论大爆炸宇宙学说及其模型

沈乘宇

上篇文章我们对哈勃常数进行了多方面的研讨，结果令人十分困惑和费解，因为这个举世瞩目的宇宙常数存在严重低级的问题，而且人们对它的问题长期熟视无睹，在它出现巨大误差的情况也还在不断地修改和应用它，甚至人们认为这一问题通过技术调整已经得到解决。但实际上哈勃常数问题是简单低级的宏观物理学问题，而不是复杂抽象的物理学问题，是不可以通过简单的技术调整解决的，也是不可以用抽象概念模糊化的。从哈勃常数这一简单的问题上看，我们甚至认为大爆炸宇宙学说的其它环节上也可能存在类似的问题，本着这样一种揣想，我们对大爆炸宇宙学说的其它一些主要理论和依据展开研究，以重新评估和检验这一学说的正确性和可靠性。

研究结果正如我们所预见的，大爆炸宇宙模型不只是存在哈勃常数的问题，而且也普遍存在其它问题，这些问题都是物理学中很基本普通的，甚至是低等的。这些问题的普遍存在反过来支持了我们早前对哈勃常数的论证。此外，我们经过对其模型的探讨，不仅解决了大爆炸宇宙学说论者提出的一些问题，并取得了一些超出大爆炸宇宙学说研究之外的成果，如宇宙的统一性、能量空间、宇宙力、光速不可超越的原因，等等。可以认为这些成果是前所未有的，并将可能对人们进一步探讨宇宙有重要影响。本作者将在下篇文章《论宇宙的统一性与宇宙的存在模式》中详细向读者介绍。

下面我们将首先围绕大爆炸宇宙学说及其模型的有关问题展开讨论。

一、大爆炸宇宙学说的解释阶段

在现有的物理学吸引力理论下，任何一个宇宙学说或模型，归根结底最终要解决的无非只有两个最基本的问题，即一个是宇宙星系之间的引力平衡问题，另一个是星系物质的起源问题。这是两个本质不同的问题，在这两个问题中，首先要考虑的是宇宙星系之间的引力平衡问题，其次才是星系物质的起源问题，无论是人们熟知的大爆炸宇宙模型或是其他的宇宙模型都是如此。

为什么人们在建立一个宇宙模型时总是必须首先要考虑星系的引力平衡问题呢？这还得从人们对宏观天体运动和天体力学的传统认象说起。人们通常习惯这样认为，行星与卫星之间以及行星与恒星之间，甚至于恒星与星系之间都是通过相互绕转所产生的离心力来平衡引力或保持间距的，例如月亮围绕地球旋转所产生的离心力抗衡了地球的引力和保持了与地球的间距，九大行星围绕太阳旋转不仅抗衡了太阳的引力而且保持了各自的轨道间距，同样，亿万个恒星也是依靠绕转离心力来抗衡星系中心引力的，等等，然而，人们对于星系与星系之间的引力平衡方式和原理却不能完全认识和理解，因为人们并没有发现宇宙星系之间普遍存在相互绕转的现象，这就不能用离心力与引力的平衡原理来解释星系与星系的分离和间隔状态，于是人们猜想星系之间必然还会存在其他的分离力量和引力平衡的原理，究竟要确定那一种引力平衡原理来保持星系的分离和间隔状态也就成为各种宇宙模式解释宇宙的最基本的也最核心的问题。但一个宇宙模型要选择一种解释星系引力平衡的原理并不难，难的是这种原理必须同时要满足和吻合它所描述的宇宙时空的起源规律和生存逻辑，否则这个模型对宇宙的解释将不会完满。有很多早期建立的宇宙模型由于在引力平衡原理方面存在缺陷而不能自圆其说，例如前面所说的稳恒态宇宙模型就是如此，尽管这种宇宙模型在解释宇宙无限性方面有可行之处，但多数人认为它在宇宙星系引力平衡上存在问题上，因此最终未能得到认同。然而经过我们本篇文章的论证（详见本文笫五节），稳恒态宇宙模型的问题并不出在星系引力的平衡上，人们以此理由否定它是不公平的！

自从一九二九年哈勃发现星系光谱线红移现象后，人们开始萌生了“宇宙要么收缩要么膨胀”的思想，并最后建立了宇宙始一次和源一点的大爆炸宇宙学说及其模型。它的基本原理我们在<<论哈勃常数及其宇宙时空的观测界限>>一文中己有所论述。为了解决宇宙星系之间的引力问题，人们想象利用大爆炸宇宙的能量膨胀力和质量的方向惯性力，使星系物质抵消或抗衡相互之间的引力，维持星系的个别状态和惯性状态，并使宇宙时间与空间产生矢量和标量的概念。我们可以从大爆炸宇宙学说及其模型的建立和发展史中了解到，人们之所以产生“宇宙要么收缩要么膨胀”的思想直至最终形成宇宙源于一点始于一次大爆炸的宇宙观，是人们首先考虑星系之间引力平衡方式的原因，而不是首先考虑宇宙起源和物质生成方式的原因，人们一开始就把宇宙的膨胀看作是星系引力得以平衡和个别惯性状态得以维持的一种力量，只是到了后来，人们才开始产生了宇宙膨胀的逆向思维，这种逆向思维最终引发了整个宇宙物质可能起源于同一地点同一时间的假想。

人们对大爆炸宇宙模型的想象似乎是两全齐美无与伦比的，是因为大爆炸宇宙模型在解决宇宙星系引力平衡原理问题的同时也解决了宇宙时间和空间的起源及生成方式问题，但这也只是一种学说理论的延长和放大而己。尽管人们已收集到的证据和现有的理论成果能够勉强解释星系引力平衡的问题，或者能够勉强解释宇宙星系正在膨胀的问题，但对于宇宙是否是相对于一点还是相对于多点的膨胀，人们根本没有这方面的信息和依据。尤其是大爆炸宇宙模型存在着能量、质量和空间的奇点问题，它比其它宇宙模型对于宇宙的解释更莫名其妙和难以理解，如果说大爆炸宇宙模型有什么优越之处的话，那就是大爆炸宇宙模型似乎具有可能解释星系引力平衡方式的依據（宇宙在膨胀），而其他宇宙模型则连这些可能依据也一无所有。所以说，大爆炸宇宙模型的解释水平实际上仍停留在宇宙星系引力平衡原理或宇宙存在方式的问题上，这离解释宇宙的起源以及物质的生成方式的目标还是极其遥远的。

事实上大爆炸宇宙学说或模型不外乎有如下大依据理由：

（1）、发现宇宙星系的光谱普遍存在红移现象，这种现象可能表明宇宙在膨胀和星系在远离地球，而且膨胀星系的退行远离遵循哈勃定律；

（2）、发现太阳系物质存在生存年龄，由此推想宇宙物质也存在同样的生存年龄；

（3）、发现地球周围空间存在各向同性的微波背景辐射，这种微波背景辐射被认为可能是宇宙大爆炸的遗迹和充分理由；

（4）、宇宙天空为什么是黑的，是因为宇宙星系物质是有限的，既然物质是有限的，时间也是有起始的，因此可以认为宇宙是始源于一次和一点的大爆炸产生而来的。

二、关于宇宙和物质的年龄

我们从教科书上经常看到人们的这样一个观点：物质存在年龄是宇宙起源一次大爆炸的一个证据。粗略地听来总会觉得这个说法无不道理，因为物质存在年龄与宇宙有始有终似乎在逻辑上是相吻合的，而这种吻合又似乎说明了宇宙起源于一次和一点大爆炸的可能性是存在的，但稍加认真分析我们就会发现这一推理疑点很多，难以成立，具体分析是：

第一，没有任何理由表明，物质存在年龄是大爆炸宇宙模型独有的一个特性，而我们却可以从各种宇宙模型的研究理论中得知物质存在年龄的现象是各种宇宙模型的一个共性，宇宙的存在模式与物质的年龄并无绝对关系，物质的年龄作为物质在宇宙的一个生存时间片段是不可能因为宇宙的存在模式而可有可无的，无论宇宙的存在模式如何，是有始有终的还是无始无终的，其宇宙物质都可能存在生存年龄，并且这种生存年龄的大小取决于存在方式和宇宙条件。宇宙物质存在年龄的现象是宇宙存在的分别现象而不是统一现象，大爆炸宇宙模型强调物质存在年龄作为本学说的一个支持理由实际上是把宇宙的这一分别现象视为本模型的专有特性，这显然是不合理的。

