递能量，但物质不转化为能量，能量也不能转化为物质；能量可从一个物体传递给另一个物体或由一种能量转变为另一种能量。“观测到的宇宙”中的物质“的存在和运动，都是一个持续的过程，其间经历着不同的阶段，它表现为：一事物到另一事物、一个运动过程到另一个运动过程依次出现的先后顺序，它们之间的间隔的长短，一事物存在和一种运动过程进行的久暂”，其存在的时间“只有过去、现在和将来一个方向，它的流逝总是沿着单向前进、去不复返”。
3、分析宇宙的整体情形
如果只有一个宇宙，而且宇宙是“一切存在的总体”，那么整个宇宙空间则具有无限性，整个宇宙空间和其中存在的物质总量在时间上具有永恒性。相反，如果广义上的宇宙是有限的，那它应该有个边界，而这个边界在哪里呢？边界之外又是什么情形呢？如果广义上的宇宙是有限的，那它应该有个中心，而这个中心又在哪里呢？如果广义上的宇宙是有限的，那它必有起源和灭亡的时刻，而起源前和灭亡后的情形又是怎么样的呢？如果时间、空间和物质是起源于一个“奇点”的大爆炸，那这个“奇点”及“奇点”之外又是什么情形呢？由于“观测到的宇宙”之外的情形既不能用观测的方法证明它存在也不能证明它不存在，那么用数学中的∞或无限大进行分析（按照“数学中的∞或无限大，在实数的集合中是没有严密的定义的。它的比较严密的定义是说，给定了一个大数后，可以找到一个比这个数还要大的数”），则整个宇宙空间的任何一个方向都无法找到终点，无论是向上或向下、向前或向后、向左或向右，从数值上来查找，永远都无法找到一个最大的实数值。由于宇宙空间是无限的，则宇宙间的物质总量也有可能具有无限性，但是，宇宙空间不一定都被物质所占据，所以宇宙间的物质总量也有可能是有限的；宇宙间的物质聚集和分裂是相当复杂的，其中天体与天体或天体与星系、星系与星系聚集碰撞发生大爆炸，曾经历了复杂的“——聚集——分裂——再聚集——再分裂——”的物理和化学演化过程。“观测到的宇宙”中的空间和其中存在的物质在各个时刻的集合是一条线段，而整个宇宙空间和其中存在的物质总量在各个时刻的集合则是一条直线，谁都无法在这条直线上找到开端和终止的时刻。
二、天体大爆炸
如果把“观测到的宇宙”中向四面八方远离中的星系运动倒过来看，它们可能是从同一源头发射出去的，那么这个源头是一个无限紧密的“奇点”还是一个大天体或多个大天体与星系呢？这个源头是原始的还是聚集而成的呢？这个源头又是怎样碎裂和散射出去的呢？假如“观测到的宇宙”中的星系是由一个“无限紧密的奇点”爆炸产生的，那么这个“奇点”小到什么程度呢?物质又紧密到什么程度呢? “观测到的宇宙”中有“无限紧密的物质”吗？空间和时间可能从“奇点”中爆炸出来吗？假如“观测到的宇宙”中的天体及弥漫物质是由一个“原始大天体”发生大爆炸散射出去的，那么这个“原始大天体”是什么能量使之发生大爆炸呢？如果既不是“奇点”爆炸，又不是一个“原始大天体”爆炸，那么就有可能是运动中的天体与天体或天体与星系、星系与星系发生了一次大碰撞，它们在碰撞挤压、碎体磨擦等动能作用下，使有些物质受热膨胀或发生化学反应，使铀发生核裂变和氢聚变成氦等形成大规模天体爆炸使天体及弥漫物质重获加速度散射宇宙空间，其微波背景辐射应该是这次天体大爆炸的遗迹。
三、天体运动及星系形成
我曾多次观察过爆破土石方，炸飞的石头和尘土除作抛物线飞行外还有一部分碎石在空中进行旋转运动，从而推测：只有天体大爆炸才有可能使天体及弥漫物质重获加速度而改变运动，使有些碎裂的天体既发生位移又进行自转。随着气体的扩散，气压逐渐下降后，散射的天体及弥漫物质逐渐在相互之间的引力作用下使惯量转变为角动量而形成大小不同的星系和星系团，还有的天体与天体或弥漫物质再聚集碰撞形成新的天体。
