科学思想的新天地--宇宙演化全景图

宇宙演化全景图
宇宙开始之前我们无法追溯，我们只能假定宇宙有一个开始，然后从宇宙开始条件作出推测，以此来统一现有的理论，但只这是逻辑上来统一，因为这组方程太复杂，不能用分离变量法和微扰法，一个新理论却不能计算，这有些遗憾，也许只能如此。
宇宙开始的条件是什么？宇宙的运行规律是什么？量子力学和相对论如何统一？四种相互作用的关系是怎样？基本常数之间的联系如何?真空有什么特性？都将给出逻辑上的解释。
宇宙开始于一次最微小的震动，然后按严格的数学规律运行，宇宙的震动实际上是正负能量有微小的不对称，这时宇宙还没有选择空间，宇宙的空间是由空间自身的特性来选择的，最终近似稳恒的空间保留了下来，不稳定的空间在一瞬间就消失了，根本无法存在和演化，而一成不变的空间也远离我们而去，剩下演化的空间就是我们生存的空间，在基本粒子内部可能存在特殊的空间结构。
我们展开的空间是三加一维空间，时间和空间只是近似分离，只有时间和空间严格分离，我们才能求出严格解，在物质或场低速运动时，用我们认为的严格解加上微扰来求解，而在宇宙实际演化过程中，物质，时空，能量，运动是不可分割的，只能猜出方程组，但不能严格求解。
鉴于电脑的书写格式，这里不明确写出方程组，只给出其建立方法，如果读者有下列知识，自然会得出这组方程，第一，学过相对论，广义相对论，量子力学，第二，有数学空间的概念，熟悉标量场，旋量场，矢量场，张量场的理论。
宇宙开始振幅假定为一，正能量和负能量相等，但是在震荡，这时没有基本粒子，只有震动变化的一个场，正能量的场之间相互排斥，负能量之间的场也相互排斥，但正负能量之间的场相互吸引，这形成了复杂的震动场，维数多的场震动无法保持，不是立即塌缩，就是立即发散，三维空间和一维时间分离的结构是标准的稳态，不会演化，从逻辑上也不符合简单性原则。
数学空间由基矢量描述，运算变换后的数值和原数值都在同一数集中，基矢量KN2=±1，K12，K22，K32等于1，K42等于-1，这就是我们宇宙最终展开空间。
相互作用质量等于惯性质量，这是四种相互作用统一的基础，当然也包含广义相对论。
宇宙开始时由一个多分量函数描述，空间变换函数ξ1（X1，X2，X3，X4），ξ2（X1，X2，X3，X4），ξ3（X1，X2，X3，X4），ξ4（X1，X2，X3，X4）是X1，X2，X3，X4的变换函数，对Ψ1  Ψ2 Ψ3          Ψ4分别求ξ1 ξ2 ξ3 ξ4的导数，将得到一组复杂的方程组，再将得到的方程组进行对称化和反对称化处理，这就是宇宙开始演化的原始方程组，随着时间和空间的扩展，能量的随机振动下降，这时基本粒子开始出现，基本粒子间也出现相互作用。
准稳态分布理论，按前面所述，瞬态和绝对稳态这时都和我们的宇宙分开，稳态分布在数学上可以展开为傅立叶函数，在描述低速运动的物质和场时，四维时空可以近似展开为三维空间和一维时间，Ψ由AmEXP{∑kNXN}描述，量子力学是在这里加入普朗克常数，代入四维动量和四维空间，得到量子力学的基本方法，但波的性质和含义是量子力学所无法解释的，普朗克常数也是没有解释，在对波函数和时空作近似的时候，波的具体意义被丢失了，量子力学实际上是将粒子当成一个稳态，然后在此基础上计算所得的是这个稳态在更第能量作用下的几率分布。
在量子力学的基础上是不能研究基本粒子的内部运动，也不能研究普朗克常数的由来，所有的常数都和宇宙开始有关，普朗克常数实际上反映了空间的振动，在宇宙开始初期，普朗克数要比现在大得多，在时空向单一方向扩张的同时，空间的波动变小，普朗克数也随着变小，这时基本粒子大量产生，在展开的三加一维空间中，正负能量在一定空间内平均抵消，但在中心对称的四维空间中，正负能量产生了非对称的结果，基本粒子的能量是正负能量相加后的值，以正能量存在的粒子是我们现在宇宙的基石，负能量的物质以弥散的形式存在，形成了引力场，这个引力场在宇宙初期也要比现在大得多，随着宇宙的扩张，引力常数也随之变小，万有引力是宇宙扩张所引起的，所以宇宙扩张和引力大小才能达到基本平衡。
基本粒子是由粒子内部能量和真空交换能量达到平衡的结果，真空存在波动，取的空间越大，真空能量波动越小，空间越小，能量起伏越大，这与量子力学相对应，量子力学是在实际上是在稳态的基础上研究稳态的缓变，比如电子在原子中的运动，这在另外的文章中有具体的分析（见宇宙的起源物理学的大统一）一文。
电子是稳定的基本粒子之一，根据空间的对称性，可能存在四种与电子类似的粒子，分别是能量为正的电子和正电子，能量为负的虚电子和虚正电子，电子和正电子相互湮灭产生一对伽玛光子，这说明电荷只是由电子内部运动形式所引起，正电子内部运动和电子相反，但能量为正，改变这种内部运动需要两倍于电子的能量，迪拉克的电子费米海添充真空解释是不合理的，真空可以在测不准关系内分成任何的实粒子和虚粒子对，而电子和正电子都是实粒子，不可能填充真空。我们四维空间是由三个实数和一个虚数维构成，如果由三个虚数和一个实数维构成四维空间，则正好和我们的空间结构相反，虚粒子由这种空间结构描述，从这来分析，应该有四种宇宙形式与基本粒子对应，但是，这四种基本粒子不相容，会发生相互湮灭，宇宙空间越小，相互作用的几率越大，所以，在宇宙初期很小的非对称就决定了宇宙以后的存在方式，由于真空能量振动的不确定性，导致了我们不能从实验去发现电子的内部运动。
