篇一：宇宙物質起源論
物質起源論
--雕像 原著
我們的宇宙究竟是怎麼產生的呢？現有廣為人知的是宇宙大爆炸理論。那麼在宇宙大爆炸之前呢？那個被爆炸的超大巨星體應該就是物質的起源，那麼那個被爆炸的超大巨星體又是怎麼產生的呢？物質的本源究竟是什麼呢？我們的宇宙是獨一無二的嗎？還有沒有類似的超大巨星體爆炸產生第二個宇宙呢？質能守恆定律、相對論也許能幫我們尋找到答案。
愛因斯坦提出這兩個理論，超乎人類想像，可以說是非人類或地球生物所能企及的高度。
宇宙中所有物質都在進行著質能轉換，包括非生物和生物。非生物的質能轉換過程非常緩慢，生物的質能轉換過程相對較快，無論是非生物，還是生物，裂變是其質能轉換的一種終極模式，是質的飛躍。裂變並非放射元素的特性，所有物質均有元素構成，元素均可在一定條件下發生裂變，裂變也並非是一定是物質轉換為能量，也可能是一種物質轉換為另外一種物質或者說一種元素轉換為另外一種元素，只是條件要求不一。
設想，現今宇宙產生於「大爆炸」，爆炸是一定能量聚集在密閉空間產生的爆髮式膨脹，那麼說明在「大爆炸」之前，宇宙是一個密閉的空間，可能爆炸衝破了空間束縛。但是密閉空間之外又是什麼呢？會不會有無數個這種密閉的空間同時存在，只是我們現處這個宇宙在那個時間點爆炸了呢？如果僅是我們現處這個宇宙空間產生了爆炸，此觀點可印證出宇宙空間是有邊緣的，這個邊緣則是其他未爆炸宇宙空間的外壁。如果我們現處宇宙在那個時間點爆炸了，只是由於其他密閉空間爆炸而產生的連鎖反應，連鎖爆炸，整個「大宇宙」在不同時點產生爆炸共鳴，共同衝破各自的束縛空間，那麼此觀點可以印證整個「大宇宙」空間是無限的。
在宇宙大爆炸之前的之前，宇宙空間應該是沒有任何物質的，它是由各種形態的能量所構成的，其中有正能量、負能量，各種能量的相互作用，逐漸形成轉換成為物質，物質又不斷吸收各種能量產生新的物質，又不斷的加速能量的轉換，當然物質在吸收能量的過程中也在釋放能量，而這種能量的吸收、釋放在朝著不同的方向、方式進行。還有一點，能量在達到一定臨界點時會產生質變或者是裂變，同樣，物質在達到一定臨界點時，其內部的能量一樣會達到一個臨界點，產生質變或裂變，從而發生宇宙大爆炸，將能量釋放出來。總體來說，質能守恆定律是宇宙定律，整個宇宙維持著質量、能量的一定平衡，才有了今天的宇宙格局。周而復始，循環發生。
生物是宇宙進化的演化模式之一，是微系統質能轉換的快速過程。只有物質具備了自有的質能轉換系統，才能叫做生物，而不具備自身主動質能轉換系統的物質，叫非生物。無論是動物還是植物，都在快速的進行著質能轉換過程，之所以先有植物而後有動物，是因為動物是更高級別、更快速的質能轉換過程。植物的質能轉換過程，目前叫「光合作用」，通過吸收外界能量，不斷重組為自身同類物質，動物更是具備獲取能量的主動性，將其他物質吸收入體內，然後通過一系列化學反應，轉換為自身同類物質。無論是非生物、生物，植物、動物，在吸收能量，轉換為自身同類物質的同時，都在釋放能量返回宇宙空間。
人類同樣如此。人類在吸收各種食物轉換自身能量，又將能量轉換為自身同
類機能組織的同時，也在不斷釋放能量。不僅僅是呼吸、皮膚的熱能，還有我們無法看見的能量，暫時取名為「生物能」。理論上而言，如果我們能夠維繫自身質能轉換系統，人類是可以永生的；如果我們能夠阻止或利用生物能的釋放，人類是具有更多、更強的功能的。
總而言之，整個宇宙的循環都是質能的轉換過程，在質量和能量達到一定平衡點時，會有更高級形態的質能轉換微系統，如植物、動物，也許還有更高級、能快速的質能轉換微系統形態。恆星是宇宙質量轉換為能量的爆發點，恆星釋放完能量之後，我們認知到會形成中子星、黑洞等物質形態，具有強大的磁場能量，當無數的恆星能量釋放完畢，形成眾多的強大磁場能量時，可能會打破現有的宇宙質能平衡點，物質再次聚集，再次演變為物質吸收能量，聚集能量，再次發生宇宙大爆炸，產生一個新的質能平衡，再次孕育生物。
篇二：宇宙的起源演化論
宇宙的起源演化論
宇宙空間是無限永恆不的，空間既不會膨脹也不會收縮，更不會彎曲。物質是無限的，在140多億年前，原始物質充斥著整個宇宙空間，物質和空間是一個混沌體，所有空間被原始物質填充。原始物質穩定且蘊含完整的能量。原始物質比重很小，無色透明。原始物質被壓縮在、宇宙無限空間內，在宇宙壓強的作用下，原始物質的密度是均勻的。原始物質經歷了無限長的時間，始終保持穩定狀態。宇宙空間內沒有星系物質，沒有塵埃，沒有光。宇宙空間內只有原始物質。直到140億年前的一天，宇宙孕育了一個空洞。由於宇宙空洞的出現，原始物質的穩定和萬有引力平衡被破壞，在萬有引力作用下，原始物質以宇宙空洞為中心向外擴散。由於原始物質的擠壓、使得原始物質內部形成高溫高壓，當原始物質內部的溫度和壓強，超過原始物質臨界聚變爆炸的溫度和壓強時，原始物質先後發生聚變爆炸，並高速向外延續，原始物質聚變爆炸生成原子物質、並釋放出宇宙微波背景輻射，宇宙壓強隨著溫度的降低而消失。在萬有引力作用下原子物質慢慢匯聚成很多星系。星系之間並慢慢加速膨脹。我們今天看到的宇宙物質大約已經擴散了140億年。宇宙星系物質向外膨脹、是因為星系內的物質少、星系外圍物質多促成的。
現代宇宙學說的主流，是宇宙大爆炸理論，宇宙大爆炸理論的主要理論及數據觀測依據，包括有以下幾點：
1 都卜勒效應：都卜勒效應指出。波在波源移向觀查者時頻率變高，而在波源遠離觀測者時頻率變低。都卜勒在1842年提出他的這一理論。
2 哈勃先生的觀測結果。美國天文學家哈勃先生在天文觀測中發現大部分星系光譜是紅移的。根據都卜勒效應，幾乎所有星系都遠離我們而去。而且星系紅移的大小是和星系離開我們的距離成正比，星系離我們越遠，它離開我們運動的速度越快。他在1929年提出以上結論。
3 1965年，彭基亞斯和威爾遜發現了宇宙微波背景輻射。後來他們證實宇宙微波背景輻射是大爆炸時留下的遺蹟，他們認為，宇宙微波背景輻射給宇宙大爆炸理論提供了重要證據。宇宙大爆炸理論認為，宇宙微波背景輻射是來自遙遠的天體輻射來的光線，由於宇宙的膨脹紅移得更厲害，以致於現在只能作為微波輻射被我們所觀測。
4 1922年弗利德曼對於宇宙作出以下的假定，我們不論往哪個方向看，也不論在任何地方進行觀察，宇宙看起來都是一樣的。
