宇宙论文参考文献

获得诺贝尔物理学奖的皮布尔斯，他的《物理宇宙学原理》作已成为领域内的标准参考文献。

皮布尔斯的《物理宇宙学》《宇宙的大尺度结构》《物理宇宙学原理》这三本著作已经成为了领域内的标准参考文献。

皮布尔斯研究成果

1、皮布尔斯在创新基本观念方面有着很长的记录，之后被其他科学家进行了广泛的研究。例如，在1987年，他提出了用于早期宇宙发展的原始等曲率重子模型。同样，皮布尔斯在1970年代初期为建立暗物质问题做出了贡献。他还因Ostriker-Peebles标准而闻名，该标准与银河系形成的稳定性有关。

2、皮布尔斯为大爆炸模型做出了许多重要的贡献。与狄克等人一起（在乔治·加莫夫，拉尔夫·A·阿尔弗和罗伯特·C·赫尔曼之后近二十年），他预测了宇宙微波背景辐射。在为大爆炸核合成、暗物质和暗能量做出重大贡献的同时，他还是1970年代宇宙结构形成理论的主要先驱。

3、在皮布尔斯的书《物理宇宙学原理》 中，他根据各向同性宇宙背景辐射表示了宇宙中任何地方的速度的首选参考系，这与先前的模型有所不同，但他认为这并不违反相对论。

阶度宇宙空间理论

一、真空与时空扭曲

古希腊学家德谟克利特认为，空间是无物的“虚空”，原子在“虚空”中运动。这些没有物质的空间的观念，同时也就包含了没有物质的时间的观念，而且“虚空”、或“真空”同样经历着时间的流逝过程。这种观点发展到16世纪中期，被牛顿进一步理论化。牛顿认为，时间是和物质运动无关，绝对均匀流逝的纯粹的持续性；空间是和物质相脱离的绝对虚空的框框，物质可以充塞其中，但空间本身却是永远静止不动、固定不变的。

在牛顿的绝对时空观中，时间和空间是两个独立的观念，彼此之间没有联系，分别具有绝对性；且时间与空间的度量与惯性参照系的运动状态无关，同一物体在不同惯性参照系中观察到的运动学量（如坐标、速度）可通过伽利略变换而互相联系。

宇宙存在没有物质的绝对的“虚空”、或“真空”吗？时间究竟是什么？时间是与物质、或空间相对独立的绝对存在？空间能够绝对地静止、永远不变不动？

19世纪， 奥地利物理学家、心理学家、哲学家 恩斯特·马赫提出：时间和空间的几何不能先验地给定，而应当由物质及其运动所决定——爱因斯坦称之为马赫原理。爱因斯坦曾宣称，因为马赫思想的影响和启发，所以创建了相对论。

狭义相对论中，爱因斯坦论述因为观测位置不同导致的距离不等形成的对于同一事物变化同时性判断的相对性，并设定真空中光速c不变，由此推论出以光学测量仪器测定量杆物体静止时和运动时长度的不一致的尺缩效应，和运动中计时钟表的钟慢效应，建立不同参考系基于洛伦茨变换运动的相对论理论学说。在广义相对论中，爱因斯坦则提出了引力场和时空扭曲的全新观念，并由此论断，引力是时空扭曲的结果。

可是，我们同样要问：存在完全没有任何物质的真空吗？爱因斯坦、或人类迄今探测到过完全没有任何物质的真空吗？那么，爱因斯坦设定的真空中光速c不变条件的理论、或现实意义是什么呢？固然因为人类以光学仪器测量运动中的量杆长度会因为量杆运动速度与光速的相对值而影响最终的测量结果，但是，人们因此测量的相对结果能够决定、或就是量杆物体的绝对长度吗？时间是什么？一座时钟时针运转的快慢能够决定时间的快慢吗？那么，地球上那么多有快有慢的时钟，它们是不是都因此扭曲了宇宙的时空呢？

二、宇宙与空间的物质基础

在我国古代，宇指代空间，宙指代时间。在外国及至现代物理学也将宇宙视为所有的空间和时间及其内涵，统称为时空。所以，古今中外，无论是世俗民间、还是科学理论界，都似乎笃定地相信，时间和空间是对等、相同层级（或性质）的存在，所以，以空间和时间构成的时空的所谓“时空扭曲”为基础的爱因斯坦广义相对论才会在当今现代物理科学界广泛流行。

在《探究第一推动力与宇宙能量之源》的文章中，我们讨论了物质的质量和运动的两种根本属性，并基于它们阐述了力只是物体运动的动量线性传递的外部表现，而能量则是物体运动的动量离散性传递的外部表现；而且，因为不同的特征空间构成物质特性决定着处于其中相对独立的物质体相互作用的机制和方式，这样也就形成了所谓的万有引力、强相互作用力、电磁力等不同的力的形式，以及化学能、核能、电能等不同能量形式。

