宇宙空間真的在膨脹嗎，宇宙是什麼“特性”的！

大爆炸宇宙學的基本核心，就是宇宙在膨脹並且是在加速膨脹。為了能更好地探討這個問題，我們有必要回顧一下大爆炸宇宙學理論的誕生。

天文工作者首先發現銀河系以外的星系離我們愈遠，其紅移值愈大。根據我們對聲波多普勒現象的認識，人們便自然聯想到星系是否在飛離我們，而且離我們愈遠的星系其飛離的速度也愈大。問題的推演到此並沒有結束，如果所有的星系現在都在飛離我們，那麼在一個久遠的過去，這些星系是否應該聚集到一個點？於是，我們的宇宙是由一個點經過一次大爆炸，隨後又不斷膨脹而產生的觀點便這樣順理成章地出現了。之後天文學領域中若干新的觀測結果，如宇宙背景輻射等更進一步證實了大爆炸宇宙學觀點。但是，事實真的如大爆炸宇宙學理論所解釋的那樣嗎？筆者的回答則是完全否定的。

其一，宇宙空間不可能發生膨脹。

既然宇宙是由所謂大爆炸產生的，人們首先就會提出這樣的問題：宇宙空間真的能夠膨脹嗎？為了回答這個問題，我們不妨先搞清楚什麼是人們所説的宇宙空間。大家知道，科學的時空觀認為，空間和時間一樣，都是運動物質存在的一種基本形式，而所謂空間則是指運動物質的廣延性。但由於物質在真實三維空間中運動的無限性，決定了運動物質的廣延性也必然是無限的。這似乎可以與現在人們認為物質引力所及範圍是無限的相類似（雖然物質引力傳輸的距離未必是無限的），所不同的是空間僅僅是運動物質的一種存在形式，而存在形式的範圍所及是不需要任何傳播過程的。也就是説，只要有物質的存在，空間也必然同時存在。但引力的傳輸則必須依靠物質的引力子，其傳播速度也必將受到光速的限制。由此，我們就不難得到一個明確的結論：宇宙空間與物質是同時存在的，本來就是無限的，因此也根本不存在所謂空間膨脹這一大爆炸理論所設定的命題。

不僅如此，我們還可以從另一個角度來證明空間並未發生所謂的大爆炸。按照大爆炸理論，離我們愈遠的空間飛離我們的速度也愈快（而且還在加速）。當然，被該空間攜帶的星系飛離我們的速度也愈快。而根據狹義相對論，當星系飛離的速度愈接近光速，則其質量也就愈大。計算表明，當星系相對地球的 速度為0.9倍光速時，該星系的質量為其靜止質量的約2.3倍；當速度增加到0.999倍光速時，該星系的質量則激增至其靜止質量的22.4倍。顯然，其速度趨近光速，則其質量趨於無窮大。現今，按照大爆炸理論給出的最新哈勃常數和宇宙半徑計算，飛離我們最快的星系速度即使達不到超光速至少也應該無限接近光速了。在這種情況下，星系在數十萬倍增加的物質引力的作用下，最終引發星系劇烈塌縮並生成黑洞則是完全可以預期的。當然，這樣的黑洞我們很難觀測到。但就銀河系內相對足夠遙遠的星系來説，其飛離速度也應該趨於光速，因此銀河系的質量也理應趨於無窮大。但是，實際情況並非如此，我們周圍的一切都很正常。我們總不能設想，我們面前的任何一個物體，其實際靜止質量真的趨於無窮小吧？

現實的狀況與大爆炸理論的邏輯結果為什麼會有如此大的差別呢？最簡單的答案是：要麼是狹義相對論出了問題，要麼就是並不存在所謂宇宙空間的膨脹，更不要説什麼近（超）光速的膨脹了。

大爆炸理論的支持者也考慮到了這種情況，於是他們堅持説，星系只是被空間攜帶着，而相對於空間並沒有運動，因此也就不會發生所謂狹義相對論的問題。筆者認為，這其實是一種自欺欺人的説法。設想在一條加速流動的河水中，上下游A、B兩點分別有一條無動力小船在漂流着。一般來講，小船相對於船底的水流並無相對運動，但毋庸置疑的是，A、B兩點的水流是有相對速度的。因此，無論將座標系原點選在哪裏，兩條船間有相對速度也是不可否認的。當這兩個點水流的相對速度超過光速時，兩條船的相對速度必定也會超過光速。

