《大自然寻真》第1章：“天蛋”宇宙模型

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    ● 为了先将一两个最重要的哲学关系拨弄清楚，已把书稿最后的哲学篇章里某章节调到书的前头作为“倒挂金钟”放在哲学版块讨论，这里不便再贴出，请诸位移步阅完“倒挂金钟”后再回头来。谢谢！https://bbs.pinggu.org/thread-2992175-1-1.html

第一篇  对宇宙存在的新认识

第1章  “天蛋”宇宙模型

    宇宙茫茫，深藏着无穷的奥秘，吸引着古今中外无数的人们去关注，去探索。可是，宇宙深不可测，难倒了古人别说，已经掌握了现代先进技术的地球人类照样被难住了。虽然一些宇宙和天文学家提出了宇宙大爆炸创生论和星球形成的星云说，但并不能客观而自圆其说地解释宇宙中的各种天文现象。笔者认为，目前的宇宙和天文科学依然还停留在观测阶段，尚缺乏正确的理论。本书提出的新思路、新观点、新理论，也许可以填补这方面的空白，希望能得到天文专家们的欢迎和关注，并引起大争论，以推进宏观大自然科学的发展。

    （目前不论在哲学界内外都已经对“物质与能量”和“唯物与唯心”这两对重要的哲学概念认识混乱，所以笔者极希望读者们先到哲学版块阅读“倒挂金钟”）

1.1  宇宙是什么

    简单地说，宇宙是一个包含着很多运动天体的巨大空间。这些天体有地球、月球、行星、太阳、恒星，星云、河外星系，等等。我国古书曾记述：“四方上下曰宇，古往今来曰宙”。可见宇的原义是空间，宙的原义是时间，显然宇宙包括了时间和空间两方面。其实，是由于物质的存在才有了空间的概念，同时由于所有的天体都不停地运动才产生了时间的概念。如果宇宙中完全没有物质，空间的概念就毫无意义。同样，如果宇宙中的物质都是静态的，全宇宙是完全凝固的状态，那么，时间的概念也是毫无意义的。因此，如果任何运动的物质都不存在，也就无所谓宇宙了。显然，空间只因物质的存在而存在，时间则由物质的运动所产生。文献说，“运动是物质的固有属性和存在方式”[23]，也就是说，凡是物质就必定是运动的，由此可知，时间和空间实际上是同一种事物的两个侧面。因此，虽然对宇宙的研究必须包括时间和空间两方面，但从虚转化为实，其实已经从研究时间和空间转化为研究天体及它们的运动。既然运动离不开物质，物质和运动是永不分离的孪生兄弟，所以在本书中我们是，既以运动的概念代替时间的概念而不再去讨论时间问题，又将物质和运动结合在一起，对整个具体的运动物质的宇宙（本书称其为大自然）由远及近进行了唯物辩证和物理力学的讨论。我们只涉及宏观领域的物理过程（包括宇观和宏观，但本书不使用“宇观”的概念，见本书第25章），不涉及微观领域，也不讨论化学过程和生命过程。

1.2  宇宙空间有多大

    可以说，宇宙空间大得看不到边。目前世界上最先进的技术已经可以观测到100多亿光年那么远的星系或类星体。这就是说，尽管光的速度快得每秒钟可以走30万千米，可是那些已经被观测到的最远天体的光也要经过100多亿年才能到达我们地球来，而且那还不是宇宙的边界，可见宇宙空间之大难以想象。当然，我们也不应该因此就肯定说宇宙没有边界。

1.3  宇宙中有无数多的天体

    我们所在的太阳系有八大行星（从2006年8月24日国际天文学联合会大会之后，冥王星已不再被包括进大行星），地球是其中之一。多数的大行星有或多或少的卫星（如地球有一颗卫星──月球）。除了大行星之外，在火星和木星轨道之间已发现了几千万颗小行星，比海王星轨道更远的地方又有着更多的小行星，此外还有各种运行轨道的大量彗星。由此可见，太阳系里的大小天体就已经不可胜数。我们都知道，太阳系绕着银河系旋转。然而，在银河系中，类似太阳的恒星就有3000亿颗[1]。其实也就是有3000亿个恒星星系，各个恒星星系又都各有自己的大小行星、卫星、彗星等。此外，这么大的银河系同样有自己的兄弟姐妹──河外星系，已知河外星系的数量也有一千多亿个（实际上应该远远不止，后面会说到）。银河系与河外星系的所有兄弟姐妹们一起也绕着同一个中心旋转，它们合在一起暂且称其为超星系。有人称其为总星系，我们避开“总”字，因为在其上面还有更高层次的星系，而且还有多少个层次目前依然不得而知。从现有已知的这些情况看，就已经知道宇宙中的天体是多得无法计数的了。