以上1，2，3點是基於科學觀測得出的結論和數據，是可以相信的，第4點是一個科學假設，目前還沒有什麼人提出有力的反駁論點。一切似乎合情合理，而且都是根據可靠的觀測數據，大部分的星系光譜都是紅移的，星系紅移的大小也不是雜亂無章，而是和星系離開我們的距離成正比。星系越遠，則它離開我們運動得越快。來自更遙遠的光線甚至紅移得更厲害，以致於現在只能作為微波輻射被我們所觀測。由此推測，在時間上往回追溯，必定在過去某一時刻宇宙中的物質集結在一起，密度極高。比利時的勒梅特、設想宇宙早期處於極端稠密的狀態，像一個巨大的發射性原子核。在1932年，他提出宇宙起源於這個被稱為原始原子的爆炸的想法。1948年，伽莫夫等人又將宇宙膨脹跟形成聯繫起來。這就是宇宙大爆炸理論的前身。
宇宙大爆炸理論的缺陷和錯誤：
1 如果有人說研究宇宙物質運動，不用考慮運動定律或萬有引力的因素，有科學常識的人，是不會接受這樣的說法，宇宙大爆炸理論，沒有考慮運動定律和萬有引力的因素，或者說，這種學說得不到普適的運動原理和萬有引力原理的合理解釋。宇宙大爆炸之後，在萬有引力作用下星系物質，應該減速膨脹。宇宙物質卻在加速膨脹，根據已知的任何力學知識，一個物體要做加速運動，必須要有一個力作用於它，沒有任何力的作用而做加速運動，顯然是不可思議的。這也明顯違背運動定律和萬有引力定律。該理論將種種無法解釋的現象或原因，都歸結為一種未知因素，而寧願引入種種假設，使宇宙理論越來越複雜，顯然不是明智而可取的科學態度，如果僅僅為了某種假說的需要，甚至僅僅為了解釋某種現象，而必須放棄甚至不惜違背已知的普適的物理定律，不僅顯得蒼白無力，更是得不嘗失。
2 宇宙大爆炸理論存在另外一個明顯的問題。研究宇宙物質運動不用考慮速度和動能的因素，一定不會被科學所認同。根據宇宙大爆炸理論，宇宙物質在過去某一時刻，集結在一起，目前的科學家們普遍認為這一時刻在137億年前，科學家們普遍認為這就是宇宙的年齡。我們現在假設這個理論是正確的，看我們會推導出什麼樣的結論。根據宇宙大爆炸的理論，在宇宙大爆炸的那一刻，地球物質和所有天體物質處在同一位置，宇宙大爆炸之後，經過漫長的演化過程，宇宙成為目前我們觀測到的現狀。又根據我們目前的精密觀測儀器，我們可以觀測到離我們130多億光年的天體，同時我們在地球相對應的一側也能觀測到一個130多億光年的天體。也就是說，這兩個星系在130多億年前，以距離地球現在的位置130多億光年，或者說在130多億年前，這兩個天體已經分離了260億光年的距離。在137億年前宇宙還沒有爆炸，那麼這兩個天體分開260億光年，用了大約7億年的時間，它們分開的速度至少比光速還快39倍。現在我們觀測到130億年前那些遙遠的星系，是在加速膨脹，也就是說在這之前是越來越慢的，這樣使得理論和現實觀測完全不符。
3 宇宙微波背景輻射的發現，作為宇宙大爆炸理論的重要證據，讓人無法理解，我們知道，根據宇宙大爆炸理論，宇宙膨脹之初溫度一定超高，宇宙微波背景輻射一定超強，宇宙越膨脹溫度越低，宇宙微波背景輻射一定會越弱。銀河系高速移動，證實銀河系沒有在宇宙大爆炸中心位置，那麼我們測得的宇宙微波背景輻射各個方向一定不是相同的，宇宙大爆炸起點方向,宇宙微波背景輻射一定很強，在地球相對一側宇宙微波背景輻射一定很弱。我們不知道宇宙膨脹用了多少時間，可宇宙膨脹之初的強大宇宙微波背景輻射一定還在傳播。可是我們今天觀測的宇宙微波背景輻射，各個方向幾乎完全是相同的，理論和實際觀測完全不符。
宇宙起源理論主要理論及數據觀測依據，包括有以下幾點：
1 光速定律，如果光源高速遠離觀測者，觀測者到光源的這段距離，光的傳播速度會減慢。光的頻率會降低。如果光源高速移向觀測者，觀測者到光源的這段距離，光的傳播速度會加快，光的頻率會增高。也就是說我們和宇宙微波背景輻射源，沒有137億光年遠。2 哈勃先生的觀測結果。美國天文學家哈勃先生在天文觀測中發現大部分星系光譜是紅移的。幾乎所有星系都遠離我們而去。而且星系紅移的大小是和星系離開我們的距離成正比，星系離我們越遠，它離開我們運動的速度越快。他在1929年提出以上結論。
3 1965年，彭基亞斯和威爾遜發現了宇宙微波背景輻射。 宇宙微波背景輻射是來自、高速遠離我們的天體輻射，由於輻射時物質高速移動，以致於現在只能作為微波輻射被我們所觀測。
4 根據反萬有引力定律。當物質的密度小於外圍空間的物質密度，物質之間就會相互排斥。當物質的密度大於外圍空間的物質密度，物質之間就會相互吸引，星系之間膨脹，是因為星系的物質密度小於宇宙的物質密度。
5 原始物質的聚變是在向外高速擠壓時爆炸，釋放的宇宙微波背景輻射。宇宙微波背景輻射源是高速遠離我們的。當原始物質在爆炸時、把物質往回推，使得這些物質形成星系時的紅移，遠比宇宙微波背景輻射紅移的要少。
6 原始物質大爆炸是連鎖推進的，爆炸的力度都一樣，他所釋放的宇宙微波背景輻射，各個方向一定是相同的。這和我們今天的檢測結果完全一致。
宇宙的起源與演化理論：
宇宙空間是無限永恆不的，空間既不會膨脹也不會收縮，更不會彎曲。宇宙物質是無限的，在140多億年前，原始物質充斥著整個宇宙空間，物質和空間是一個混沌體，所有空間都被原始物質填充。原始物質穩定且蘊含完整的能量。原始物質比重很小，無色透明。原始物質被壓縮在、宇宙無限的空間內，在宇宙壓強的作用下，原始物質的密度是均勻的。原始物質的萬有引力，始終保持平衡狀態。原始物質經歷了無限長的時間，始終保持穩定狀態。宇宙空間內沒有星系物質，沒有塵埃，沒有光。宇宙空間內只有原始物質。直到140億年前的一天。因特殊原因，使得宇宙空間內原始物質的某一區域，形成一個宇宙空洞。空洞內原始物質減少，空洞內萬有引力也隨之消弱，當內外萬有引力的差值超過宇宙壓強時，萬有引力鏈條斷裂，原始物質開始遠離宇宙空洞方向擴散，這樣宇宙空洞就會逐漸加大，打破宇宙原有原始物質的萬有引力平衡狀態。在萬有引力作用下原始物質向外擠壓，使得宇宙空洞周圍很大區域的原始物質，處於高溫高壓狀態，當原始物質的某個位置，溫度和壓強超過臨界聚變爆炸的溫度和壓強時，原始物質發生聚變爆炸，聚變產生超高溫高壓，釋放出宇宙微波背景輻射，聚變是在原始物質溫度最高，壓強最大位置。聚變使得物質急劇膨脹壓強急劇升高，外圍原始物質高速向外連鎖聚變。宇宙空洞內沒有原始物質，也就是說宇宙空洞沒有聚變發生，更不會有宇宙微波背景輻射。原始物質聚變生成氘，氚，氦等原子物質，因氘、氚、氦粒子占用空間很小，聚變後的宇宙空間，宇宙壓強消失，聚變空間內的氘，氚，氦粒子占用空間很小，這些物質處在自由漂浮狀態，在萬有引力作用下先後匯聚成恆星和星系，這些恆星和星系經過漫長的演化，我們的太陽和地球誕生了。有些原始物質沒能發生聚變，就是今天的暗物質。宇宙空洞和原始物質聚變，使得星系內的物質密度降低，在萬有引力作用下。星系物質會慢慢向物質多的方向漂移。使得星系物質之間慢慢加速膨脹。星系物質已經擴散了140億年。從原始物質聚變開始，慢慢形成今天的宇宙。