其二，宇宙空間的驅動源是什麼？

退一步説，如果空間真的可能膨脹，那由此會產生更多的問題。人們首先要問的就是：空間是因什麼力量膨脹的？

據説，宇宙的大爆炸經歷了兩個主要階段：其一是自旋為零的標量場（也就是所謂的暴脹子）造就了普朗克尺度宇宙（簡稱微宇宙）的暴脹；其二則是由所謂暗能量驅動宇宙空間發生了後來的熱大爆炸。

根據大爆炸理論，從宇宙大爆炸開始後的1E-36秒～1E-34秒，微宇宙以指數增長的速率急劇膨脹。在這極短的一瞬間，微宇宙竟由一個極小尺度的球（他們給出的數據相差極大，從1E-33釐米到3E-25釐米）脹大到幾毫米甚至10釐米的大小，其膨脹速度竟達到幾億億億倍光速。這就是有名的暴脹理論，它認為暴脹的基本動力源就是標量場的再次量子漲落。“當宇宙仍如普朗克長度那麼大時，如果給它一個猛烈的向外推動（其作用猶如反引力），就會促使微宇宙發生暴脹。”而這個“猛烈的向外推動”正是由於標量場的再次量子漲落才得以實現的。

但是，人們要問的是，這些自旋為零的標量場是從哪裏來的？事實上，即使量子理論，其基本粒子的標準模型中也沒有大爆炸理論所需要的標量場，即由自旋為零的介子所構成的場。該理論的標準看法是，在暴脹前的大統一時期，存在着大統一的原始力。而按照大爆炸理論，那些構成自旋為零的介子的夸克，也只是在所謂的暴脹中才被生成的。當然在暴脹之前，由這類自旋為零的介子構成的所謂標量場也不可能存在。不過也有人説，暴脹前還存在着自旋為零的希格斯粒子（或希格斯場）。很多人認為，現有已知的60餘種基本粒子中，有質量的粒子其質量都是從希格斯場中獲得的。但遺憾的是：認為希格斯粒子必定存在的希格斯本人，卻並沒有賦予希格斯場推動宇宙空間急劇暴脹的特殊功能；標量場即使存在，但它又是如何以“猛烈的向外推動”來推動空間以極其巨大的超光速暴脹的。顯然，在大爆炸理論中對於空間如何暴脹（包括後來所謂的熱大爆炸）的機制，從來沒有做出過任何解釋或是猜測。

再説暗能量。對於大爆炸理論來説，這無疑是一種極為重要的促使宇宙空間繼續膨脹的斥力源。但是，大爆炸理論對在宇宙大爆炸中物質如何產生進行了十分詳盡的描述，但時至今日，卻沒有對暗能量（包括暗物質）是如何生成的做過任何説明或是猜測。也就是説，在他們創生的宇宙中，原本就沒有暗能量和暗物質的地位，只是後來因為該理論的需要才提出這個所謂的暗能量（及暗物質）問題。

大爆炸理論認為，在熱大爆炸的初期，暗能量的斥力遠不如物質引力強，所以這時的宇宙空間只能依靠暴脹的餘威在做減速膨脹。只是在宇宙空間的尺度大到足夠程度時（宇宙半徑三四十億光年），宇宙空間會因為暗能量斥力逐漸超過物質引力開始由減速膨脹轉為加速膨脹。這裏就出現了一個奇怪的問題：暗能量在宇宙誕生之初其能量密度顯然就低於物質的引力能密度。因此，隨着空間的膨脹，二者的能量密度理應隨之同時降低，仍然保持引力能密度大於暗能量密度的狀態。但是，為了實現宇宙空間的加速膨脹，大爆炸理論卻告訴我們在引力能密度下降的同時，暗能量密度卻始終精確地保持為一個常值。