第二，人们从不否认，人们以各种方法对不同的宇宙区域测定的宇宙物质年龄都没有相同的时间结果，例如地球与太阳的年龄，太阳与其它恒星的年龄，恒星与恒星的年龄，星系与星系的年龄都不尽相同，并且差异很大，一些遥远星系的年龄已被人们认为达到了150亿年以上，而地球年龄只有45亿年左右。显然，像这样参差不齐的物质年龄根本不能说明宇宙有统一的生存时间，更不能说明宇宙是起源于一点和一次大爆炸而来的，充其量也只能说明宇宙物质存在不同结构形式和不同阶段的年龄。有人认为，宇宙年龄是范围年龄，人们通过多种方法测算的宇宙年龄将被控制在120亿至200亿年之间的范围之内，所有的宇宙物质年龄都没有超越这个范围，这就是宇宙的统一范围年龄思想。但这个统一范围的上限实际上是由哈勃常数的计算结果确定的，而哈勃常数己被我们在上篇文章中证明是存在严重问题的，因此依据哈勃常数得到宇宙统一年龄的观点不可靠，宇宙物质存在年龄作为大爆炸宇宙的一个依据不是量的问题，而是逻辑性的问题。

无数恒星和星系正在形成和消亡的事实足以说明，物质年龄只是物质形式结构的生命过程，也是宇宙局部空间偶然结合与必然演化的过程，这一过程对于宇宙来说是短暂的和参差不齐的，无论宇宙的存在模式如何，也无论我们现在的宇宙是否有年龄，星系物质的这一演化过程都会发生和结束，但没有理由把一切物质的年龄与整个宇宙的年龄相统一。

我们在此讨论这个问题太多为时过早，我们将在下篇文章《论宇宙的共性与极埸旋转宇宙模式》中把我们的观点作更详细的讨论。

三、关于宇宙星系光谱线红移现象

大爆炸宇宙学说的一个最重要依据是星系的光谱线普遍存在红移现象，并且离我们愈远的星系光谱红移愈大，人们认为这是星系在远离地球和宇宙在膨胀，哈勃常数也是由此规律总结出来的。人们之所以得出这样的结论，其理由有两个：一是得到声波传播的多普勒效应原理的启示；二是恒星或星系的光谱线存在红移和蓝移的两种现象——人们认为这是多普勒效应在恒星和星系光谱线上的反映，也是恒星和星系远离或靠近地球的两种可能的表现。

人们对多普勒效应的引用以及对星系光谱线红移现象的判断是否正确，关系到宇宙是否膨胀即大爆炸宇宙学说是否成立的问题。从传统物理学的理论观点上看，我们对人们把声波传播的多普勒效应原理用来解释光波传播的光谱线红移或蓝移（即波长变长或变短）现象并无异议的，因为我们认为所有波的传播方式和原理都可能是基本相似的，既然声源远离或靠近观测者时声波波长会发生变长或变短的现象，同样道理，当光源远离或靠近观测者时光波波长也应该会发生变长或变短的现象。但是我们又认为，在恒星和星系光谱线红移的问题上，多普勒效应的引用和解释是有限的而并非是无限的，这也就是说恒星或星系的光谱线红移并不全部代表它们远离地球，它们远离地球可能只是引起恒星和星系光谱线红移的一种原因，而不是唯一原因，甚至大部分遥远星系的光谱线红移可能与它们远离地球的运动完全无关，这是因为：

（1）多普勒效应只是引起声波波长变长的一种原因，但也还有更多的原因（例如物理系的条件变化，声波能量的分散和衰减等）可以引起声波波长的变长，现在的问题是，光波波長变长是否也存在着除了多普勒效应以外的其他原因呢？具体地说，人们在引用解释声波的多普勒效应来解释恒星和星系光谱线红移现象的同时是否也还必须同时考虑光波波长变长的其他原因呢？如果必须考虑，那么星系的光谱线红移现象也就不一定是星系退行远离地球的一个原因造成的，而有可能是多种原因共同作用的结果，如果无须考虑，那么人们对声波传播原理和效应的引用就是不完整的和有选择性的，或者是带学术观点的。

（2）据天文观测数据表明，一些遥远星系的光谱线红移量所对应的星系视向退行速度己经达到光速甚至超过光速数倍，从宏观经典力学上理解，这种天体的加速度和所能达到的速度是绝非可能的，除非人们发现有超光速的作用力一直在加速它们，否则人们就必须承认那些代表遥远天体视向退行速度的红移量将可能存在不真实的虚假成分，即遥远星系的退行速度与光谱红移量不遵循多普勒效应和哈勃常数定律，同样，那些邻近星系光谱线红移量所对应的视向退行速度也完全可能存在不真实的虚假成分。

人们可以认为宇宙在膨胀，亦即认为离地球越远的星系其视向退行速度越大（即光谱线红移量越大），也还可以认为遥远星系不存在靠近地球的可能性，亦不存在遥远星系光谱线蓝移的可能性，但人们不可以认为银河系也在膨胀，也不可以认为离地球越远的恒星其视向退行速度越大（即光谱线红移量越大），更不可以认为遥远的恒星不存在靠近地球的可能性，亦不存在遥远恒星光谱线蓝移的可能性，然而我们从天文观测的统计数据上了解到，银河系内的恒星光谱线也遵循类似宇宙星系那样的变化趋势或规律，即距离地球较远的恒星其视向退行速度相对偏大（即光谱线红移量偏大），距离地球较近的恒星其视向速度相对偏小，这种宇宙星系才可能发生的规律现象在银河系恒星上也存在，尽管这是一种观测趋势，这种趋势还不如遥远的星系那样明显和严重，但它却足以使我们猜测，恒星的光谱线红移量所对应的视向退行速度已有可能包藏着不真实的虚假成分，如果是那样的话，读者都可以想象，那些遥远星系的光谱线红移量所对应的视向退行速度就更不可能真实了。所以离我们愈远的星系的光谱线红移愈严重是宇宙的普遍物理规律，而不是大爆炸宇宙的独有规律。

下面我们将以光波与声波的传播特性对照以上问题的分析：

首先对声波传播的几大特性给予讨论分析。

声波传播之所以会产生多普勒效应，是由于声波传播有一个很大的特性，即声源与声波之间可以有相对速度的叠加和变化，当声源相对于传播媒质的运动速度为零时，声波与声源之间的相对速度就等于音速，当声源相对于传播媒质的运动速度不为零时，声波与声源之间的相对速度可以大于或小于音速，声源的运动速度与声波的传播速度的叠加使周期时间内的波长发生宏观的长度变化，这种波长的长度变化量应该等于声源相对观测者的运动速度乘以声波的周期。读者可以从现实的物理现象中耳闻目睹到类似的情形，例如飞机在天空中飞行以及轮船在水中航行等，当它们快速运动时前面的波长被压短，而后面的波长却被拉长，有时我们几乎听不到（或看不到）迎面而来的声波（或水波），而只能听到（或看到）后面的声波（或水波）。从实际现象和理论上分析，与波源运动同向传播的波，其波长是变短的，与声源运动反向传播的波，其波长是变长的，这种现象就是所谓的多普勒效应。显然，多普勒效应是一种低速状态的物理学效应。声波的第二个特性是，声波的传播速度与传播的物理条件有关，而与声源的运动状态无关。在一定的物理条件下，无论声源的运动状态如何，声波的传播速度是不变的。声波传播的第三个特性是，声波波长的变化不仅与波源的运动有关，而且也还与传播的距离有关，实质上也是与传播的能量变化有关。距离波源越远，波能量越弱，波长也越长，波能量之所以受到削弱，完全是两个原因所至，一是由于传播媒质对波能量的扩散和吸收，二是由于传播空间对波能量的扩散和分割。读者可以从观察水波波纹的变化现象过程中很容易理解这一道理。

实践和理论分析都说明，引起声波波长变长的原因是很多的，这些原因可能在一个声波变长现象上同时存在并发生复合作用，在事先无知的情况下，我们根本不可能从声波波长变长的一个结果中了解到究竟那一种原因的作用更大一些，因此，仅仅把声波波长变长的多普勒效应片面地引用到解释星系光谱線红移（波长变长）的问题上，或者把星系光谱线红移现象的产生归结于多普勒效应，其结果将是不可靠的，甚至也还会造成传统物理学理论与近代物理学理论之间的相互矛盾。

严格地说，大爆炸宇宙理论应该看作是一个抽象的理论，而遥远星系退行远离的问题应该看作是一个高速运动的相对性问题，如果以现实直观的多普勒效应和以低速运动状态的线性参数方程式（即哈勃常数）来比喻或描述其抽象的膨胀模型，这本身就有悖于大爆炸的抽象原理和相对性原理，因为：