更进一步推论，我们认为，暗物质是客观存在的，电磁场就是暗物质一定形式的运动形成的特征空间；时间则只是人类以地球自转、及其绕太阳公转的运动过程，衡量人类生命及其它事物的发展变化过程的工具。所以，所谓空间、或宇宙，是、且仅只是不停运动着的物质的绝对实体存在的呈现；宇宙里面、或宇宙之外都并不存在完全没有任何物质的绝对的真空空间、或虚空；也没有与绝对存在的物质构成的空间相对应，具有完全独立性的所谓“时间”事物的绝对实体形式的存在。所谓“过去”，只是人类意识中关于自身及其它事物已经发生的变化过程的记忆，未来则只是人类意识关于自身及其它事物未来变化过程的推理和畅想。

基于宇宙是、且仅只是具有质量和运动两种根本属性的物质和暗物质构成的空间呈现这样极简宇宙理念的认知，并理解了在不同特征空间中物质的运动和相互作用会具有相应不同机制和外部表现的事实，我们不仅能够揭开困扰人类几千年的不同形式作用力、和所有形式能量的共同本质，而且能够完全规避、摒除一些陈规浅见和毫无必要的人为设定的误导与干扰，推动物理科学理论研究朝向正确的方向发展。

比如，既然所有的作用力都是物体相互的辐射和吸收在相应特征空间压强作用挤压下相互靠近运动的表现，传递各种作用力的就是构成相应特征空间的基础物质本身，并不需要、也不存在特定的传递万有引力的引力子、或传递其他作用力的物质粒子；而且，电磁场就是暗物质空间，电磁力即是暗物质粒子运动形成的作用力，那么，我们就完全没有必要引入、或设定所谓的时空扭曲，以及引力场和引力波的存在。这样，我们就可以心无旁骛地针对性的研究因为太阳核反应喷射物质和辐射导致太阳系空间物质构成状况的变化促使太阳系空间压强的变化，以及太阳与包括地球在内天体相互辐射和吸收的变化，共同作用推动太阳系过去、现在和未来演化的趋势，探究地球及人类的未来。

再比如，既然空间就是物质绝对存在的呈现，并不存在完全没有物质的真空、或虚空，而且，因为物质绝对运动的属性，所以，可以推断，不可能存在物质分布绝对均匀的空间。又因为人类认知、定义的“时间”事物并不是与物质相同性质的绝对存在，所以也就并不可能存在所谓的时空扭曲，只有不同区域空间构成物质的疏密之别。那么，我们关于“真空中光速不变”的设定，只可以解读为，在人类迄今探知的相对均匀的星际宇宙空间中，光速才可以人为设定相对稳定不变量值，以便人类作相关的科学研究。这样我们也就能够理解，在水中、大气空间、太阳球体附近光速和运动路线的各种不同和变化，以及现代量子力学中“量子纠缠”状态的超光速现象。因为它们分别处于不同的特征空间，或者我们可以这样表述，因为它们分别处于由不同物质构成的不同阶、不同维度的阶度空间，所以光的速度和运动路径才会发生改变，表现出不一样。

而且，既然宇宙空间就是物质存在的表现，宇宙间并不存在没有物质的绝对真空，那么，我们完全可以推论判断，光子在空间的高速运动的本质，是、且只能够是通过光子物质的传动实现。就像桌球上的母球击打目标球后，母球替代了目标球的位置，目标球则代替母球继续运动；当球桌上有许多目标球时，一个母球击出之后，可以同时击到两个目标球，这两个目标球又分别可以碰撞其它的目标球，这样，在一个母球运动之后，也就会发生不同目标球的相互碰撞。基于这些事实和原理，我们也就能够理解，现代量子物理“双缝干涉”实验中，发射光子与自己干涉的客观事实真相：被发射光子同时激发的多个其它光子之间的相互干涉；以及光子波粒二象性的本质：光子传动置换相对位移、与绝对位移（关于这些内容，我们将会在《 量子物理的哲学基础及其理论完备性科学阐释 》暂定名>文章中作更详细的阐述）。

三、宇宙空间的“阶”与“度”

既然宇宙的本质是、且仅只是物质构成的空间各种演化结果的呈现，所谓时间，是、且仅只是物质运动演化形成事物、及其发展变化过程被人类意识反映，抽象定义的一种理念事物。而且，因为运动是物质的根本属性，由此，可以推想，构成任何区域空间的物质的数量必然始终处于变化之中，所以，宇宙空间不同区域存在物质数量多少的不同就会是它的基本特征。每一块区域宇宙空间是物质的绝对的、自然的存在，每一种状态也就是它的正常存在现象，所以，并不存在所谓“时空扭曲”、或“空间扭曲”，只存在空间物质的疏密之别。