我們熟悉的物質被地球吸引，地球被太陽吸引，太陽被銀河系吸引，我們從以上經驗分析，在萬有引力作用下、宇宙中所有物質都應該向一起收縮。然而宇宙星系的運動卻和我們的經驗完全相反，星系之間是向外膨脹。宇宙星系物質的移動是向外的。這一現象、是因為星系內的物質少、星系外圍物質多促成的。在140多億年前、原始物質被均勻地壓縮在、宇宙無限的空間內，原始物質蘊含著完整的能量，由於宇宙空洞的出現，打破宇宙原始物質的萬有引力平衡狀態，使得原始物質的能量被逐級釋放，最終形成今天的宇宙。我們看到，星際之間加速膨脹，不需要牽強的附加假設條件，不需要暗能量的推力，在萬有引力的作用下，星系物質的移動不會停止，只是方向上在我們看來是向外的。宇宙的起源與演化理論，是建立在前人不斷積累的實踐觀測數據，和已知科學理論上的唯物辯證的宇宙觀。
篇三：宇宙的起源與演化
關於宇宙起源與演化的
調研報告
目錄
一．宇宙學標準模型 ...................................................................................................... 3
（一）背景知識 .................................................................................................................... 3
（二）標準宇宙模型 ............................................................................................................ 3
（三）宇宙大爆炸理論 ........................................................................................................ 7
（四）標準模型的成就 ........................................................................................................ 8
（五）宇宙密度的測定 ...................................................................................................... 10
（六）標準模型的困難 ...................................................................................................... 10
二．暴脹理論 ............................................................................................................... 12
（一）真空有能量嗎？ ...................................................................................................... 12
（二）標量場的自作用 ...................................................................................................... 12
（三）真空相變 .................................................................................................................. 12
（四）暴脹的產生 .............................................................................................................. 13
（五）三個疑難的解決 ...................................................................................................... 14
（六）暴脹理論的現狀和將來的發展方向 ...................................................................... 14
三．量子宇宙學 ............................................................................................................ 16
（一）背景知識 .................................................................................................................. 16
（二）宇宙路徑積分 .......................................................................................................... 16
（三）虛時間 ...................................................................................................................... 17