宇宙的膨胀分离是星系远离地球或地球远离星系的两种可能的分离，这两种分离现象的存在，必然导致地球有可能分别处在两个不同的惯性参照系上，即当星系远离地球时，星系的相对分离速度大于地球的相对分离速度，地球应处在相对静止的惯性坐标系上，而星系应处在相对运动的惯性坐标系上，当地球远离星系时，地球的相对分离速度大于星系的相对分离速度，地球应处在相对运动的惯性系上，而星系应处在相对静止的惯性系上。地球处在两个不同的相对坐标系上是两个不同的相对性概念，是不能等效的，亦即是从地球上的观测者来看，分别在这两个惯性坐标系上所观察到的星系即使在其它参数不变的情形下其光信号的波长变化（或多普勒效应）应该是不等同的，或不对应的。但大爆炸宇宙论对惯性坐标系的变换和差别不以为然，认为宇宙星系都同处在等效的各向同性的惯性坐标系上，无论观察者在那一个惯性系上观察各向的宇宙星系都是一致的，所有星系的分离参数都正比或反比于同一哈勃常数的关系式，或者哈勃常数都对应于多普勒效应！显然，这种简单的判断和粗浅的表达式与本理论的抽象性以及相对性原理是矛盾的！

此外，人们从不引用声波或水波传播的其它物理特性来解释星系的光波传播现象，原因是人们有两个传统物理学的思想观点：一是宇宙空间不存在光波传播的媒质和由媒质散射所产生的光波能耗；二是光波在真空中传播光强度不变，光强度不变也就是光波能量的不变。人们坚信，星系光波在宇宙空间传播不存在能量的衰变和由能量衰变导致波长变长的可能性，引起星系光波波长变长的唯一原因就是多普勒效应。我们认为这是一个把地球物理学原理向宇宙延伸引用的错误观点，这个观点从来就没有得到也不可能得到宇宙空间的验证，也没有考虑宇宙空间存在的可使光波能量衰减的三大因素：

第一、宇宙有极广阔的光能量的扩散空间，这使光能量在分量上不断被空间分散和削弱，我们这里说的光能量是指方向上的光束总能量，暂未涉及单个光波或光子能量。我们可以从普通物理学常识中知道，任何星系的光能量到达地球时也只有原有能量的1/R2（R为地球至星系的距离。），星系光波的能量在宇宙空间的扩散和衰减是很迅速的（我们将在第五节详谈）。由于光波总能量的扩散和衰减必然要使得单个光波和单个光子的能量衰减，如果说单个光波和光子的能量不衰减的话，那么就会出现我们在地球的一些地方看得见星系而在另外一些地方却看不见星系的奇怪现象，或者会出现在一些地方看到的星系亮一点而在另外一些地方看到的星系暗一点的现象，因为单个光波和光子不可能做得到既要保持自身的能量又要被空间无限的均匀分散，这是绝对不可能的，而事实上我们在同一距离的任一方位所看到的星系光亮都是一样的，这种现象的唯一解释就只能是光强度或密度的改变。

第二、星系光波在漫长路途的传播过程中，其本身能量肯定要受到中途物质的吸收，使光能量受到无可估量的削弱和损失，这也是必须要预料的一个原因。

第三、星系的旋转也是遥远星系光波波长变长的重要原因。既然以多普勒效应的声波现象为光波的比喻，我们也不妨以声波的旋转会致使声波波长严重变长的事实为证，说明星系的旋转也会致使遥远星系的光波波长变长，只不过是由于星系的旋转角速度一般很小，而线速度却很大，对于邻近星系来说，星系光线的旋转扫射线速度还达不到致使光线弯曲的程度，甚至于观测者有可能观测到星系逆转方向的光波波长要短，而顺转方向的光波波长要长的现象，但对于足够遥远的星系来说，星系光线的旋转扫射速度大得惊人，以至于光线达到严重弯曲传播的程度，所有旋转平面侧向观测者的旋转星系的光波波长（无论是顺转还是逆转）都是变长的，而垂直于旋转平面的旋转星系的光波波长变化要小得多。这与旋转声波现象是一样的，当距离旋转声源较近时，观测者甚至可能观测到逆转方向的声波波长要短，而顺转方向的声波波长要长的现象。但当距离旋转声源足够远时，所有方向的旋转声波都是变长的，而且会很严重。

第四、星系和恒星对光子或光波的作用和影响是光能量损耗的重要因素。我们可以从恒星对行星的控制距离比较知道，恒星的影响半径就达数光年，星系的影响半径至少在数千万光年以上，而星系团的影响半径至少在数百亿光年以上，这就是说，一个恒星所发出的光波或光粒子要逃脱本恒星的影响至少需要数年以上，要逃脱本星系的影响至少需要数千万年甚至数亿年，要脱离本星系团的影响至少需要数十亿年，在星系长时间的影响下，光粒子和光波的传递路线应是弯曲的，这必然要做功或消耗大量能量。可以想象，一些遥远星系的光粒子和光波在未到达地球之前就已经变异了，或者这些星系的光信号仅是没有光粒子的微弱单纯的光波。

也许又有人认为，一个恒星或星系所发出的光粒子和光波尽管受到本恒星和本星系的反向引力，消耗了一部分能量，但在进入我们银河系和到达太阳系的地球时，却受到银河系和太阳系的顺向引力，使光能量获得增加，因此光粒子和光波受到的引力能量的增减总体上是平衡相等的，并不存在引力对光能量的影响问题，然而这种观点同样是错误的，因为星系光波或光子在离开星系时和到达地球时的能量和质量的分量差别是很大的，这种分量的差别使它们受到反向作同力丢失的能量与受到正向作用力获得的能量不等同。

以上四大原因完全可能致使星系光波能量的损耗和削弱，特别是对于那些遥远的星系，当它们的光波能量被削弱到某个临界值的时候，光波频率及波长即开始变小和变长。可以认为，无论星系是相对地球退行的还是相对地球静止的，也无论星系光谱线红移是否存在多普勒效应的作用，以上四个原因对于每一个星系的光谱线红移来说作用都是存在的，如果对此有什么怀疑的话，那也只是这四个原因分别作用的大小问题，而不是有无问题。

由于光波（或光子）能量的衰变要达到光波波长明显变长的临界值过程极其漫长，以至于人们在很大的距离范围内不易发现甚至根本就无能发现这四个原因的作用效果，因此长期以来人们在地球的物理实验中一直都以为光波传播的这四个原因是不存在的。又由于这四个原因的作用效果与星系的距离有关，距离越远的星系其光波波长受到这四个原因的作用越大，当星系的距离足够遥远时，这四个原因都有可能会成为了遥远星系光波波长变长（即光谱线红移）的重要原因，这就是说遥远星系光谱线的红移量包含有多少普勒效应产生的红移量人们也根本无从分辨和考证。

此外，我们在上篇文章开始指出的那样，人们可以认为外星系群或星系团的星系都是按照某种运动规律在远离地球的，但绝不可以认为星系群或本星系团内的星系也都是按照同样的规律在远离地球的，因为既然星系有组合成星系群和星系团的能力，它们之间的组合力就应该足以克服宇宙的膨胀分力，即使本星系群内部星系存在相互膨胀和分离运动，也不会与宇宙的膨胀有关。正如银河系内恒星与恒星之间的相对运动与于星系与星系之间的相对运动无关一样，本星系团内星系与星系的相对运动也不可能与外星系团星系的相对运动有关，简单地说，宇宙各种形式的组合群体内部的相对运动是无关的和不可等效的。然而人们在对星系的光谱线红移现象分析时总是认为，所有星系的光谱线红移都遵循同一变化的哈勃定律，这一观点与星系团和星系群的存在事实是相矛盾的。我们认为，星系团和星系群的存在是一个无容质疑的天文观测事实，也是宇宙间一个无可抹煞的自然現象，无论宇宙的存在模式如何，星系都不可能摆脱星系集团和群体的影响，因此人们没有理由认为所有星系之间的分离运动都是线性关系的（即距离与速度之比为常数），也没有理由认为所有星系的光谱线红移变化或多普勒效应都遵循同一的哈勃定律。

四、关于微波背景辐射

在人们提出和发现的所有理由证据中，我们认为微波背景辐射作为宇宙大爆炸的遗迹证据是最不可信的，因为微波背景辐射的存在与宇宙大爆炸的发生无论是在时间关系上还是在数理逻辑上都是矛盾重重的。

我们可以从相关资料中了解到人们对微波背景辐射与大爆炸宇宙的描述，人们之所以相信微波背景辐射是宇宙大爆炸的遗迹证据，是因为人们首先偏信了一个所谓宇宙大爆炸存在余热能量遗迹的预言，然后当人们把这一余热能量预言与后来发现的微波背景辐射相联系时，微波背景辐射也就成为了一个理所当然的证据。从表面上看，微波背景辐射的发现似乎出于偶然，但从人们对问题的认识过程看，这一发现并不值得意外，因为预言家早就有为预言找到呼应对象的思想准备和安排，微波背景辐射被发现和利用只是迟早的事情，与其说微波背景辐射应验了预言家的预言还不如说预言家选择了宇宙空间存在的低温能量，即微波背景辐射。微波背景辐射的价值和意义并不在于发现，而在于对它的预言，在于预言与发现的偶合，因此对预言的分析比对微波背景辐射的分析更重要。人们往往对预言的来由和原理性问题不予重视，这反过来掩盖了微波背景辐射的实质。下面我们将首先对这个预言进行讨论分析，然后才对微波背景辐射给予判断。