事實真的是這樣嗎？首先讓我們聽聽大爆炸理論是如何解釋這個問題的吧！解釋一，他們認為新膨脹出來的空間本身就包含着能量，即所謂的真空能（零點能）或暗能量，而且膨脹出來的單位空間中所含的暗能量又與原單位空間含有的暗能量精確相等。因為只有滿足這個條件，才可能保證暗能量的能量密度不隨宇宙空間膨脹稀釋而始終保持一個恆定值。但這種解釋又意味着什麼呢？其一，能量可以無中生有，或者説能量守恆定律在這裏已經完全失效；其二，新膨脹出來的空間中還必須只創生出暗能量，而不能同時創生出物質。因為物質如果與暗能量同步等量創生，則暗能量斥力就永遠無法戰勝物質引力了。解釋二，有一段奇文很能代表大爆炸理論中的另一種觀點：“真空能量的張力很強，因此它會緊抓着空間，不讓宇宙擴張。換句話説，和輻射相反，宇宙擴張會將能量傳給真空能量，讓它的張力越來越強。雖然真空能量會因宇宙擴張被稀釋，但其張力卻增強。這兩種效應抵消之下，產生了一個特異的結果：常數的能量密度維持定值，不受宇宙擴張影響！”

現在，我們就試着對這段奇文做一點分析。第一，文章開宗明義地指出，真空能量的張力很強，會“不讓宇宙擴張”，接着又明確告訴我們“宇宙擴張會將能量傳給真空能量，讓它的張力越來越強”。這就是説原來驅動宇宙空間膨脹的真空能量，在這裏反倒成了不讓空間膨脹的阻力。第二，阻止空間膨脹的張力增強了，而暗能量的能量密度又稀釋了，宇宙空間將如何完成由減速膨脹到加速膨脹的轉換呢？原文認為，張力增強和暗能量稀釋這兩種效應竟然會相互抵消，保持能量密度維持定值不變。但是，與宇宙半徑的立方成反比關係的能量密度是一個標量，而張力則是與宇宙半徑成正比的一個矢量。更何況，暗能量密度稀釋和張力增強都會阻止空間膨脹，二者又怎麼可能相互抵消並保持暗能量的能量密度不變呢？第三，該理論認為宇宙擴張會將能量傳給真空能量，這更是一種毫無根據的説法。根據能量守恆定律，真空能量只能在驅動宇宙空間膨脹的過程中不斷被消耗。但原文説宇宙空間會反過來將能量又傳給真空能量，這恐怕就如同説火箭推進劑燃燒推動火箭運動，而火箭運動又會將能量傳給燃燒着的推進劑一樣不可思議。在大爆炸理論中，宇宙的膨脹竟然變成了現代版的永動機系統！

其三，宇宙空間是如何膨脹的？

再退一步講，我們姑且承認上述空間膨脹驅動源真的存在。那麼，驅動源又是如何驅動空間膨脹甚至暴脹的呢？對此問題可能有兩種答案：如科學時空觀所描述的那樣，物質的運動決定了空間運動，因此是零旋粒子或暴脹子猛烈地向外運動產生了對空間的推動，但粒子本身的速度是受到光速限制的，因此無論粒子如何漲落，暴脹的速度都不可能超過光速。因此説空間的膨脹速度可以不受光速的限制，顯然是沒有任何根據的。量子漲落本身就是一種巨大的能量或能量場存儲着的一種勢能。但遺憾的是，所謂空間只是物質客體存在的廣延性，或是運動着的物質存在形式的一種。試問，量子漲落或存儲的勢能怎麼可能去猛烈向外推動物質的廣延性或物質的存在形式呢？這就好比一個點亮的燈泡，將燈泡視為物質，其光輻射視為廣延性。當我們移動燈泡時，光輻射會隨着移動。但我們不可能去移動光輻射，更不能用移動光輻射的辦法去移動燈泡。

根據相關的引力理論計算，所謂大爆炸產生的宇宙始終是一個強引力場。暴脹後，宇宙中的全部物質已經生成（其實有觀點認為，暴脹前就已經存在諸如磁單極子、X玻色子之類的物質粒子），其引力半徑也就被確定（約1.5億光年）。而引力半徑與系統最大尺度範圍之比我們稱為係數K，常被用來表示系統的穩定性，過大的K值則表示系統會在強大的物質引力的作用下發生塌縮。不過大爆炸的宇宙卻十分神奇，暴脹時，其K值近於無窮大但卻能以超光速膨脹，一直到產生所謂宇宙背景輻射時，宇宙仍有一個很高的K值。這樣的系統似乎也應該在引力的作用下強烈收縮成超大黑洞，或者又回到微宇宙的時代。