（四）宇宙自足解 .............................................................................................................. 18
（五）人則原理 .................................................................................................................. 19
（六）小結 .......................................................................................................................... 20
四．古代對於宇宙起源的認識 ...................................................................................... 21
（一）聖經 .......................................................................................................................... 21
（二）古代印度 .................................................................................................................. 22
（三）古代埃及 .................................................................................................................. 22
（四）古代中國 .................................................................................................................. 23
（五）量子宇宙理論與中國古代哲學 .............................................................................. 24
一．宇宙學標準模型
（一） 背景知識
1. 宇宙學原理
宇宙物質在空間上是均勻分布和各項同性的。
這裡的均勻是一個宏觀觀念，我們已經知道在星系團和超新星系團的尺度以下宇宙物質的分布是結團的。因此這裡的均勻性和各項同性是一個宇觀概念。 宇宙學原理表明宇宙中任一點和任一方向都不可能用任一物理量來區分，即所有的位置和方向都是平等的。
2. 引力場方程
1R???Rg????g???kT???2 （1.1）
?為宇宙常數，最初Einstein在建立靜態宇宙模型時為了使得宇宙保持靜態而引入的一個常數。
3. 自然單位制
一個完整的單位制要包括四個基本量。普通單位製取長度、時間、質量和溫度。在宇宙學中為了方便常用自然單位制，。自然單位制把光速c，普朗克常數h，玻爾茲曼常數k作為基本量,並規定為1，此外把能量也作為基本量，單位規定為1GeV。
在自然單位制中能量，質量和溫度有相同的的單位，壓強和密度有相同的單位，時間和長度有相同的單位。
（二） 標準宇宙模型
1. Robertson-Walker度規
從幾何學上講，度規是描述空間（時空）是否彎曲以及如何彎曲的的基本量。廣義相對論則論述了時空彎曲狀況是引力場的體現。這樣度規成了描述引力場分布的物理量。
根據宇宙學原理，在宇觀上，宇宙時一片充滿全空間的均勻介質。這樣由它
產生的引力（度規）場也自然應當是均勻和各向同性的。正是這兩方面的要求，把度規的一般形式限定的的很簡單。
雖然我們在宇宙中的位置沒有特殊性，但為研究方便，依然把坐標原點取在銀河系。其他質元（星系）的位置由廣義相對論的球坐標r,?,?來表示。這裡用的是隨體坐標，意即在宇宙運動（膨脹和收縮）中，每一坐標的r是不變的。它與我們的距離變化將由尺度因子R（t）來描述。這樣，利用純用數學可證明，四維距離的平方總能寫成
dr2
22222ds??cdt?R(t)?rd??rsin?d?} 21?kr （2.1）2222
2. Friedman方程（宇宙動力學方程）
把宇宙的Robertson-Walker度規帶入Einstein場方程，在適當的整理後，得出兩個常微分方程如下：
R2?k??
3?8?G?mR2
3 （2.2）
R2?
???定義eff 8?G?3??4?G(?m?3P)R3 （2.3） 那麼以上三式可寫作：
R2?k?8?G(?m??eff)R23 （2.4）
R2??4?G(?m??eff?3P)R3（2.5）
取??0，得出兩個常微分方程如下
R2?k?
8?G?mR2
3（2.6）
4?GR2??(?m?3P)R 3（2.7）
我們有了兩個是獨立方程，可是涉及未知函數三個，如果引入介質的物態方程，我們就有了三個獨立的方程。
3. 介質方程
宇宙介質的組分可粗分為實物和輻射兩大類。實物指其密度主要來自靜質量的貢獻，而熱運動的部分可忽略。輻射指靜質量為零（或可忽略）的物質。其重要的代表就是光子氣體。
對於實物因熱運動的速度遠小於光速，所以對實物有 P ???於是可認為P=0.可從式，解出
?mR3?常量（2.8）
對於輻射熱平衡時P??/3於是可解出
?R4?常量（2.9）
以實物為主的宇宙，輻射對密度的貢獻可忽略；以輻射為主的宇宙，實物對密度的貢獻可忽略。在宇宙早期宇宙以輻射為主，但以輻射為主的宇宙只持續了很短的時間，隨後變為以實物為主的宇宙。目前的宇宙就是以實物為主。 所以在研究宇宙年齡等問題時常忽略宇宙早期的那段時間。
4. 宇宙模型的動力學性質
首先我們先定義Hubble常數H RH? RHubble常數H是關於宇宙時的常數，我們把當前的Hubble常數記為H0。
?R0?8?G8?G2?k?(???)?H?k?(?0)????m0eff0R33 (2.10) ?0?