所谓大爆炸宇宙存在余热遗迹的预言实际上是预言者引喻了一个地球热平衡的物理现象：即当一团火在一间屋子里熄灭后，总会有余热在屋子里不断反射回荡，大爆炸宇宙也应该存在大爆炸的余热在太空中回荡反射。偶尔听起来这是一个不错的比喻，如果读者对太空情况不是很了解的话，也许会被这一比喻和推测所迷惑，但只要稍有一点基本物理知识的人细想一下都会认为这一比方和推测并不可信，因为这里存在明显简单的两大方面问题：

第一个大问题是，这个预言存在热平衡和传导方式以及时间逻辑方面的矛盾。首先，由于在地球上存在着多种传热的媒质（例如空气、物体等），形成了地球上的热交换和热平衡的多种传热方式（对流丶传导和辐射），当热源在地球上消失后较长的一段时间内，热源周边空间的余热除了以缓慢的速度在媒质中扩散外，其媒质所保留的余热也会以辐射方式在媒质存在的空间范围内不断反射和回荡，这种反射和回荡完全有可能在空间上产生各向同性的余热辐射，特别是当这种反射和回荡被假想在一间屋子里进行的时候，其余热辐射持续时间一定会很长，而且空间上每一点所受到各个方向上的回荡辐射完全可能是均匀的和各向同性的。但如果把地球上的这一热平衡和热辐射过程用来比喻宇宙大爆炸的热平衡和热辐射过程可能就不恰当，因为宇宙空间没有任何热的传媒物质，也就不存在热交换和热平衡的低速传递方式，星系间唯一的热传递方式就是辐射，而辐射的速度又只能是光速，在太空中不仅不能滞留和减慢，而且相对于辐射源和辐射目标具有方向性。因此，如果说人们所发现的微波背景辐射就是150亿年前的大爆炸热辐射或者余热辐射的话，那么它将意味着两种可能：第一种可能是这些热辐射来源于当时大爆炸宇宙的始点，它们是最原始的大爆炸热辐射，；第二种可能是这种原始辐射来源于宇宙各个方向的仍然处在冷却中的星系物质，这些星系物质保留了大爆炸的余热辐射，这些余热辐射在宇宙空间的分布是均匀的各向同性的。现在我们来分析一下这两种可能性的存在与否。

我们在《论哈勃常数及其宇宙时空的观测界限》一文中有一重要结论：即是人类对宇宙的最大观测距离不超过三分之一宇宙年龄数，这个结论对于我们论证微波背景辐射是否来源于大爆炸宇宙各个方向尤为重要，因为它首先说明了所有到达地球或被人类观测到的宇宙辐射（包括光线和微波辐射）的生成年龄小于三分之一宇宙年龄，即小于50亿年，以此推算，如果至今的宇宙年龄为150亿年的话，那么来自大爆炸宇宙各个方向的热辐射就己经超越地球100亿年了，它们是不可能与地球同步或滞留在地球空间的。在这漫长的100亿年中，不仅星系物质的余热辐射过程早己结束，而且无数代星系和恒星由产生到衰亡的光信号都己超越地球，即使所有星系物质（也包括地球）的膨胀速度都等于光速，这些原始的仍可能滯留在星系周围的热辐射也早已被吸收，或者由新蒸发的星系或恒星的热辐射所掩盖和替代，除非大爆炸中心从始至今一直在不断地辐射，否则我们是无论如何也不能再观测到大爆炸原始辐射的，要是可能的话，我们岂不是可以看到大爆炸当时的许多闪光了吗？但我们却什么也看不见，显然微波背景辐射作为滞留在地球周围空间的大爆炸热辐射是否定的。

其次，根据大爆炸宇宙论，宇宙所有星系或恒星都是在大爆炸数亿年后才逐渐组合形成的。星系和恒星的形成意味着大爆炸原始缓慢的热平衡方式的结束和新热能的起动，也意味着宇宙物质结构的重组和能量辐射方式的变换。人们认为，一些早期形成的恒星和星系，经过数十亿年甚至更长的时间后才开始衰亡，并且这些星系和恒星的衰亡信号又经过数十亿年后又早已到达了地球，最后又被人们所观测到，由此可想而知，大爆炸后所发生的这三个时段的事件（指星系的产生和星系的衰亡以及衰亡信号传播至地球）都已完结或成为过去时，更何况比这些信号更早发生的大爆炸余热辐射信号是不可能仍存在地球空间的，即使存在人们也不可能把它们从遥远星系传到地球的热辐射信号中区分开来，即不可能从所有传向地球的热辐射中分辨出那些是大爆炸的余热辐射，那些又是星系形成后的热辐射，因为星系和恒星本身的热辐射应该比大爆炸的余热辐射要强得多，而且也同样是各向同性的。请问我们能够从太阳或其它恒星挥发到地球空间的热辐射中分辨出大爆炸的余热辐射吗，当然不可能。因此人类发现的大爆炸余热辐射来自于宇宙各个方向的星系物质也是不可能的。

有人认为大爆炸的余热辐射来自于黑体辐射，但这种观点只能说明余热辐射的再生原理，而不能说明余热辐射与其它辐射的如何区别与判断，也不能说明黑体的具体位置，如果说黑体就处在星系内，那么人们又如何从强大的星系热辐射中区分出微弱的黑体辐射呢？如果说黑体不在星系内，那么人们又能说出黑体在何处呢？可见这种观点只能给微波背景辐射的解释增添麻烦。

第二个大问题是，预言本身的依据来由不清。根据热扩散和热平衡的基本原理，若要估算和预测大爆炸宇宙当时和现在的温度，除了要确定大爆炸的基本原理和方式外，大爆炸宇宙的总能量以及地球现在的宇宙范围容积也是必须要知道的基本参数。我们从上篇文章对哈勃常数问题的讨论结果知道，人们对宇宙空间观测范围（其实也是宇宙空间观测容积）的认识是有错误的，这种错误必然导致宇宙物质的总质量和总能量的估算产生巨大误差，这种误差己被我们本文第五节的计算结果所证实，不知道宇宙大爆炸的原理方式，也不知道宇宙物质的总质量和总能量，并且又不知道热扩散的宇宙空间容积特别是地球现在的宇宙空间位置，预言家居然可以预言大爆炸当时的温度和地球现在位置的大爆炸遗留温度，显然这样的预言完全是假设与猜测的凑合，不可信的。但无论这个预言是否令人吃惊，有一点是需要读者相信的，那就是无论宇宙的存在模式如何，也无论宇宙大爆炸的事实是否存在，空间上的绝对温度（银河系内所有恒星的热量除外）都不可能为零，因为在我们地球周围存在着无数均匀分布的宇宙星系，它们的辐射或热辐射肯定会在太阳系的空间上产生一种共同作用的热辐射结果，这种结果如同星系的分布一样，是基本均匀的各向同性的，并且所折合的热温度也一定不会很高（在数K以下），否则就会很容易被一般人感觉到，稍有常识的人都可以想象得到的，然而这一切却恰恰被宇宙大爆炸的预言家们利用了。

通过以上的讨论分析，我们认为微波背景辐射作为宇宙大爆炸遗迹证据的可能性基本上是不存在的。那么人们发现的地球空间上各向同性的微波背景辐射又是什么呢，它又来源于何处，为什么是各向同性的呢，等等，对于这些问题我们作如下具体分析：

当我们仰望太空中的任何一个星系或者任何一个恒星时，我们总感觉它仅是一个很小的点，而实际上我们所看到的所有星系或恒星它们的辐射空间之大是无与伦比的，我们所在的空间不过是一个很小很小的点。由于星系距离的遥远和我们所在空间的微小，因此任意一个星系或恒星对我们空间的辐射都是非常均匀的，它们的辐射均匀地充满了我们的每一点空间，根据这一分析我们总结出这样两个要点：

1.宇宙中任何一个星系或恒星（被遮挡的除外）它们对于太阳系空间的辐射或热辐射都是基本均匀的，或者是说我们太阳系内每一点空间所接受到的任何一个星系和恒星的辐射或热辐射能量都是基本均等的。

2.太阳系空间的每一点都可能成为宇宙各向辐射射线的交点，既是交点，就可能是辐射能量的聚合点，并且每一个聚合点都可能聚集来自宇宙各向辐射的能量，这种聚合能量所表现出的热微波辐射不仅大于任何一个方向的微波辐射分量，而且也一定是各向同性的，它广泛匀称地分布于太阳系所有的空间。