但這樣的情況並沒有發生。大爆炸理論對此辯解説：“……以致引力即使現在已經能夠快速發揮其將一切東西拉回到大崩塌的作用，也需要經數千億年先制止膨脹，然後才能使其反轉。”但真實的情況並非如此。按照大爆炸論者的觀點，物質粒子只是被空間攜帶着，相對於空間並沒有運動，那麼這些被攜帶的粒子是否具有動量呢？如果沒有動量，這些粒子在超強引力的作用下必將在極短的瞬間被消滅於無形。因此，物質粒子也必然具有動量。如果物質粒子和空間暴脹一樣，具有百萬億億倍光速的速度，我們則可以根據大爆炸論者給出的數據做一個簡單的計算：暴脹結束時宇宙的尺度約10釐米，物質粒子的末速度約為1E22倍光速，引力質量僅計算物質，約為0.08E52千克，再考慮到粒子動量與引力作用於粒子的外衝量最終實現平衡，結果表明，在不到1.4E-12秒的時間內，暴脹的餘威就消耗殆盡。如果對暴脹之初進行同樣的計算，其時宇宙的尺度僅略大於普朗克長度；暴脹提供的物質粒子總質量應該極少，物質粒子的初速度與普朗克時期末的速度大體一致（約為1倍光速）。根據這些數據，則計算的結果更加令人吃驚———粒子動量與外衝量達到平衡的時間竟遠不到1E-40秒。也就是説暴脹剛開始，就已經被自己創生的物質引力所消滅，暴脹尚且無法實現，當然也就更不可能為後來的熱大爆炸提供初期的驅動力了。加之熱大爆炸初期，暗能量的反引力（斥力）又遠弱於物質引力，那麼宇宙空間的熱大爆炸又怎麼可能實現呢？當然也就更不可能發生繼續膨脹數千億年的奇蹟了！

其四，宇宙只能要麼膨脹、要麼收縮嗎？

正如我們在前面已經指出的那樣，宇宙空間不可能在宇宙常數或物質引力的直接作用下發生膨脹或收縮，除非它們排斥或吸引的是空間中的物質。宇宙間的物質在宇宙常數的斥力及物質本身引力的共同作用下，可能會獲得暫時的平衡。但是這樣一個暫時平衡的宇宙顯然是不穩定的，因為只要有一個適當的擾動，宇宙就可能失去平衡，物質會在斥力或引力的作用下要麼飛散，要麼聚攏。但這一分析卻只能適用於大爆炸產生的尺度有限的宇宙。可是如果宇宙空間是無限的呢？如下的結論應該是可以被我們接受的：在一個無限均勻且各向同性的空間中，任意一點在任何方向上所受到的物質引力或暗能量（如果真的存在的話）斥力雖然均為無窮大，但其合引力或合斥力卻都必將為零。正因如此，所有的星系才可能自由自在地懸浮於這個廣袤無垠的宇宙空間之中。也正是這樣的宇宙才可能是一個真正沒有中心的宇宙，才會是一個總體上既不會發生塌縮也不會發生膨脹的宇宙。

其實，宇宙空間的特性到底是什麼，大爆炸理論始終沒有講清這一關鍵問題。比如，宇宙空間似乎有極大的剛性，因為它既允許光波以光速在其中傳播，同時又能強制攜帶星系隨着空間的膨脹而做高速的加速或減速運動。但另一方面，它卻又能允許星系在空間中好像沒有任何阻力一樣自由地穿行，而這樣的例子在宇宙空間中竟然俯拾皆是。比如，我們的銀河系就隨着本超星系團等以每秒600千米的速度向一個巨引源的方向運動。

看來，大爆炸理論賦予宇宙空間的這一特性比已被人們逐漸忘卻的“以太”還要神奇。因為空間在顯示其極大剛性（或幾乎不存在任何阻力）的同時，竟然可以不用像“以太”那樣，需要對物體運動速度的大小做任何相互矛盾的限制（從零速到超光速）。