我們再引入
23H0??c??0?0?0??m0??? 8?G，?c，2
?m0??m?， ???eff ?c?c0
（2.10）式又可改寫為
1??0??k
22R0H0(2.11)
於是有
物質起源論
--雕像 原著
我們的宇宙究竟是怎麼產生的呢？現有廣為人知的是宇宙大爆炸理論。那麼在宇宙大爆炸之前呢？那個被爆炸的超大巨星體應該就是物質的起源，那麼那個被爆炸的超大巨星體又是怎麼產生的呢？物質的本源究竟是什麼呢？我們的宇宙是獨一無二的嗎？還有沒有類似的超大巨星體爆炸產生第二個宇宙呢？質能守恆定律、相對論也許能幫我們尋找到答案。
愛因斯坦提出這兩個理論，超乎人類想像，可以說是非人類或地球生物所能企及的高度。
宇宙中所有物質都在進行著質能轉換，包括非生物和生物。非生物的質能轉換過程非常緩慢，生物的質能轉換過程相對較快，無論是非生物，還是生物，裂變是其質能轉換的一種終極模式，是質的飛躍。裂變並非放射元素的特性，所有物質均有元素構成，元素均可在一定條件下發生裂變，裂變也並非是一定是物質轉換為能量，也可能是一種物質轉換為另外一種物質或者說一種元素轉換為另外一種元素，只是條件要求不一。
設想，現今宇宙產生於「大爆炸」，爆炸是一定能量聚集在密閉空間產生的爆髮式膨脹，那麼說明在「大爆炸」之前，宇宙是一個密閉的空間，可能爆炸衝破了空間束縛。但是密閉空間之外又是什麼呢？會不會有無數個這種密閉的空間同時存在，只是我們現處這個宇宙在那個時間點爆炸了呢？如果僅是我們現處這個宇宙空間產生了爆炸，此觀點可印證出宇宙空間是有邊緣的，這個邊緣則是其他未爆炸宇宙空間的外壁。如果我們現處宇宙在那個時間點爆炸了，只是由於其他密閉空間爆炸而產生的連鎖反應，連鎖爆炸，整個「大宇宙」在不同時點產生爆炸共鳴，共同衝破各自的束縛空間，那麼此觀點可以印證整個「大宇宙」空間是無限的。
在宇宙大爆炸之前的之前，宇宙空間應該是沒有任何物質的，它是由各種形態的能量所構成的，其中有正能量、負能量，各種能量的相互作用，逐漸形成轉換成為物質，物質又不斷吸收各種能量產生新的物質，又不斷的加速能量的轉換，當然物質在吸收能量的過程中也在釋放能量，而這種能量的吸收、釋放在朝著不同的方向、方式進行。還有一點，能量在達到一定臨界點時會產生質變或者是裂變，同樣，物質在達到一定臨界點時，其內部的能量一樣會達到一個臨界點，產生質變或裂變，從而發生宇宙大爆炸，將能量釋放出來。總體來說，質能守恆定律是宇宙定律，整個宇宙維持著質量、能量的一定平衡，才有了今天的宇宙格局。周而復始，循環發生。
生物是宇宙進化的演化模式之一，是微系統質能轉換的快速過程。只有物質具備了自有的質能轉換系統，才能叫做生物，而不具備自身主動質能轉換系統的物質，叫非生物。無論是動物還是植物，都在快速的進行著質能轉換過程，之所以先有植物而後有動物，是因為動物是更高級別、更快速的質能轉換過程。植物的質能轉換過程，目前叫「光合作用」，通過吸收外界能量，不斷重組為自身同類物質，動物更是具備獲取能量的主動性，將其他物質吸收入體內，然後通過一系列化學反應，轉換為自身同類物質。無論是非生物、生物，植物、動物，在吸收能量，轉換為自身同類物質的同時，都在釋放能量返回宇宙空間。
人類同樣如此。人類在吸收各種食物轉換自身能量，又將能量轉換為自身同
類機能組織的同時，也在不斷釋放能量。不僅僅是呼吸、皮膚的熱能，還有我們無法看見的能量，暫時取名為「生物能」。理論上而言，如果我們能夠維繫自身質能轉換系統，人類是可以永生的；如果我們能夠阻止或利用生物能的釋放，人類是具有更多、更強的功能的。
總而言之，整個宇宙的循環都是質能的轉換過程，在質量和能量達到一定平衡點時，會有更高級形態的質能轉換微系統，如植物、動物，也許還有更高級、能快速的質能轉換微系統形態。恆星是宇宙質量轉換為能量的爆發點，恆星釋放完能量之後，我們認知到會形成中子星、黑洞等物質形態，具有強大的磁場能量，當無數的恆星能量釋放完畢，形成眾多的強大磁場能量時，可能會打破現有的宇宙質能平衡點，物質再次聚集，再次演變為物質吸收能量，聚集能量，再次發生宇宙大爆炸，產生一個新的質能平衡，再次孕育生物。
篇二：宇宙的起源演化論
宇宙的起源演化論
宇宙空間是無限永恆不的，空間既不會膨脹也不會收縮，更不會彎曲。物質是無限的，在140多億年前，原始物質充斥著整個宇宙空間，物質和空間是一個混沌體，所有空間被原始物質填充。原始物質穩定且蘊含完整的能量。原始物質比重很小，無色透明。原始物質被壓縮在、宇宙無限空間內，在宇宙壓強的作用下，原始物質的密度是均勻的。原始物質經歷了無限長的時間，始終保持穩定狀態。宇宙空間內沒有星系物質，沒有塵埃，沒有光。宇宙空間內只有原始物質。直到140億年前的一天，宇宙孕育了一個空洞。由於宇宙空洞的出現，原始物質的穩定和萬有引力平衡被破壞，在萬有引力作用下，原始物質以宇宙空洞為中心向外擴散。由於原始物質的擠壓、使得原始物質內部形成高溫高壓，當原始物質內部的溫度和壓強，超過原始物質臨界聚變爆炸的溫度和壓強時，原始物質先後發生聚變爆炸，並高速向外延續，原始物質聚變爆炸生成原子物質、並釋放出宇宙微波背景輻射，宇宙壓強隨著溫度的降低而消失。在萬有引力作用下原子物質慢慢匯聚成很多星系。星系之間並慢慢加速膨脹。我們今天看到的宇宙物質大約已經擴散了140億年。宇宙星系物質向外膨脹、是因為星系內的物質少、星系外圍物質多促成的。
現代宇宙學說的主流，是宇宙大爆炸理論，宇宙大爆炸理論的主要理論及數據觀測依據，包括有以下幾點：
1 都卜勒效應：都卜勒效應指出。波在波源移向觀查者時頻率變高，而在波源遠離觀測者時頻率變低。都卜勒在1842年提出他的這一理論。
2 哈勃先生的觀測結果。美國天文學家哈勃先生在天文觀測中發現大部分星系光譜是紅移的。根據都卜勒效應，幾乎所有星系都遠離我們而去。而且星系紅移的大小是和星系離開我們的距離成正比，星系離我們越遠，它離開我們運動的速度越快。他在1929年提出以上結論。
3 1965年，彭基亞斯和威爾遜發現了宇宙微波背景輻射。後來他們證實宇宙微波背景輻射是大爆炸時留下的遺蹟，他們認為，宇宙微波背景輻射給宇宙大爆炸理論提供了重要證據。宇宙大爆炸理論認為，宇宙微波背景輻射是來自遙遠的天體輻射來的光線，由於宇宙的膨脹紅移得更厲害，以致於現在只能作為微波輻射被我們所觀測。
4 1922年弗利德曼對於宇宙作出以下的假定，我們不論往哪個方向看，也不論在任何地方進行觀察，宇宙看起來都是一樣的。