根据这两个要点我们认为，无论宇宙大爆炸的事实是否存在和大爆炸宇宙学说是否成立，现状的宇宙辐射对于太阳系空间的照射都是存在的，并且都是均衡或各向同性的。由于宇宙辐射的纵横交错，并在我们空间的每一点上发生交汇，形成结交点和能量的聚合点，各种宇宙辐射的能量必然要在聚合点上集结，形成新的聚合能量，这种聚合能量完全可能有部分转换为热能或微波辐射。显然由这种聚合能量再生的微波辐射是各向宇宙辐射能量聚集和交汇的结果，也是宇宙辐射能量部分损耗的转化形式，它与星系或恒星的原始辐射本质不同，它产生于宇宙空间而并非星系或恒星，由于太阳系空间上各向各点的宇宙辐射聚合能量都是基本均衡的，因此这种热微波辐射的频率和波长不仅是非常稳定的而且是各向同性的。

在以往有关宇宙辐射学术的讨论中，人们从不注意到强大的宇宙辐射在宇宙空间的聚交问题，尤其是这种聚交能量受到损耗和转换的问题。可以想象在辽阔的宇宙空间中，宇宙辐射的聚合作用是自始至终的和连续不断的，这是宇宙空间发生辐射能量均匀转化的重要原因。如果我们用凹镜聚光原理来说明这个现象读者可能会很容易理解，光射线通过凹镜反射面聚集到一点上，这一点的光能量不仅很强，而且这一点聚集的辐射能量有部分完全可能转变为热能或热微波辐射，而这种新生成的热微波辐射与原始宇宙辐射的形态及方向是完全无关的。同样道理，宇宙辐射通过它们的多向相交性聚集到一点或多点上，即使在没有凹镜聚焦它们也照样会形成能量的聚合，产生相同的凹镜效应。

宇宙辐射在宇宙空间聚合转变和激发为新的热微波辐射，这种热微波辐射是宇宙空间普遍存在的弱能态形式，它不仅完全有别于星系或恒星的辐射能态，而且也与宇宙存在模式完全无关，它在空间上的分布不仅是均匀对称的而且也是各向同性的，因此我们在使用无线电测量天线检测时，这种微波辐射就会从各个方向聚集到天线上来，天线上的每一点都是微波辐射强度的最大点，无论我们如何转动天线的方向它的信号强度都是大小基本不变的（但不包括银河系的直接影响）。

所谓的微波背景辐射其实不过就是宇宙空间固有的微波辐射的基本形式，它的特殊意义不在于它的存在，而在于对它的发现。它被人们利用是因为人们带有倾向性的学术观点，而它被人们误解则是因为人们存在一个认为宇宙空间是理想真空的观点，认为光辐射在理想的宇宙空间中传播是没有阻碍的和没有能量损耗（或衰减）的，或者是说宇宙空间是不应当有星系辐射能量损失的，如果宇宙不是来自大爆炸的，那么宇宙空间的热温度（绝对温度）应该为零，各种光辐射和热微波辐射的传播都应该与具体星系的位置方向有关，而发现的微波背景辐射由于是各向同性的，因此它唯一是与宇宙大爆炸有关的。显然这种宇宙观是不切实际的，也是不能被肯定的。

五、宇宙空间黑暗性的数理证明

“宇宙空间为什么黑暗”的奧伯斯佯谬问题历来被人们看作是一个关系到宇宙空间有限性或无限性的问题，长期以来，大爆炸宇宙论者无不利用这一“问题”来作为宇宙空间和时间有限性的证据，他们认为：宇宙天空之所以是黑暗的，是因为宇宙星系物质是有限的，而有限的星系的可见光不足以照亮我们的视界和充满遥远宇宙空间的黑暗间隙，但如果宇宙是无限的话，那么无限多的星系光线将终结于我们的视界，它们的光点将会充满整个黑暗的天空间隙，人们眼前的天空应该是明亮的，而事实并非如此，宇宙遍布漆黑，宇宙遥远的天空都是黑暗的间隙，仿佛什么东西也没有，因此宇宙应该是有穷的，星系物质是有限的。如此解释给大爆炸宇宙论的确增添了许多可信度和支持理由，相反，持不同观点的人们也包括一些著名的科学家对这个问题由于未能给出一个像样的解答，这使得这一本来有问题的问题变成了没有问题的问题。

然而，本作者经过详细的数理计算和分析，结果证明宇宙天空的黑暗是必然的，与宇宙空间和时间的有限性或无限性无关！

其实“天空为什么是黑暗的”问题不是一个十分抽象复杂的宇宙学问题，而是一个普通的数学和基本物理学问题，只要有中等的数学和物理学知识以及有肤浅的天文学知识即可解答。

为了使“天空为什么是黑的”问题水落石出，也为了使读者了解这个问题是否与宇宙的有限性与无限性有关或是否与宇宙大爆炸有关，我们将在下面以简单的数理理论对它展开分析和论证。

事实上，我们需要证明的问题只有一个，即是：无限多星系的宇宙天空是否是黑暗的？如果是黑暗的那么有限多星系的宇宙天空当然也就是黑暗的。要完成这个问题的证明，完全依靠物理实验是不可能的，而绝对依靠数学计算也是不可能的。我们唯一只有通过综合数理理论分析才能得到结论。下面是我们具体的论证过程。

我们首先对宇宙星系作如下理想状态的假设：

1）.宇宙空间是无穷大的，星系是无限多的，而且星系在宇宙空间的分布是基本均匀的；

2）.所有星系的直径大小是基本一致的，而且所发出的光亮度也是基本相等的；

3）.现有星系的视亮度应看作是宇宙总星系在它本身体现的合视亮度，而不仅仅是它本身的视亮度；

4、我们以地球A为圆心，以一个离地球最近且也最亮的星系B1的距离为半径R1（这个星系理所当然应该选择仙女座星系，因为它满足了最近和最亮的条件）画一个平面圆，同时还分别以：R2=2R，R3=3R，…Rn=nR为半径画n个同一圆心同一平面的圆，显然每个圆的边线的间距都等于R，每一个圆的半径都比前一个圆或后一个圆的半径大R或小R。

5、暂设宇宙有无穷多个星系均匀等距（指星系与星系的中心距均等于R）地分布在一个平面的n个圆的边线上。由于我们只研究银河系以外的星系对地球的光照亮度，因此银河系内所有的恒星和发光星体必须被考虑在外，否则我们将无法搞清楚河外星系能否照亮地球天空的问題。

此外，我们还需理解，人的视觉亮度是视线角的感观亮度，而不是整个宇宙天空亮度。我们只要从一个宇宙视线角上搞清楚这个视线角的宇宙星系究竟给予我们地球多少光亮度的问题，就能搞清楚整个宇宙立体球状空间的星系究竟给予我们地球多少光亮度的问题。我们假设在一个假想的平面上，地球处在宇宙星系包围的中心，离地球最近和最明亮的仙女座星系就处在以它的距离为半径的第一个圆的边线上。在实际的宇宙中并不存在第二个仙女座星系，但为了说明宇宙星系可能给地球的最大光亮度，理论上我们还是假定在所有圆的边线上均匀等距地布满了无限多个仙女座星系，这样做的结果会更有说服力。

我们又假想，从由两个仙女座星系构成的空间间隙仰望对应的宇宙天区，两个相邻星系的联线我们称作星系间隙连线，星系间隙连线所对应的无穷远的空间我们称作间隙观测天区，观察者正是从两星系间隙看到后面天区的星系的。实际上在这个间隙方向上的很多星系是我们无法看到的，或者说它们的可见光线是不能到达地球的，这不是因为它们的距离遥远或者光度微弱，而是因为星系存在着巨大的空间直径，这一空间直径产生了一个视线夹角，这个视线夹角遮挡了后面所有夹角以内的星系的光线到达地球，因此从这一点来说，无论宇宙星系是有限的还是无限的，地球所接受到宇宙的可见光的总数量都是有限的，根本不可能像一些人所认为的那样，宇宙会有无限多的光点终结于地球。但为了更能说明问题，我们还是假设宇宙所有星系的光线都能照到地球吧！有了这些假想认识后，下面的解析就简单了。

现假设从这一平面间隙可见的星系与地球的距离分别是：

R1=R，R2=2R1，R3=3R1，….Rn=nR1…。

又假设离地球最近的第一个星系（以最亮的仙女座星系M31为例）照射到我们地球上的视亮度为：P1，其后面星系照射到地球上的光亮度（或视亮度）分别为：P2，P3，P4…Pn。

从假设得知 R=R2/2=R3/3 …=Rn/n

根据物理学光亮度的传播衰弱原理，得如下关系：

P2=P1R2/（2R）2=P1/22 ，

P3=P1R2/（3R）2=P1/32…，

Pn=P1R2/（nR）2=P1/n2， （1）式

（1）式中n为大于零小于无穷的整数，Rn为第n个星系至观测点（或地球）的距离，Pn为第n个星系给地球的视亮度。（1）式说明：同等星系的视亮度之比等于它到地球的距离平方之比，当n足够大或星系足够远时，星系的视亮度趋于零。这是基本的光学常识，也是我们解决问题的基本物理学原理。