宇宙空间是物质的整体的存在，相对于宇宙空间中任何相对独立的物质个体，空间则是直接决定其存在和活动范围的区域空间。

比如，对于构成一块石头的原子而言，作为实体的石头就是它们的存在空间；对于水中的鱼而言，水就是它们的存在空间；地球大气层则是人类等动、植物生命存在的空间；太阳系则是地球、金星等行星物体的存在空间，等等。

很显然，这样不同的空间状态、或区域空间，根本地是因为物质分布多少、稠密程度不同相应地呈现出的不同空间层次特征。而且也非常显然，因为不同的空间状态、或特征空间中物质构成、分布结构的不同，决定着处于其中相对独立的物质个体运动和相互作用的机制、方式的不同。比如，鱼和虾等生命体在水空间中的游动，人类和其他动物在地球大气空间的走动和跑动，在太阳系空间中，地球、水星等物体围绕太阳的公转运动等等。而且，在 《探究第一推动力与宇宙能量之源》的文章中，我们已经阐述，因为在不同的特征空间中空间物质形成的相应空间压强的作用，与其中相对独立物质个体辐射、吸收机制共同作用，形成被称之为万有引力、强相互作用力、电磁力等作用力形式；以及，不同物质的混合（或添加催化剂）形成特定的物质空间，在这样的特征空间中物质相互作用产生化学能。

那么，鉴于空间物质分布呈现出清晰的层次性状态特征，并决定着相应不同的物质运动形式，所以，我们有必要对于这样的空间状况做出一种抽象的理论定义、区分，以便于科学研究。

比如，如果以人类为研究考察的基础参照，那么，人类直接依赖据以生存的地球大气空间，我们可以定义为一阶（或基态阶）空间；因为地球是依赖于太阳系空间存在，那么，太阳系是人类存在的更高阶的二阶（或相态阶）空间；太阳系又是存在于银河系空间，那么，银河系则是人类存在的三阶（或泛态阶）空间；以此类推，显物质空间和暗物质空间则分别是人类存在的四阶（或显态阶）空间、五阶（或玄态阶）空间。

在大气空间——人类存在的基态阶空间，又有各种水空间、地下空间、房屋空间、高海拔大气空间等，这些相互平行地被包含存在于基态阶空间的特征空间，我们可以定义为“度空间”。因为构成这样不同度空间的物质不同，也就直接地决定了处于其中的包括人类生命等物质个体的不同运动的特征。

比如地球上一块石头，对于构成该石头的物质分子，石头就是物质分子的基态阶空间，地球大气空间则是它的二阶（相态阶）空间，以此类推。如果将这块石头投放于地球上一个超高温的熔炉，石头中的分子就会高速运动以至石头融化形成液体，这样的高炉对于石头物质分子就是它的二阶空间的一个度空间，在这样特殊的阶度空间也就决定了物质分子的相应运动形式；如果在石头融化的高温的熔炉中同时再投入其它也能够融化的物质，这样对于石头分子而言，其实就是构造形成了更高维的度空间，在这样更高维的阶度空间中因此又决定了石头物质分子的相应不同的运动，或者与其他物质相结合、或者气化、或者爆炸等。

依此分析，可以推论，无论是核反应、化学反应，还是现在高能物理的电子对撞机制造新粒子，其基本原理其实都是通过制备不同的阶度空间，通过不同的阶度空间决定的物质分子不同的运动，产生不同的相应结果。

现代量子物理研究的物理基础，同样也就是在量子级别的空间，因为各种原因导致量子空间不同阶度的变化，决定着微观量子相应不同的运动，最终表现出波函数坍缩、状态转变等量子力学的相应特征。

四、从亚里士多德到量子力学

我们都知道，亚里士多德并不认同德谟克利特“空间是无物的虚空，原子在虚空中运动”的观点，在他看来，如果人们倒空一个容器，那么又有别的物体如空气进入容器，没有空的位置，位置总是某物的位置；所以他认为，“大自然厌恶虚空”，而且他还认为，“离开事物而独立存在的运动是没有的”。[1]31