以上1，2，3點是基於科學觀測得出的結論和數據，是可以相信的，第4點是一個科學假設，目前還沒有什麼人提出有力的反駁論點。一切似乎合情合理，而且都是根據可靠的觀測數據，大部分的星系光譜都是紅移的，星系紅移的大小也不是雜亂無章，而是和星系離開我們的距離成正比。星系越遠，則它離開我們運動得越快。來自更遙遠的光線甚至紅移得更厲害，以致於現在只能作為微波輻射被我們所觀測。由此推測，在時間上往回追溯，必定在過去某一時刻宇宙中的物質集結在一起，密度極高。比利時的勒梅特、設想宇宙早期處於極端稠密的狀態，像一個巨大的發射性原子核。在1932年，他提出宇宙起源於這個被稱為原始原子的爆炸的想法。1948年，伽莫夫等人又將宇宙膨脹跟形成聯繫起來。這就是宇宙大爆炸理論的前身。
宇宙大爆炸理論的缺陷和錯誤：
1 如果有人說研究宇宙物質運動，不用考慮運動定律或萬有引力的因素，有科學常識的人，是不會接受這樣的說法，宇宙大爆炸理論，沒有考慮運動定律和萬有引力的因素，或者說，這種學說得不到普適的運動原理和萬有引力原理的合理解釋。宇宙大爆炸之後，在萬有引力作用下星系物質，應該減速膨脹。宇宙物質卻在加速膨脹，根據已知的任何力學知識，一個物體要做加速運動，必須要有一個力作用於它，沒有任何力的作用而做加速運動，顯然是不可思議的。這也明顯違背運動定律和萬有引力定律。該理論將種種無法解釋的現象或原因，都歸結為一種未知因素，而寧願引入種種假設，使宇宙理論越來越複雜，顯然不是明智而可取的科學態度，如果僅僅為了某種假說的需要，甚至僅僅為了解釋某種現象，而必須放棄甚至不惜違背已知的普適的物理定律，不僅顯得蒼白無力，更是得不嘗失。
2 宇宙大爆炸理論存在另外一個明顯的問題。研究宇宙物質運動不用考慮速度和動能的因素，一定不會被科學所認同。根據宇宙大爆炸理論，宇宙物質在過去某一時刻，集結在一起，目前的科學家們普遍認為這一時刻在137億年前，科學家們普遍認為這就是宇宙的年齡。我們現在假設這個理論是正確的，看我們會推導出什麼樣的結論。根據宇宙大爆炸的理論，在宇宙大爆炸的那一刻，地球物質和所有天體物質處在同一位置，宇宙大爆炸之後，經過漫長的演化過程，宇宙成為目前我們觀測到的現狀。又根據我們目前的精密觀測儀器，我們可以觀測到離我們130多億光年的天體，同時我們在地球相對應的一側也能觀測到一個130多億光年的天體。也就是說，這兩個星系在130多億年前，以距離地球現在的位置130多億光年，或者說在130多億年前，這兩個天體已經分離了260億光年的距離。在137億年前宇宙還沒有爆炸，那麼這兩個天體分開260億光年，用了大約7億年的時間，它們分開的速度至少比光速還快39倍。現在我們觀測到130億年前那些遙遠的星系，是在加速膨脹，也就是說在這之前是越來越慢的，這樣使得理論和現實觀測完全不符。
3 宇宙微波背景輻射的發現，作為宇宙大爆炸理論的重要證據，讓人無法理解，我們知道，根據宇宙大爆炸理論，宇宙膨脹之初溫度一定超高，宇宙微波背景輻射一定超強，宇宙越膨脹溫度越低，宇宙微波背景輻射一定會越弱。銀河系高速移動，證實銀河系沒有在宇宙大爆炸中心位置，那麼我們測得的宇宙微波背景輻射各個方向一定不是相同的，宇宙大爆炸起點方向,宇宙微波背景輻射一定很強，在地球相對一側宇宙微波背景輻射一定很弱。我們不知道宇宙膨脹用了多少時間，可宇宙膨脹之初的強大宇宙微波背景輻射一定還在傳播。可是我們今天觀測的宇宙微波背景輻射，各個方向幾乎完全是相同的，理論和實際觀測完全不符。
宇宙起源理論主要理論及數據觀測依據，包括有以下幾點：
1 光速定律，如果光源高速遠離觀測者，觀測者到光源的這段距離，光的傳播速度會減慢。光的頻率會降低。如果光源高速移向觀測者，觀測者到光源的這段距離，光的傳播速度會加快，光的頻率會增高。也就是說我們和宇宙微波背景輻射源，沒有137億光年遠。2 哈勃先生的觀測結果。美國天文學家哈勃先生在天文觀測中發現大部分星系光譜是紅移的。幾乎所有星系都遠離我們而去。而且星系紅移的大小是和星系離開我們的距離成正比，星系離我們越遠，它離開我們運動的速度越快。他在1929年提出以上結論。
3 1965年，彭基亞斯和威爾遜發現了宇宙微波背景輻射。 宇宙微波背景輻射是來自、高速遠離我們的天體輻射，由於輻射時物質高速移動，以致於現在只能作為微波輻射被我們所觀測。
4 根據反萬有引力定律。當物質的密度小於外圍空間的物質密度，物質之間就會相互排斥。當物質的密度大於外圍空間的物質密度，物質之間就會相互吸引，星系之間膨脹，是因為星系的物質密度小於宇宙的物質密度。
5 原始物質的聚變是在向外高速擠壓時爆炸，釋放的宇宙微波背景輻射。宇宙微波背景輻射源是高速遠離我們的。當原始物質在爆炸時、把物質往回推，使得這些物質形成星系時的紅移，遠比宇宙微波背景輻射紅移的要少。
6 原始物質大爆炸是連鎖推進的，爆炸的力度都一樣，他所釋放的宇宙微波背景輻射，各個方向一定是相同的。這和我們今天的檢測結果完全一致。
宇宙的起源與演化理論：
宇宙空間是無限永恆不的，空間既不會膨脹也不會收縮，更不會彎曲。宇宙物質是無限的，在140多億年前，原始物質充斥著整個宇宙空間，物質和空間是一個混沌體，所有空間都被原始物質填充。原始物質穩定且蘊含完整的能量。原始物質比重很小，無色透明。原始物質被壓縮在、宇宙無限的空間內，在宇宙壓強的作用下，原始物質的密度是均勻的。原始物質的萬有引力，始終保持平衡狀態。原始物質經歷了無限長的時間，始終保持穩定狀態。宇宙空間內沒有星系物質，沒有塵埃，沒有光。宇宙空間內只有原始物質。直到140億年前的一天。因特殊原因，使得宇宙空間內原始物質的某一區域，形成一個宇宙空洞。空洞內原始物質減少，空洞內萬有引力也隨之消弱，當內外萬有引力的差值超過宇宙壓強時，萬有引力鏈條斷裂，原始物質開始遠離宇宙空洞方向擴散，這樣宇宙空洞就會逐漸加大，打破宇宙原有原始物質的萬有引力平衡狀態。在萬有引力作用下原始物質向外擠壓，使得宇宙空洞周圍很大區域的原始物質，處於高溫高壓狀態，當原始物質的某個位置，溫度和壓強超過臨界聚變爆炸的溫度和壓強時，原始物質發生聚變爆炸，聚變產生超高溫高壓，釋放出宇宙微波背景輻射，聚變是在原始物質溫度最高，壓強最大位置。聚變使得物質急劇膨脹壓強急劇升高，外圍原始物質高速向外連鎖聚變。宇宙空洞內沒有原始物質，也就是說宇宙空洞沒有聚變發生，更不會有宇宙微波背景輻射。原始物質聚變生成氘，氚，氦等原子物質，因氘、氚、氦粒子占用空間很小，聚變後的宇宙空間，宇宙壓強消失，聚變空間內的氘，氚，氦粒子占用空間很小，這些物質處在自由漂浮狀態，在萬有引力作用下先後匯聚成恆星和星系，這些恆星和星系經過漫長的演化，我們的太陽和地球誕生了。有些原始物質沒能發生聚變，就是今天的暗物質。宇宙空洞和原始物質聚變，使得星系內的物質密度降低，在萬有引力作用下。星系物質會慢慢向物質多的方向漂移。使得星系物質之間慢慢加速膨脹。星系物質已經擴散了140億年。從原始物質聚變開始，慢慢形成今天的宇宙。