根据以上分析，我们于是求得一个星系间隙所对应的宇宙天区的无穷多个星系照射到地球的总光亮度P，为：

P=P1+P2+P3…Pn （2）式

由（1）式代入（2）式得：

P=P1（1+1/22+1/32…+1/n2） （3）式

当n→∞时数列

（1+1/22+1/32…+1/n2）→2

所以（3）式即有不等式：P≤2P1 （4）式

将（2）式代入（4）式又有：P1≥P2+P3+P4…Pn （5）式

（4）式P≤2P1和（5）P1≥P2+P3+P4…Pn

式是两个极为重要的结果，这两个结果说明了如下几个问题：

一、（4）式中P为两个邻近星系间隙对应的天区的星系的视亮度总合，P1为我们假设的离地球最近也最亮的星系（我们以仙女座星系为对比）视亮度。这是个令人吃惊的结果，它意味着一个星系间隙所对应天区的n个（或无穷个）星系照射到地球的总合视亮度还不足一个邻近星系的视亮度的两倍，即在一个观察视向天区上，整个宇宙给观察者看到的亮度还没有两个相当于仙女座星系那样的亮度！

二、（5）式还说明，任何一个更接近地球的星系的视亮度大于它后面对应天区的所有星系视亮度的总合！也就等于是说，前面一个星系的亮度大于后面整个宇宙星空亮度的总和！我们是否感到宇宙的明亮取决于邻近星系，而不取决于后面宇宙星系的多与少或有限与无限！从直观感觉而言，离我们最近也最亮的仙女座星系及周边空间给我们的亮度非常黑暗，更不用说那些遥远的只有不足一个星系亮度的宇宙空间了！这两个不等式对于从理论上解决“天空为什么是黑的”问题将具有决定性的意义。

三、人的视觉是以方向片区的亮度分别感受的，而不是以整个宇宙的集合亮度感受的，只要人感到宇宙每一方向片区都不明亮，则对整个宇宙空间的感觉也不会明亮。因此我们只需证明宇宙的一个方向是黑暗的，也就证明了整个宇宙也是黑暗的，显然（4）式足以说明空间的任一片区是黑暗的；

四、也许会有人认为，以上（4）式和（5）式所包括的也仅是于可见星系的亮度，而那些未见星系或被遮挡的星系的亮度却未包括在内或未能说明，关于这个问题我们的解释是这样的：我们所能见到的星系（例如仙女座星系）的视亮度应是本身亮度和宇宙总星系亮度（包括被遮挡星系亮度）在它本身体现的总合，即使那些被遮挡的星系有对宇宙可见星系增加亮度的可能，但己被可见星系的亮度包括在内，因此（4）式和（5）式所计算的可见星系的亮度，实际上己包括了可见星系本身的视亮度和不可见（或被遮挡）星系所增加的亮度。到此为止，我们实际上己完成了“宇宙空间为什么是黑的”问题即奥伯斯佯谬问题的解答，但我们还是继续探讨整个宇宙空间究竟给地球多少光亮度。

首先我们看地球（或银河系）周边最多可容纳多少个邻近星系的间隙和对应的天区呢？并且宇宙总共向地球供给了多少亮度？这个问题我们只能按照假定的理想状态来回答。

现我们假定地球周边空间充满了像仙女座（M31）这样特别明亮的星系（这比假想无穷的宇宙空间充满无限暗淡的星系更有说服力），仙女座星系的半径为10万光年，视向圆面积约为3.14×10×10=314万平方光年，以及距离地球300万光年，依此计算（4×3.14×3002/3.14×102=3600），在距离地球300萬光年的宇宙空间球面上，也至多能容纳M=3600多个诸如像仙女座这样大小的星系。根据我们的计算（计算不复杂，读者也可计算），这个球面上有3600个星系就应该有3600x3/2=5400个视间隙。

（4）式P<2P1说明，在地球上观测一个星系间隙的视亮度小于两个邻近星系的视亮度，而代表5400个视间隙给地球的总光亮度应为：

P总<5400X2P1=10800P1。

这等于是说整个宇宙给地球的总亮度P总之和还不如10800个仙女座星系的亮度P1。那么一个仙女座星系给予我们的光亮又是多少呢？我们可根据计算和目测得知，它仅相当于离我们最近的（4.3光年）一颗恒星的亮度的几份之一，如此算来，整个宇宙（除银河系外）才有相当于几千颗微弱的恒星视光亮在照射我们地球，我们能感到地球眼前的天空是明亮的吗，我们又能感到那遥远宇宙的天空背景是明亮的吗？显然不能。我们这样解说读者会更明白，即当你在一个满天星星但无月亮的夜晚，也许还是感觉到天空的黑暗，但这种黑暗的夜晚所存在的微弱光亮，也并不主要是由河外星系所给予的，而主要是由银河系内亿万个恒星的光亮所提供的，银河系给予我们的光亮已是整个宇宙所给予的光亮的数万万倍，可想而知，假如我们关闭银河系内所有恒星的光亮，而仅仅依靠宇宙遥远星系的微弱光亮，那么天空的黑暗程度将是难以形容的。

以上分析充分说明“天空为什么是黑的”问题的根本原因在于：

第一，由于星系之间的间距非常遥远，星系的光亮甚至不能照亮本身所在的空间，特别是地球观看它的亮度与它的距离平方成反比，这就使得前面与后面的星系产生一个巨大的亮度级差，这个巨大的亮度级差导致排列在后面的星系的可见光迅速减弱到人的视觉范围以外，即使理论上假定宇宙空间是无限大的，星系是无穷多的，而且也有无穷多的视觉不到的星系光信号照射到地球，但整个宇宙的视亮度总和也还是小于邻近星系亮度的二倍，这是从数理原理上得到的结果，而实际目测最亮和最近的仙女座星系及其周边空间的亮度要比假设的亮度更微弱更黑暗，可想而知，整个宇宙的黑暗是在所难免的。

第二，实际上宇宙也不可能有无穷多个星系的光信号照射到地球，其原因有两个：一是星系对星系的相互遮挡，所有星系视线夹角内的星系光线是不可能到达地球的；二是天文科学探测表明，宇宙不发光的星系物质很多，可观察得到的发光星系还不到估计星系的十分之一，这意味着大量的不发光星系不仅遮挡了星系的可见光线，而且也吸收星系的可见光。这两大原因加剧了理想状态下本来就不明亮的宇宙更黑暗。

第三，宇宙的透明性也是宇宙黑暗的另一种原因，因为宇宙空间完全没有反射可见光的尘埃和背景，所以除了可见星系本身外，包括那些横穿空间的可见光我们都是不可见的。

以上三个原因根本上注定了宇宙天空就是黑暗的，宇宙天空的黑暗并非与宇宙的有限与无限性相关，也并非与大爆炸宇宙的模式相关，而是与宇宙可见光的微弱和人对可见光有限的视觉能力相关。以人的视觉而言，200万光年以外的天体基本上都是黑暗的，而以天文望远镜而言，数亿光年以外的可见天体之间就有许多黑暗的空隙，但若以射电望远镜而言，这些黑暗的空隙却充满了可探测的星系，宇宙几乎不存在间隙，充滿了星系的光辐射，空间似乎是明亮的，黑暗只是相对可见光或相对人的视觉而言，这就是我们对“天空为什么是黑的”问题的根本解释。当然这一解释只是说明宇宙的黑暗与宇宙的有限性和无限性无关，并不是说明宇宙就一定是无限的，也不是说明宇宙有限性是不可能的。但要证明宇宙的有限性和宇宙起源于一次大爆炸，人们只能寻找别的理由！

六、宇宙星系引力平衡的数理解释

宇宙星系为什么能保持引力平衡而不会粘连在一起的问题与“宇宙为什么黑暗”的问题一样，都是天文学的大难题，长期以来一直困惑人们，也正是这一问题得不到正确的理解，所以也被大爆宇宙论者和宇宙膨胀论者所利用。我们可以从许多天文书刊资料上看到，许多坚持宇宙大爆炸和宇宙膨胀观点的科学家就曾在此问题上嘲讽过代表稳恒态宇宙模型观点的著名科学家牛顿，他们认为，稳恒态的宇宙模型（其实也是宇宙星系无限性模型）无法解释星系为什么不相互吸引而粘连在一起的问题，面对这一问题牛顿及他科学家都哑口无言了。从此看来这个神秘的问题关系到宇宙的存在方式和人们所建立的宇宙模型！事实上大爆炸宇宙论者对于宇宙星系引力不平衡的看法也仅是一种猜想，同样拿不出肯定性的证据！

现在这个神秘的猜想我们终于可以破解了！也就是无限宇宙星系的引力是否平衡的问题我们已经找到了解释的数理答案！这一答案的结果是：致使宇宙星系独立存在的力平衡有两种，一种是当宇宙无限大时的星系之间的引力是平衡的，另一种是宇宙从物质粒子到恒星和星系都存在能量空间，這种能量空间是按能量比例关系独立存在的。