如果“观测到的宇宙”中的天体及尘埃物质是来源于天体大爆炸，那么，月球与地球在天体大爆炸膨胀力推动下由加速运动转变为匀速直线运动时又在相互之间的引力作用下，使月球和一些碎天体及尘埃物质（有些已坠落到月球和地球上）各自由惯量转变为角动量绕地球旋转形成地月系，一些碎天体及尘埃物质运动轨道平面与地球绕太阳公转轨道平面交角较大的因离心力与引力失去平衡后而撞击地球和月球或逃离地月系；地月系和太阳系其它行星系统（或天体）与太阳在相互之间的引力作用下，各自由整体惯量（或惯量）转变为角动量绕太阳旋转形成太阳系，一些天体或星系运动轨道平面与太阳绕银心公转轨道平面交角较大的因离心力与引力失去平衡而撞击太阳系其它天体或逃离太阳系；太阳系和银河系中的其它星系（或天体）与银心在相互之间的引力作用下各自由整体惯量（或惯量）转变为角动量形成银河系星系团，一些天体或星系运动轨道平面与银河系主天体系统运动平面交角较大的因离心力与银河系主天体系统或银心引力失去平衡而被其它银河系天体俘获或逃离银河系；银河系星系团与其它河外星系团以及未组成星系的单星各自随整体惯量或惯量运动而呈现红移。
太阳系行星的“卫星的轨道多种多样：有顺行的，有逆行的；其公转周期有的比行星自转周期长，有的则比行星的自转周期短；有的轨道偏心率很小，有的则很大；有的轨道与椭圆相差无几，有的则不能用椭圆来作近似。”这是因为它们在天体大爆炸时获取的动能不同，被太阳或行星俘获时来自的方位不同。行星及行星的卫星轨道产生偏心率是因为太阳与行星或行星与其卫星之间的引力及与其它星球或星系对该行星或卫星的引力的合力发生变化而形成的。例如地球受太阳的引力作用绕太阳公转，当地球处于太阳与银核之间或太阳处于地球与银核之间时，它们之间的引力的合力发生变化，致使地球公转轨道是椭圆型并出现近日点和远日点而产生四季气候变化。
四、天体形状与物质形态
天体大爆炸后有些较小的碎天体仍保留着天体大爆炸碎裂时的形状，但较大的碎天体或碰撞聚合的天体却在自身物质之间的引力作用下发生断裂、坍塌和板块漂移而形成球状体；有些球体在天体大爆炸后存有大量的熔融物质，并不断地发生“火山爆发”与热核反应而形成发光发热的恒星；每个恒星的大小、表层熔融物质的厚度、物质元素含量各不相同，并导致它们的光谱、表面温度也不同。
1、陨石是天体大爆炸的碎体标本
“陨石的形状各种各样，有钝圆锥状、多面体状、椭球体状、扁球形，还有各种不规则的形状等等”。“组成陨石的近百种化学元素同组成太阳、地球、月球等太阳系天体的化学元素是一样的”。从其形状分析和化学成分分析，陨石和地球应该都是大天体爆炸的碎体。 “陨石的比重一般要比地球上常见的石头大些。” 从其比重分析，可能是陨石在碎裂前所在的母天体比地球大。玻璃陨石“一般只有几厘米大小，有各种形状，多数是钮扣状和泪滴状，颜色从深褐色到黑色，不透明。也有少数地区发现的玻璃陨石是绿色和透明的。大多数玻璃陨石的表面上，还有成组的皱纹”，这些特征表明玻璃陨石应该是天体大爆炸向宇宙空间飞溅并迅速冷却的熔融物质。
2、地球的形成与形状变化
地球是天体爆炸炸飞的一块不规则碎体，它在自身物质之间的引力驱动下，以大西洋海岭为界并延伸至北冰洋发生板块断裂、坍塌、漂移，由于地球在形成球体前就自西向东旋转，其大西洋东岸板块漂移顺地球旋转向太平洋俯冲，大西洋西岸板块则与地球旋转主体逆向漂移产生磨擦形成大的褶皱山脉，断裂延伸至北冰洋后再由北向南发生板块漂移（如青藏高原隆起就是由北向南漂移板块与由西向东漂移板块碰撞磨擦形成喜马拉雅山脉），在逐渐形成球体时又发生扇形断裂，致使大小板块之间相背分离或相向聚合等，从而发生大小板块扩张、俯冲、碰撞或错动，引发了大规模火山爆发和强烈地震。