1.4   应该怎样认识宇宙怎么来的问题

    关于宇宙，摆在我们面前有两个问题，即“怎么来的”和“什么样的”，这分别属于历史和现状两种不同性质的问题。既然历史问题难于一时弄清楚，何不先认真认识其现况呢？有些东西可能永远都会是来历不明，但并不影响我们去认识它和利用它。我们的古人不管是稻、麦、豆子、菜，也不管是猪、鸡、螃蟹、蛋，肯定不会先去理会它们古时候是如何诞生和变化来的，然后才考虑能不能吃它。反正试了能吃就照吃，所以人类活下来了，而后人也许就能慢慢再去认识到它们的来历吧！古人的做法正是人类天生智能上重要而宝贵的聪明财富，我们为什么不做自我充分认识并将它好好继承下来呢？其实，“宇宙怎么来”的问题并无太大的实际意义，先解决“宇宙是什么样”的问题才是更首要和更实际的问题。

1.5  “天蛋”宇宙模型

    究竟宇宙是什么样的呢？为了认识宇宙的模样，我们在此推出一个宇宙模型──“天蛋”宇宙模型。“天蛋”是假想物，我们假设把一个鸵鸟蛋的蛋黄取出来，然后换进去一个麻雀蛋的蛋黄，这就重新组装成了一个“天蛋”的模型。我们用“天蛋”作为宇宙模型，就既可以帮助我们形象化地将宇宙想象成为一个圆球状的“蛋”，又可以象征着宇宙有一个实实在在的很大的中心核球。这样一来，“天蛋”也有“蛋黄”、“蛋清”（蛋白）、“蛋壳”。“天蛋”蛋黄就是宇宙中心核球，或俗称为宇宙蛋黄。宇宙蛋黄集中了全宇宙绝大部分的物质，蛋清里却只稀疏地飘浮着极少量的物质（25.6将分析此种物质分布的形成原因）。这是一个最简单比喻的形象化的宇宙模样。由于认识水平的限制，目前就先认为它一直永恒地存在着。只要用它可以很好地解释大自然的各种现象，我们就姑且先用着吧！至于它是怎么来的？我们就暂且不去追问，等待更加聪明的子孙后代才去回答好了（更多讨论请参见25.4）。

   （ 注：第25章已在论坛第二区的哲学版讨论：

https://bbs.pinggu.org/forum.php?mod=viewthread&tid=2994807&page=1&extra=#pid24411599 ）

1.6   科学的形象思维产生了“天蛋”宇宙模型的认识

    由于地球人类还观测不到更远的地方，所以我们认识宇宙的模样也只能暂时靠想象。但是，这与毫无根据凭空乱想的空想意识的宇宙观不同，我们是从已有的观测事实出发（本书后面会逐渐证明这一点），遵循自然规律去想，构想出来的宇宙模型又必须能够很好解释各种自然现象（本书对所有问题的解释都来源于这个宇宙模型），这才是科学思维。对此有三要素必须遵守：①思维的基础和出发点必须是已有的观测事实；②思维的放飞过程要遵循自然规律（哲学和物理、力学规律），不能凭空乱想；③最后得出的思维结果必须能够很好解释各种有关的重要现象。符合这三条就是符合自然辩证法要求的科学的形象思维，笔者认为这是“唯物”的真正含义，与虚幻空想观有着本质的差别。在此，我们正是依靠唯物的科学的形象思维构想出了一个宇宙模型──“天蛋”宇宙模型。利用这个宇宙模型，我们就可以比较合乎情理地解释了宇宙间各种重要的天文现象，还可以具体联系到与地球人类息息相关且日夜相伴的地学、海洋学、大气学的各种问题。

1.7   宇宙蛋黄与真的蛋黄不一样

    我们把宇宙比喻成“蛋”，只是为了将宇宙的大致模样形象化而已，宇宙的状态与真实的鸡蛋、鸟蛋毫无相同之处。宇宙蛋黄温度极高，其内部深处可能达到几千亿度以上，不停地进行着热核反应和地球人类还无法认识的更奥秘的反应。相信宇宙蛋黄那里的所有物质都以基本粒子的形式存在着，是一“锅”极度高温的基本粒子汤。另一方面，整个宇宙蛋黄都不停地整体旋转着，也即跟地球一样不停地自转。高温和自转是宇宙蛋黄的两个重要基本特性。

    为什么可以说“运动是物质的固有属性和存在方式”[23] 呢？其实，凡是物质的温度高于绝对零度（即＞-273℃）就是非平衡态，高温就是远离了平衡态，所以运动才能够成为物质的固有属性和存在方式。普里高津（Prigogine）指出“非平衡是有序之源”，因此，一个远离了平衡态的系统，最终就必定会形成有序的运动，宇宙蛋黄的自转大概就是这样子形成起来的。显然，从自然辩证法的理论出发，将自转看成是宇宙中心核球的基本特性，既是十分合理，也是完全必要的。有关宇宙蛋黄的高温和自转较详细的原因分析请见25.13和25.14。