物质存在能量空间和能量比例关系是本作者的重要发现，这对探讨物质结构和宇宙存在模型具有重要意义。欢迎读者详见下篇文章《宇宙力与物质引力》。

下面我们首先证明当宇宙无限大时的星系之间的引力是平衡的，证明方法与证明奥伯期斯佯谬问题的方法是基本相似的！所不同的是一个为可见的光，而另一个为不可见的力！

为了证明这一答案，在此，我们就暂假想宇宙是无限大的，星系是无限多的状态来讨论宇宙星系的引力平衡问题。要解答这一问题并不很复杂，但也并不很简单，它是一个天体力学的平衡问题，关键点在于我们必须了解一个天体力学原理的要点：那就是星系引力（本人在《论宇宙力与物质引力》一文中将引力又称为宇宙力）的衰弱与光传递的衰弱是一样的，即：任一点的引力强度（或光强度）与星系距离的平方成反比！这一原理是证明问题最基本的依据！

在以上解答奥伯斯佯谬问题中，我们得到光衰减的等式：

P3=P1R2/（3R）2=P1/32…，

Pn=P1R2/（nR）2=P1/n2 （1）式

根据引力衰减与光衰减原理相同的道理，我们将星系亮度P改为星系的引力F，即有：

F2=F1R2/（2R）2=F1/22 ，

F3=F1R2/（3R）2=F1/32…，

Fn=F1R2/（nR）2=F1/n2 （1）式

式中F1至Fn为第1个相邻星系至足够远的星系对参考星系的引力。

在以上（2）式、（4）和（5）式中有：

P=P1+P2+P3…Pn （2）式

P≤2P1 （4）式

P1≥P2+P3+P4…Pn （5）式 我们将总星系亮度P改为相邻星系至足够远的星系对参考星系的总引力F，则同样会有：

F=F1+F2+F3…Fn （2）式

F≤2F1 （4）式

F1≥F2+F3+F4…Fn （5）式

我们对以上3个参数表达式作如下解析：

一、设宇宙是无穷大的，星系足够多的，当宇宙星系数趋于很大时，则宇宙每一星系的后面都受到相同的来自宇宙的（从后一星系起至无穷远的星系）力F，F=F1+F2+F3…Fn，这个来自宇宙的力F我们称为宇宙力，是每一星系都受到的力，也是两个邻近星系相互分离的力！

二、宇宙力F的大小区间为：

F1+F2+F3…Fn≤F≤2F1

（F1≥F2+F3+F4…Fn）

至少是F1≤F≤2F1

如果不考虑星系质量上的差异，则理论上，任意两个邻近星的引力（其实是F1）应小于或等于宇宙力F，即F1≤F。但无论两邻近星系的引力是否小于或等于宇宙力，由于宇宙星系每一星系所受到的宇宙力F是恒等不变的，所以无限宇宙星系与星系之间的引力理论上是平衡的，是可能保持相互独立状态的！除宇宙力之外，星系本身还存在能量膨胀力产生的能量空间，这也是星系保持间距和独立状态的另一个重要因素！我们将在下篇文章《论宇宙的共性与极场旋转宇宙模式》中详谈。

既然宇宙星系是有限的，宇宙的存在方式究竟又是怎样的呢？这是我们在第三篇文章《论宇宙的共性与极场旋转宇宙模式》中详谈。

七、宇宙星系总数与宇宙模型的关系

宇宙星系物质的总量及密度的估算问题，是一个关系到宇宙膨胀与收缩、有穷与无穷的问题，也是一个关系到大爆炸宇宙存在与否的根本性问题。人们通过天文射电望远镜观测宣称，宇宙空间大约有1000亿个星系。如果这一观测结果属实的话，那么我们认为这是个与大爆炸宇宙模型无关的数据，即是说，如果人们可以观测到宇宙空间如此多的星系的话，那么始于一次的大爆炸宇宙模型将是不成立的，反而言之，如果大爆炸宇宙模型成立的话，那么无论人们观测技术多么先进也不可能观测到如此多的星系，为什么呢？我们可以通过以下简明的数学模型推算来说明这个问题。

我们首先假设一个理想密集状态的宇宙星系分布模型：

a.假设大爆炸宇宙各个星系的直径和质量基本均等，并相对于宇宙任何空间的分布是基本均匀的，即星系与星系的中心间距是大致相等或理想状态的。

b.假设宇宙星系的最小中心间距为r，又假想以地球为中心的宇宙空间上分别存在有半径为r，2r，3r，…nr（n为宇宙半径除以r）的球面，且每个球的表面积分别是：

4πr2，4π（2r）2， 4π（3r）2…，4π（nr）2。

C.假设在这n个球面上布满了最小中心间距为r（显然球面间距等于星系中心间距）的星系，各个星系间距所占有的球面面积均为：S，显然这些星系间距占有的球面平均面积都大于r2，即S>r2。理论上认为，球面上有多少个星系就应有多少个均等的星系間距和间距球面。

于是我们得到宇宙n个球面的分别球面积为：

4πr2，4π（2r）2，4π（3r）2…，4π（nr）2

每个球面分布的星系数为：

4πr2/S，4π（2r）2/S，4π（3r）2/S…，4π（nr）2/S

大爆炸宇宙星系的总数为：

М=4πr2（1/S+22/S+32/S…+n2/S）

因为S>r2

所以有М<4πr2（1/r2+22/r2+32/r2…+n2/r2）=4π（1+22+32+…n2）

由于数列（1+22+32+…n2）=n（n+1）（2n+1）/6

所以有不等式：М<4πn（n+1）（2n+1）/6 （1）式

（1）式中М为大爆炸宇宙空间可容纳的星系总数，n等于宇宙半径除以星系间距r，n实际上又是大爆炸宇宙空间可容纳的球面层数。如果设宇宙年龄为150亿年，则宇宙实际最大直径不超过D=150亿光年，于是有：n=D/2/r=150亿光年/2r=75亿光年/r。

我们从大爆炸宇宙模型的基本原理和对星系间距的研究中知道，宇宙星系与星系以及恒星和恒星之间要保持引力平衡的平均距离至少要大于直径的20倍以上，如据说最近的仙女座星系的距离就为300万光年以上，因此设定300万光年为宇宙星系的最小平均距离是具有说服力的，而且天文观测实际也达不到这一密度。现假设星系与星系的中心距最小为：

r=300万光年。于是有：n=D/2r=150亿光年/2X300万光年二2500。

根据（1）式得： М<4π（1+22+32+…25002）≈650亿

这就是说大爆炸宇宙空间可容纳的星系总数М小于650亿个，但这是人类只能推测而不可能观测的大爆炸宇宙空间的星系总数。如果按照人类对大爆炸宇宙的最大观测半径50亿光年（我们在上篇文章中已证明了的）计算得：n==50亿光年/300万光年=1666

М<4π（1+22+32+…16662）≈194亿

以上两个数据（65O亿和194亿）说明几个问题：

1、人类对大爆炸宇宙观测半径范围内的宇宙星系总数小于194亿个，或者是说人类理论上可观测到的大爆炸宇宙星系数至多为194亿个星系。

2、以上两个数字是我们假设宇宙星系在最小的间距或最大的密度分布条件下求得的，即使人类可以看到大爆炸宇宙的边缘，星系总量也小于650亿个，更何况星系密度不可能有如此之大，光传原理也不允许人类的观测极限达到大爆炸宇宙的边缘。此外如按照大爆炸理论或哈勃常数，离地球逾远，星系逾稀疏，从这一意义上说，大爆炸宇宙实际拥有的星系数要比我们假想模型的星系数少很多，因此，人们认为己观测到的大爆炸宇宙空间有1000亿个星系的说法与大爆炸宇宙理论是相矛盾的，人们所观测到的1000亿个星系可能就不在大爆炸宇宙空间之内，而可能在其它宇宙模型的宇宙空间之内！

3、从天文射电望远镜观测到的宇宙星系数量和密度不仅是很大的，而且是各向对称同性的，或各向分布一致的。这一观测结果恰恰证明大爆炸宇宙模型不成立，因为我们在上篇文章中就己证明，只要星系是始于一点的大爆炸宇宙而来的，宇宙星系的速度和质量分布就不可能是各向同性的！而应该是各向异性的，否则地球就会成为大爆炸宇宙的中心，静止不动，这显然行不通！

4、我们假定的星系间距300万光年是很小的，星系密度是很大的，星系间距与星系直径之比才数十倍，例如银河系到仙女座星系的间距才300多万光年，人们已经认为有相互吸引的迹象了，显然如果整个宇宙都是这样的间距和密度的话，那么不仅大爆炸宇宙相互引力难以平衡，而且所假定的星系间距由于过密，将使观测距离大大缩小，因为观测距离与星系密度成反比。由此意义可见，实际天文观测到的1000亿个星系的数据恰好证明大爆炸宇宙模型的不可信。