依据亚里士多德的理解，宇宙在空间上是无限的，空间由万物的形体占据，而构成宇宙的物质元素除了水、火、气、土之外，还有一种居于天空上层的“以太”物质元素。

不过，亚里士多德并没有具体讨论和探究以太物质性质和存在特征，所以在他那里以太只是一种假想物质。至17世纪，R.笛卡尔将亚里士多德的以太引入科学，并赋予它某种力学性质。笛卡尔以为，物体之间的所有作用力都必须通过某种中间媒介物质来传递，不存在任何超距作用。因此，空间不可能是空无所有的，它被以太这种媒介物质所充满。以太虽然不能为人的感官所感觉，但却能传递力的作用，如磁力和月球对潮汐的作用力 。

后来，因为提出光的波动说，R.胡克和C.惠更斯也认为，以太是荷载光波的媒介物质，且以太充满包括真空在内的全部空间，并能渗透到通常的物质之中。

牛顿虽然不同意胡克的光波动学说，但他也像笛卡尔一样反对超距作用并承认以太的存在。不过，在他看来，以太不一定是单一的物质，因而能传递各种作用，如产生电、磁和引力等不同的现象。牛顿也认为以太可以传播振动，但以太的振动不是光，因为光的波动学说（当时人们还不知道横波，光波被认为是和声波一样的纵波）不能解释今天 称为的光的偏振现象，也不能解释光的直线传播现象 。

1 8世纪，由于法国笛卡尔主义者拒绝引力的平方反比定律而使牛顿的追随者起来反对笛卡尔哲学体系，连同他倡导的以太论也在被反对之列。随着引力的平方反比定律在天体力学方面的成功以及探寻以太未获实际结果，使得超距作用观点得以流行。光的波动说也被放弃了，微粒说得到广泛的承认

然而到了19世纪，T.杨、A.菲涅耳、M.法拉第和J.麦克斯韦等科学家逐步发现光是一种波，而生活中的波大多需要传播介质（如声波的传递需要借助于空气，水波的传播借助于水等）。受经典力学思想影响，于是他们便假想宇宙到处都存在着一种称之为以太的物质，而正是这种物质在光的传播中起到了介质的作用。

可是再后来，著名的迈克尔逊-莫雷实验并没有证实存在以太拖曳影响光速的变化，该实验被当作了并不存在以太的证据。以及1905年爱因斯坦在《论动体的电动力学》一文的前言中说：“光以太’的引用将被证明是多余的”，他抛弃了以太说，认为光速不变是基本的原理，并以此为出发点之一创立了狭义相对论。

或许，因为著名物理学家洛伦茨虽然认为光速不变，但却相信以太存在，并不认可相对论。所以，1920年，爱因斯坦在莱顿大学做了一个“以太与相对论”的报告，试图调和相对论和以太论。他指出，狭义相对论虽然不需要以太的概念，但是并未否定以太，而根据广义相对论，空间具有物理性质，在这个意义上，以太是存在的。他甚至说，根据广义相对论，没有以太的空间是无法想像的。不过，爱因斯坦所说的“以太”其实是广义相对论中的度规场，并不具有物质性 。

1922年天文学家卡普坦（Jacobus Kapteyn）最早提出宇宙中可能存在“暗物质”。现代一些科学家一再通过各种的观测和计算证实，暗能量在宇宙中约占到73%，暗物质约占到23%，普通物质仅占到4%，预示着人们认识到的宇宙只占整个宇宙的4%。

2005年10月25日，李政道在清华大学演讲中 指出：21世纪初科学技术最大的谜是暗物质和暗能量。暗物质存在于人类已知的物质之外，人们知道它的存在，但不知道它是什么；它的构成也和人类已知的物质不同。

综合人类悠久文明史上包括以上众多著名和伟大思想家、科学家的理论和思想，和现代物理、天文科学的各项研究，尽管关于以太、或暗物质的特性还存在许多认知盲区、困惑，但是，完全可以确信，除了我们人类可以直接观测、探知的显物质空间，必定还存在有我们人类并不能直接观测、探知的由以太、或暗物质组构的更高层级、或更高维的阶度空间，而且，组构形成这样阶度空间的物质，也明显表现出人类至今尚不能认知的运动形式。

现代量子物理科学磅礴发展也客观、有力地证明，在非常微观的量子空间，微观量子的运动也非常显然地有着不同于常规、或宏观的物质空间中物质的运动形式和相互作用的机制。

这些能够佐证我们在这里建立“阶度宇宙空间理论”的科学理论的价值和现实的思想意义。

参考文献：

[1] 韩震 主编，2017：《西方哲学概论》，北京师范大学出版社。

[2] 百度百科：《以太词条》，作者， 曹昌祺 戴念祖

[3] 《中国大百科全书》（第二版） 物理学 词条：以太，中国大百科全书出版社，2009-07

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《物理宇宙学》、《宇宙的大尺度结构》、《物理宇宙学原理》这三本书已经成为了领域内标准参考文献。