质子和中子组成原子核，质子和中子又分别由夸克组成，氢原子中心势场稳定结构容易理解，三夸克组成的粒子是稳定的，而两个夸克组成的介子是不稳定的，这与我们的直觉完全不同，而且从来没有单独的自由夸克，这说明在质子内部存在不同的空间结构，夸克不是四维空间描述的粒子，所以夸克不能单独存在于四维空间中，多个夸克可以组合成四维空间的基本粒子，这也是夸克禁闭的原因。
电子和夸克都有更重的翻版，在物理学中称为族问题，电子和夸克内部既然有运动，就完全存在基态和不同的激发态，更重的μ子是电子内部运动的激发态，夸克也类似。十九世纪时，元素被化学家分成不同的族，门捷列夫排出了元素周期律，但当时的科学家不能解释元素周期律，直到量子力学建立，才解释了原子的稳定性和元素周期律。基本粒子的族问题只有解开粒子内部的运动形式，才能彻底解释，前面所建立的方程组很难解，但基本粒子存在是事实，就像上世纪原子是稳定的一样是事实。
除了电子和夸克之外，在高能粒子碰撞之下，产生了许多粒子，但大多都不稳定，这实际上是共振态，这不能单独稳定存在的粒子不能称为基本粒子，只是在共振态之间存在对称性。这种对称性的研究由群论所完成。群论可以绕开粒子的内部运动形式，直接将粒子归类，同类粒子在一定条件下可以相互变换，这样避开了复杂的方程组，使得粒子有了分类，得到粒子之间的相互关系。
相互作用，目前公认的是有万有引力，强相互作用，弱相互作用，电磁相互作用，这并不完全，比如电子内部的作用，夸克内部的作用，这些相互作用应统一在前面建立的方程组。每种相互作用只是这组方程的近似一部分。由于有相互作用质量等于惯性质量，所以，相互作用的极限由此制约，不能无限大，当然也不会有奇点存在，宇宙初期的能量密度比现在任何天体都大，但宇宙还是演化出来，由引力和粒子间不相容原理所求的黑洞应该不存在，类似的高致密天体可能存在，在基本粒子内部，能量密度非常高，因为绝大部分能量都集中在极小的空间中，相互作用也强。
相互作用的强弱除了和能量密度有关外，还和共振有关，比如飓风比三级风能量要大得多，但三级风能把大桥吹垮，而飓风却没有吹垮这座大桥。这其中的原因就是共振作用积累了能量。基本粒子都是周期性的振动存在方式，如果不是这样，基本粒子会在瞬间消失。量子力学将相互作用解释为粒子交换，带电粒子之间交换光子，以此来解释电磁相互作用，核子之间交换介子，夸克之间交换胶子，或者交换玻色子，交换几率决定了相互作用的大小和力程。实际上这只是表象上的解释，计算结果虽然和实际相符，但解释并不正确。
在热力学发展过程中，曾经提出过热质说，也能解释热量的交换，但这种解释不正确，分子运动论的提出才解释了热运动。量子力学的几率解释是不正确的，基本粒子随时都和外界交换着能量，只有被交换的能量是一个稳态，我们才能观测，而瞬态过程的作用不能观测，也很难去计算，但在逻辑上是这样。对于人来说，我们的试验终止于普朗克数，计算终止于分离变量和微绕法，要探索基本粒子的内部结构是很困难的。虽然不能解这组方程，但在逻辑上可以认为宇宙演化完全按照这组方程运行，这组方程包含了宇宙的所有信息，人类只是宇宙的极小一部分，从逻辑上讲，整体大于部分，部分永远小于整体，人类不可能掌握宇宙的全部。
在产生了基本粒子后，基本粒子存在的比例决定于粒子的自身稳定性，由质子和中子构成原子核，原子核和电子构成原子，原子组成分子，分子组成生物，不同的生物只是原子或分子排列不同，在物质层面上并无本质的区别。在生命现象中，除了存在个体生命外，还存在生态关系，个体生命存在大多只有几分钟到几百年，但生态关系却能存在数万年到上千万年，比如羊和狼的个体都只有十几年的寿命，如果我们不区分羊的个体和狼的个体，过五十年，原来的羊和狼都死了，存在的是新的羊和狼，但这种生态关系依然存在。基本粒子也以类似的方式存在，想想基本粒子的大小和运动速度，场的运动速度，这种过程发生的更快，几乎是瞬间，量子力学也是不区分粒子的，也是得出的是类似的关系。基本粒子的存在依赖于周围的环境，中子在原子核中是稳定的，但单独的中子很快就会发生衰变，这说明基本粒子和周围粒子场或真空在时刻交换着能量，真空也存在能量波动。
宇宙演化的前几分钟，是产生大量粒子的阶段，接着产生星系和星体，经过漫长的演化，会产生出大量带行星的恒星系，太阳系只是其中的一个成员，在适合生命存在的地球，产生了生命，也包括我们人类。
从推理上讲，宇宙的其他地方有可能也存在生命，但现实是也许离我们太远，根本不可能实现通讯。遥远的距离会使信号淹没在噪声之中，漫长的时间也是难以跨越的问题。
即便我们找到了支配宇宙运行的方程组，我们也不可能做出完全准确的预测，一是方程组难以计算，二是不可能测量粒子内部运动和瞬时过程。