我們熟悉的物質被地球吸引，地球被太陽吸引，太陽被銀河系吸引，我們從以上經驗分析，在萬有引力作用下、宇宙中所有物質都應該向一起收縮。然而宇宙星系的運動卻和我們的經驗完全相反，星系之間是向外膨脹。宇宙星系物質的移動是向外的。這一現象、是因為星系內的物質少、星系外圍物質多促成的。在140多億年前、原始物質被均勻地壓縮在、宇宙無限的空間內，原始物質蘊含著完整的能量，由於宇宙空洞的出現，打破宇宙原始物質的萬有引力平衡狀態，使得原始物質的能量被逐級釋放，最終形成今天的宇宙。我們看到，星際之間加速膨脹，不需要牽強的附加假設條件，不需要暗能量的推力，在萬有引力的作用下，星系物質的移動不會停止，只是方向上在我們看來是向外的。宇宙的起源與演化理論，是建立在前人不斷積累的實踐觀測數據，和已知科學理論上的唯物辯證的宇宙觀。
篇三：宇宙的起源與演化
關於宇宙起源與演化的
調研報告
目錄
一．宇宙學標準模型 ...................................................................................................... 3
（一）背景知識 .................................................................................................................... 3
（二）標準宇宙模型 ............................................................................................................ 3
（三）宇宙大爆炸理論 ........................................................................................................ 7
（四）標準模型的成就 ........................................................................................................ 8
（五）宇宙密度的測定 ...................................................................................................... 10
（六）標準模型的困難 ...................................................................................................... 10
二．暴脹理論 ............................................................................................................... 12
（一）真空有能量嗎？ ...................................................................................................... 12
（二）標量場的自作用 ...................................................................................................... 12
（三）真空相變 .................................................................................................................. 12
（四）暴脹的產生 .............................................................................................................. 13
（五）三個疑難的解決 ...................................................................................................... 14
（六）暴脹理論的現狀和將來的發展方向 ...................................................................... 14
三．量子宇宙學 ............................................................................................................ 16
（一）背景知識 .................................................................................................................. 16
（二）宇宙路徑積分 .......................................................................................................... 16
（三）虛時間 ...................................................................................................................... 17
（四）宇宙自足解 .............................................................................................................. 18