    另外还要声明一下的是，我们的“天蛋”宇宙模型，其内部结构大小的真实比例，不能就准确地认为真的像鸵鸟蛋与麻雀蛋黄那样的比例。提出这个简单化了的改装后的鸵鸟蛋模型，只是既为了形容宇宙中心核球的巨大，又想使宇宙形象化，以便让所有人都容易理解它。实际上，将宇宙中心核球与整个宇宙空间的大小比例想象为1:＞100的待测定数据就比较合理。

1.8  宇宙中心的问题

    “当代天文学家们认为宇宙没有中心”[28]。正是由于专家们认为宇宙没有中心，所以他们对宇宙的很多问题迷惑不解，尤其“暗物质”问题令人大伤脑筋。如果宇宙没有中心，很多天体就将变成“无头苍蝇”，发生大碰撞的事故肯定很多，怎么可能像现在这么运行有序呢？笔者相信自然辩证法，所以确信整个宇宙也是一个典型的远离平衡态的有序运行的系统，它必定有一个强有力的中心（请参见25.6）。

图1.8：“天蛋”宇宙模型截面示意图

    究竟宇宙是不是就一个中心呢？这个问题倒可以进一步探讨。如果想考究一下，除了单一中心而有边界的宇宙模型之外，当然还可以有单一中心无边界模型／彼此无边界而多中心模型／多个有边界单一中心单体的集合模型等类型可供考虑，有兴趣的话都可以做些分析。此外，宇宙模型的蛋壳是球状还是其它形状，是有孔洞还是完全密闭等问题，也可以做些探讨。不过，只要简单一想就可知道，如果宇宙是彼此无边界而多中心的模型，则各中心之间的喷出物必将互相冲撞，宇宙绝非是目前所观测到的如此有序的运作，尤其不符合万有引力的最后作用结果（见第25章）。

    当然，也可能是一种多个有边界的单一中心单体的集合模型更符合宇宙整体的实际情况，或许就像堆放在一起的一箩筐鸡蛋和大小鸟蛋，而我们这个宇宙仅仅是其中的一个单体。多个宇宙单体的外壳形状可能真的是蛋壳形，更可能是多面体，就像蜂窝那样互相紧密地结合在一起。宇宙单体的外壳可能是全密闭，也可能是有孔洞，以便不同单体可以相互疏通，彼此之间既有相对的独立性，又都互相开放。上述的诸种情况，对于我们目前的认识水平其实都是些无关紧要的问题，对现实的科研价值都影响不大。“天蛋”宇宙模型的一种具体形象请参见图1.8。

    至于宇宙是怎么来的，它的现实科研价值就更加微妙了。总之，对于我们所在的宇宙（或叫宇宙单体），暂且把它想象成为单一中心而有外壳比较好。这样的模型已经足够我们解释各种问题，包括宇宙中质量和能量的守恒问题，我们大可以暂且不去理会它属于宇宙局部还是宇宙整体，也不管它是“鸟”生的还是“鸡”生的。只要我们能充分地认识它，就尽量利用它为我们服务吧！古人不去管它动、植物的来历，先是通吃而活了下来；我们也可以先通过对已存在的“天蛋”的性质和运动变化进行充分认识而令大自然科学更快地发展起来。

1.9   “天蛋”宇宙模型的重要意义

    “天蛋”宇宙模型的重要意义主要有如下几点。

    ① 把宇宙中心部位想象为一个永恒客观存在并自我旋转着的高温“蛋黄”，这就使得宇宙中所有的大小天体，都会遵循着后面很快就要介绍到的核球喷射诞生理论，顺其自然地诞生了出来，而且这样子诞生出来的天体，也都具有与实际天体完全相同的空间分布和自转、公转等规律。

    ② 从“天蛋”宇宙模型出发，配合应用了天体的核球喷射诞生理论，我们就可以比较合乎情理地解释大量的重要天文现象。

    ③ 除了天文学之外，“天蛋”宇宙模型还可以延伸到具体的地球，解释地学、海洋学、大气学等的重要现象。

  ④“天蛋”宇宙模型可使物质不灭定律（即质量守恒定律）和能量守恒定律（或合在一起称质能守恒定律）得到比较完全的成立。

    ⑤ 由于有了“天蛋”宇宙模型，以往某些虚幻空想的宇宙观和天体形成观就会彻底破产，而唯物、辩证的哲学观念就可取得进一步的胜利。这将可促进自然科学领域对于哲学应有的重视。

    ⑥“天蛋”宇宙模型能够解释全宇宙各种重要现象，这不仅表明了该宇宙模型符合于客观实际，也显示出它的强大威力，还可看到万有引力在全宇宙都发挥着作用，因此便促使我们应该对各种力学定律作重新认识（见25.11）。

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