八、宇宙星系物质的离合问题

为了解决宇宙的引力问题，大爆炸宇宙论者提出了“宇宙要么膨胀，要么收缩”的论点和宇宙源于一次始于一点的大爆炸模型，照此模型原理理解，密度无穷大、空间无穷小的宇宙在大爆炸后，宇宙物质向外（一个开放的宇宙空间）高速度（近光速）膨胀分离而去。显然，造成宇宙膨胀分离的有两种力量：一是物质能量的膨胀力，二是物质质量本身的惯性力（我们在《论哈勃常数及其宇宙时空的观测界限》一文中已有论述）。我们应当承认，大爆炸宇宙学说利用大爆炸能量和质量所产生的膨胀力和惯性力去解决万有引力问题是整个学说中最成功的方面，但问题是从现实的宇宙看，宇宙的能量和质量是巨大的，可以想象大爆炸当时所产生的这两种力肯定也是巨大的，以至于相比之下万有引力几乎可以忽略不计。万有引力这种种很弱小的力根本不可能抗衡物质能量的膨胀力和质量的惯性力，即不可能在开始更不可能在后来改变高速膨胀（近光速）的物质运动状态，如果可能的话，那么大爆炸后不久膨胀就应该停止了。既然这种可能性不存在，而后来为什么宇宙不久又重新组合形成恒星、星系以及星系团、超星系团甚至物质长城？并且这种组合不是局部的而是整个宇宙的普遍现象？这就使人对宇宙大爆炸的高速（近光速）膨胀产生怀疑，特别是对那些至今仍以超光速膨胀的遥远星系和星系团的形成就更不可信，稍有一点经典力学知识的人绝不相信，高速膨胀分离的物质能够组成恒星和星系，即使可能组成星系，也不可能组成星系群或星系团，因为星系的惯性力比大爆炸宇宙物质的惯性力更大更不容易改变，星系要组成新的相对运动体系（星系团或群）是没有支持依据的。

如果宇宙物质真的有能力组合成新的物质体系（恒星、星系、星系群、星系团、物质长城等），说明宇宙总的膨胀能量被万有引力消耗和减弱了，或万有引力已经大于了物质能量的膨胀力和质量的惯性力，宇宙的膨胀应该受到抑制和减慢，宇宙早就可能收缩。但人们通过星系光谱线红移现象分析又认为，几乎所有星系的膨胀分离不仅没有停止反而仍在加速（例如我们所在的银河系星系团的大部分星系也被认为正在远离我们）。为什么已经形成的星系团和星系群又重新要分崩离析呢？既要分离又要结合在一起，既要结合在一起又要重新分离，这不符合事物变化的规律和逻辑，因为星系组成星系团和星系群是星系相互作用力或万有引力大于宇宙外力的一种结果，也是星系群体相互运动和影响的一种稳定形式，如果大爆炸宇宙的膨胀分离力量要大于星系的相互作用力的话，也只能是在星系团形成之前的事情，而不可能是在之后的事情，否则大爆炸宇宙模型所描述的宇宙就只能是随心所欲的东西。

九、宇宙物质密度与空间密度的矛盾问题

大爆炸宇宙论者认为，大爆炸宇宙的始点是质量密度无穷大而空间体积无穷小的点，而这一点就是失去物理学意义和数学定义的奇點，初听起来奇点问题似乎是大爆炸宇宙模型的数理难题，但认真分析这一观点并不成立，大爆炸宇宙模型并不存在数理奇点的问题，人们之所以得出奇点问题的结论，是因为人们有一种不符合大爆炸宇宙理论本身逻辑的思维方式，即人们首先固定了一个无限大的宇宙空间的存在，然后再想象宇宙物质在无限大的空间内单独产生或存在，把时空和物质两个概念分别开来理解，这样在宇宙大爆炸后就不再考虑宇宙时空的密度和长度的变化，而只考虑大爆炸后宇宙物质的体积和密度的变化，这种矛盾的思维方式是导致大爆炸宇宙模型存在物质和能量（不含空间）数理奇点的原因。

事实上大爆炸宇宙论既然认为宇宙的膨胀是空间和时间的共同膨胀，就必须认为宇宙物质密度是相对于宇宙空间而言的，当大爆炸宇宙膨胀时，宇宙时空与宇宙物质同时按比例膨胀和变化，这种膨胀和变化比例应是不变的常量。既然大爆炸宇宙物质是有限的常量，也应该认为宇宙时空也是有限的常量，而不应该开始是无限小的无理量，而后来又变为无限大的无理量。更清楚一点说，大爆炸宇宙始点的物质质量与空间体积量之比即物质密度，应该是常量与常量之比而不是常量与无穷小量之比。既是常量之比也应恒等于常量。按照这一逻辑推理，如果假想当宇宙时空和宇宙物质被同时无限压缩时，我们就可认为，现今的宇宙物质密度或时空密度就等于宇宙大爆炸时的密度。而据天文观测结果表明，现今的宇宙物质质量密度和能量密度并不大，如果按照这样一个常量去推测大爆炸宇宙的始点，宇宙根本不存在能量无穷大和空间无穷小的数理奇点问题，也不可能发生像人们所猜测的那种猛烈的宇宙大爆炸。所谓的数学奇点问题其实是人们故弄玄虚作茧自缠的问题，真正大爆炸宇宙模型的问题并不出在所谓的数学奇点上，而出在基本原理的逻辑概念上。

十、大爆炸宇宙模型总的存在问题

归纳上文和本文的研讨分析，我们认为大爆炸宇宙学说及模型存在如下几大问题：

第一、按照哈勃定律，离地球越远的星系退行速度越快，于是就得到离地球越近的星系密度越大，越远越疏的结论，地球似乎成了宇宙膨胀的中心，当大爆炸宇宙周边在以超光速膨胀时地球却相对静止不动，这一定律显然与宇宙大爆炸原理和逻辑不符。更令人费解的是，哈勃常数（关系式）与哈勃定律所表述的膨胀意义是矛盾的，因为哈勃定律所指的是星系在远离地球，而哈勃常数（关系式）所描述的是地球在远离星系！

第二、理论上，大爆炸宇宙的物质密度和退行速度的分布一定是不均匀和不对称的，即各向异性的，但天文观测的结果却是宇宙物质的分布基本均匀和对称的，即各向异性的，这与大爆炸宇宙模型的基本原理逻辑是相矛盾的，也就是说大爆炸宇宙模型不能解释现实宇宙的各向同性或对称性问题。

第三、由于光信号的传递需要时间，宇宙的高速退行远离必然导致遥远古老的星系发现的不可能性，但事实上人们却发现了光年数比宇宙年龄数更大的遥远星系，这与基本的光学传递原理不能不是一个严重的矛盾。

第四、高速膨胀的大爆炸宇宙学说认为星系远离我们与我们远离星系的观测感觉是一样的，即在两个不同的坐标系上的观测结果完全一样，两种宇宙星系的光谱线都是红移的，这不符合相对性原理和光速不变性的物理学逻辑。

第五、大爆炸宇宙论者认为宇宙在无止境的、开放性的空间膨胀，实际上是认为宇宙物质是有限的，而宇宙空间是无限的，这种学说观点的问题在于，无限膨胀的空间从何而来？有限的物质又从何而来？宇宙空间能否跟随宇宙物质一同膨胀？如果能，那么空间之外是什么？如果不能，那么空间岂不是先于物质存在？如果宇宙空间先于宇宙物质存在那么始于一次源于一点的宇宙学说又有何意义？

第六、大爆炸宇宙模型所提供的理由依据是以宏观具体的现象为基础的，而这些具体的理由依据所要解释说明的是宇宙学的抽象理念，而这些抽象理念在现有的宇宙物理学中都未曾经过理论和实践的验证，例如超光速、超高温、能量无穷大和空间无穷小、数理奇点以及宇宙的有限性等等，因此要以宏观具体的“理由依据”去验证宇宙的抽象理念这本身就有问题，更何况那些以为是的“理由依据”与最基本的数理原理和逻辑都矛盾重重，解释不清。

总而言之，大爆炸宇宙模型存在不少的缺陷和不足方面，甚至存在低级的数理错误，所以说大爆炸宇宙学说及模型是不成熟的，但该学说及模型对于宇宙学的深化研究还是有很大贡献价值的，首先它的理论探讨给予宇宙学的研究太多启示和联想，其次我们在研究该模型的过程中得到很多重要的发现和成果，这为日后建立新的宇宙学理论和宇宙模型提供了宝贵的借鉴。

关于宇宙的新模型和宇宙的新理念，我们将在下篇文章《论宇宙的共性与极场旋转宇宙模式》中会有详细的论述，欢迎读者关注和参与讨论。