天体大爆炸后残留在地球上的熔融物质和板块漂移磨擦产生的熔触物质大部分被固体物质挤压喷出到地表层，这些熔触物质冷却后便形成了岩石圈，构成了地壳的主体。由于地球潮汐等原因的影响，地球自转速度逐渐减慢，地球自转离心力逐渐减少，地球赤道直径也随之缩小，而南北直径则逐渐增大，致使地壳不断发生变化，先形成的岩石破坏后，又通过物理或化学作用在地球表面(大陆或海洋)的低凹部位沉积，经过压实、胶结再次硬化，形成具有层状构造特征的岩石。
由于地球在银河系的位置不断变化，太阳系天体（特别是月球、太阳和木星）及银河系邻近星系对地球各大小板块的引力也随之发生变化而产生“固体潮汐”，“固体潮汐”引起板块错动使地球板块与板块挤压或拉动坍塌，有的板块与板块磨擦产生热能致使板块边缘发生地震或火山爆发，有的火山爆发同时发生地震。
天体大爆炸后，在高温高压区域中存在大量的等离子体物质，沥青和煤炭可能是在这段时期形成的，大量的碳氢化合物、硫化物等被地球吸引并随球体形成埋藏于地下。随着大爆炸膨胀物质的扩散，气压和温度逐渐降低后，大量的氢气与氧气接触燃烧生成水分子，水分子与氯气、二氧化碳、二氧化硫等气体接触生成盐酸、碳酸、硫酸等，大量的酸性水分子在地球大气层形成前被地球吸引形成水圈，这些酸性水与地球上的熔融物质接触生成大量的氯化物、碳酸盐和硫酸盐等。当大爆炸膨胀气压继续下降后，地球外层近距离气体逐渐受地球引力制约，使离地面越远，大气越稀薄，地球大气层形成后太空中的水分子就很难被地球所吸引。
3、太阳的物质形态
太阳是天体大爆炸炸飞的碎体或天体与天体碰撞聚合而成的；它在自身物质之间的引力作用下发生板块漂移和熔融物质流动而形成球体。太阳从里向外分为光球、色球和日冕三层，它的光球主要是固态物质，色球层主要是熔融物质，日冕层才是气态(等离子体)物质为主；光球内的熔融物质及气态物质当体积膨胀、压强增大后喷出光球层,色球层、日冕层物质发生热核反应而发光发热。太阳围绕银心旋转并带领大大小小的家族成员围绕着自己不停地作曲线运动。
⑴、一个完整的气体球不可能存在于宇宙空间
“大家都很熟悉，对固体施加压力，很不容易使它的体积缩小；对液体也是这样，只是程度不同而已。对固体或液体加热，使它们温度升高，体积的膨胀也很小。这说明，在不大范围内的压强变化和温度升降，对于固体和液体的体积或密度的影响并不显著。但是对于气体来说，情况就不是这样的了，压强和温度的变化对它的体积具有十分显著的影响。当我们用力压挤小橡皮球的时候，受压挤的地方就凹下去，这是由于压强增加使球里空气的体积缩小了。气体的压强、体积和温度是密切联系着的。如果把小橡皮球拿到火炉上面烘一下，它就会变得硬一些，这说明温度的升高引起了球里空气压强的增加。”如果将小橡皮球戳破，球内的高压气体会立即外泄，这是因为球内的气体压强大于球外的气体压强。如果太阳是一个高温高压的气体球，那么是一种什么力维持它不向宇宙空间扩散呢？太阳温度那么高、光球表面活动频繁，为什么光球不但没有增大或缩小而且光球外还明显有色球层和日冕层之分呢？
⑵、太阳也存在有三种不同的物质形态
“‘在一定的范围内，分子间的距离越小，它们之间的相互吸引力就越大；因此，同一物质由于所处的物态不同，分子间的吸引力也不同。在固态时，分子间的距离最小，所以分子间的引力最大。这就是固体能够保持自已的体积和形状的原因。’‘在液态时，分子间的距离比固态时大，所以分子间的引力比固态时小。因而液体没有一定的形状，具有流动性，并且在分割时所需用的力也较小。但是，液体分子间的吸引力已经足以使液体分子聚集在一起而不致于飞散；因此，液体也具有一定的体积。’‘气体的密度比固体和液体要小得多。例如，100℃和1个大气压时的蒸汽的密度大约只有同样条件下水的密度的1/1670。所以，气体中分子间的距离比固体和液体中大得多。因此，气体分子间的作用力很小，在一般情况下可以略去不计，而认为气体的分子间是完全没有任何联系的。这就是气体既没有一定的体积又没有一定的形状的原因。’”通过观测：太阳光球既“没有大规模的物质流动，”也没有大的形状变化，是一个稳定、平衡的球体，它与地球上固态物质相比性质完全相似。而“‘从色球中，时时喷射出细而明亮的流焰。’‘常常会产生剧烈的耀斑爆发，以及与耀斑共生的爆发日珥、冲浪、喷焰等许多动力学现象。’”如果观看过火山爆发，对色球层主要是熔融物质就不难理解了。再看日冕的形状变化，“在太阳活动极大年，日冕接近圆形，而在太阳宁静年则比较扁，赤道区较为延伸。”观测到的日冕实际上是太阳的火焰，其形状变化与光球层和色球层比就存在显著的区别。