（五）人則原理 .................................................................................................................. 19
（六）小結 .......................................................................................................................... 20
四．古代對於宇宙起源的認識 ...................................................................................... 21
（一）聖經 .......................................................................................................................... 21
（二）古代印度 .................................................................................................................. 22
（三）古代埃及 .................................................................................................................. 22
（四）古代中國 .................................................................................................................. 23
（五）量子宇宙理論與中國古代哲學 .............................................................................. 24
一．宇宙學標準模型
（一） 背景知識
1. 宇宙學原理
宇宙物質在空間上是均勻分布和各項同性的。
這裡的均勻是一個宏觀觀念，我們已經知道在星系團和超新星系團的尺度以下宇宙物質的分布是結團的。因此這裡的均勻性和各項同性是一個宇觀概念。 宇宙學原理表明宇宙中任一點和任一方向都不可能用任一物理量來區分，即所有的位置和方向都是平等的。
2. 引力場方程
1R???Rg????g???kT???2 （1.1）
?為宇宙常數，最初Einstein在建立靜態宇宙模型時為了使得宇宙保持靜態而引入的一個常數。
3. 自然單位制
一個完整的單位制要包括四個基本量。普通單位製取長度、時間、質量和溫度。在宇宙學中為了方便常用自然單位制，。自然單位制把光速c，普朗克常數h，玻爾茲曼常數k作為基本量,並規定為1，此外把能量也作為基本量，單位規定為1GeV。
在自然單位制中能量，質量和溫度有相同的的單位，壓強和密度有相同的單位，時間和長度有相同的單位。
（二） 標準宇宙模型
1. Robertson-Walker度規
從幾何學上講，度規是描述空間（時空）是否彎曲以及如何彎曲的的基本量。廣義相對論則論述了時空彎曲狀況是引力場的體現。這樣度規成了描述引力場分布的物理量。
根據宇宙學原理，在宇觀上，宇宙時一片充滿全空間的均勻介質。這樣由它
產生的引力（度規）場也自然應當是均勻和各向同性的。正是這兩方面的要求，把度規的一般形式限定的的很簡單。
雖然我們在宇宙中的位置沒有特殊性，但為研究方便，依然把坐標原點取在銀河系。其他質元（星系）的位置由廣義相對論的球坐標r,?,?來表示。這裡用的是隨體坐標，意即在宇宙運動（膨脹和收縮）中，每一坐標的r是不變的。它與我們的距離變化將由尺度因子R（t）來描述。這樣，利用純用數學可證明，四維距離的平方總能寫成
dr2
22222ds??cdt?R(t)?rd??rsin?d?} 21?kr （2.1）2222
2. Friedman方程（宇宙動力學方程）
把宇宙的Robertson-Walker度規帶入Einstein場方程，在適當的整理後，得出兩個常微分方程如下：
R2?k??
3?8?G?mR2
3 （2.2）
R2?
???定義eff 8?G?3??4?G(?m?3P)R3 （2.3） 那麼以上三式可寫作：
R2?k?8?G(?m??eff)R23 （2.4）
R2??4?G(?m??eff?3P)R3（2.5）
取??0，得出兩個常微分方程如下
R2?k?
8?G?mR2
3（2.6）
4?GR2??(?m?3P)R 3（2.7）
我們有了兩個是獨立方程，可是涉及未知函數三個，如果引入介質的物態方程，我們就有了三個獨立的方程。
3. 介質方程
宇宙介質的組分可粗分為實物和輻射兩大類。實物指其密度主要來自靜質量的貢獻，而熱運動的部分可忽略。輻射指靜質量為零（或可忽略）的物質。其重要的代表就是光子氣體。
對於實物因熱運動的速度遠小於光速，所以對實物有 P ???於是可認為P=0.可從式，解出
?mR3?常量（2.8）
對於輻射熱平衡時P??/3於是可解出
?R4?常量（2.9）
以實物為主的宇宙，輻射對密度的貢獻可忽略；以輻射為主的宇宙，實物對密度的貢獻可忽略。在宇宙早期宇宙以輻射為主，但以輻射為主的宇宙只持續了很短的時間，隨後變為以實物為主的宇宙。目前的宇宙就是以實物為主。 所以在研究宇宙年齡等問題時常忽略宇宙早期的那段時間。
4. 宇宙模型的動力學性質
首先我們先定義Hubble常數H RH? RHubble常數H是關於宇宙時的常數，我們把當前的Hubble常數記為H0。
?R0?8?G8?G2?k?(???)?H?k?(?0)????m0eff0R33 (2.10) ?0?
我們再引入
23H0??c??0?0?0??m0??? 8?G，?c，2
?m0??m?， ???eff ?c?c0
（2.10）式又可改寫為
1??0??k
22R0H0(2.11)
於是有
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