⑶、太阳光谱与化学成分
太阳光谱是一种吸收光谱，“在它的连续光谱的背景上，分布着许多条暗线，这些暗线是夫琅和费首先在1817年发现的，称为夫琅和费线”。太阳光谱本来应当是连续的，为什么会有暗线存在呢？其原因是：太阳光球表面及色球层（包括发生热核反应的日冕区域）发出的白光，要穿过温度比太阳色球层、日冕内层低得多的日冕外层，一些金属和非金属元素（等离子体）的光穿过跟这些元素标识谱线相同的光时都被这些气体（等离子体）吸收掉了，由于氢气和氦气在太阳大气的最外层，所以在太阳光谱中氢和氦占绝大部分，而一些较重元素电离物质（等离子体）在内冕，所以在太阳光谱中一些较重元素占的比例太少。另外，“通过太阳光谱线的证认，可以定性地知道太阳上有哪些元素”，而产生太阳光谱的一些较重元素的物质在地球上主要表现为固态物质和熔融物质。由于太阳“光球光谱中没有氦线”，说明氦并不是在光球内聚变而成的，而是色球层和日冕层物质在运动使氢气进入内冕或色球层时发生热核反应而聚变成氦的。如果太阳光球内主要是“由4个氢原子核聚集变成为1 氦原子核”的巨大的天然原子能工厂，那么，太阳早就爆炸毁灭了。
⑷、太阳黑子与地球气候变化
黑子是光球凸出色球层或色球层较薄的区域。太阳赤道很小出现黑子是因为太阳自转离心力的作用使赤道上色球层增厚，从而使黑子分布范围主要集中于日面南、北5°~25°之间”，“在赤道两旁±8°的范围内则很小”有黑子出现。黑子周期性变化与太阳系几大行星运动位置有关，其中木星对太阳色球层产生“潮汐”造成了11年的黑子周期变化。
夏天，地球处在太阳与银核之间形成远日点，日照地球面积大，日照时间长，加之太阳色球层受银河及地球引力的作用出现“潮汐”现象，色球层厚的一面朝向银核和地球，太阳辐射强，所以夏天温度高；而冬天则是太阳处在地球与银核之间形成近日点，日照地球面积小，日照时间短，加之太阳色球层受银河及地球引力的作用出现“潮汐”现象，太阳色球层较薄的一面朝向地球，所以冬天温度低。由于太阳系行星位置的变化影响着太阳色球层变化，从而导致地球各年度四季气候变化不一致。
二○○八年五月二十二日
主 要 参 考 文 献
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5、胡显章.曾国屏 主编.科学技术概论.北京:高等教育出版社,1998
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作 者 简 介
刘静平，男，1960年2月23日出生，高中文化，湖南省衡东县石湾镇清水村第十组人；1977年8月参加工作；1979年7月加入中国；现任湖南省衡东县环境保护局纪检组长（主任科员）。由于本人只在“文革”期间读了九年半书，既没有天文、地质等方面的专业知识，更没有精力进行系统的钻研，到目前为止还对很多的专业术语没有弄清楚，加之几十年的乡镇工作和家庭重负困扰，患病后的记忆力与智力又明显衰退，在缺乏科学依据的情况下写了《宇宙与天体大爆炸》（初稿），这只是个人的简单分析和推测，可能非常荒谬。如果认为此文有参考价值，则敬请赐教并给予援助，以便进一步探讨。
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