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与物质质量成正比例。为研究空间运动过程，标定一个随空间运动的虚拟点p。则以质心为圆心过p点的同心球面的运动，就等价于同心球面所围空间被物质逐渐吸收消失所造成的运动。满足上述前提的空间运动的数学描述是：
gv= 4π h 2g （1）
其中gv为以体积度量的空间运动加速度（m3/s2），它不同于空间框架下有体积存量物质流体的匀加速过程描述方式。 t为空间消失的时间（sec）。h为物质系统内任意点距质心的距离（m）。g为相应距离点的线形加速度（m/s2）。在目前物理学观念中，重力加速度随距物质质心距离的平方反比变化，就是将gv转化为线形量表示的结果。
考虑物质表面具有特殊性，建立空间运动在物质表面的运动描述，由式（1）得到：
d2v/dt2=4π R 2 g0 （2）
其中，V 是过p点的同心球面所围空间以体积度量的数量（m3）。t是从边界开始记录的时间（sec）。g0是空间流入球体物质表面的最大线量速度（m/sec），等于物质表面最大加速度和一个时间量的乘积。R为物质球体的半径（m）。
对于上述物质与空间的运动体系，可表述为以点p为表征的空间流动的线速度，则其速度值是位置的函数。由
此解析空间运动速度、加速度与位置的关系可建立物质球体周围空间的理想流动方程。在空间任选点，距物质中心为h。以h为半径的空间球体体积V的改变写作线形表达形式代入式（1），并对时间微分得空间速度、空间加速度、物质的位置三者的关系为
h2g ＋ 2hν2 = R2g0 ︳h＞R （3）
其中g是任意选定点空间运动的线量加速度，v为该点空间运动的线量速度，g0是空间在物质球体表面运动的线量加速度，三者均指向质心。式（3）揭示了在物质系统系统中，任意选定点的空间运动速度、加速度都可以表示为空间位置的函数。即在任意选定的空间位置，都有相应的空间运动的速度、加速度数值。空间作为其自身的存在形式在其越过物质边界的瞬间将不复存在，因此当h=R时，空间的运动亦不复存在，其表述形式即空间运动速度为零。因此式（3）是一个间断函数，只在h＞R的范围内连续。空间在其流入物质内部后虽然作为空间的运动形式不存在了。但其具有物质属性的原因，作为物质仍然发挥着特殊的作用。式（3）是物质系统中空间运动的基本方程，揭示了空间运动的一般形式，而与目前物理学的内容相同。
建立了物质存在决定的空间运动场之后，以下研究空间运动场中的四种现象：
A。物质相对于运动空间静止的运动
空间与物质之间相对静止的含义是引入空间场的另外的物质与空间场自身相对于引起空间运动物质的质心两者的运动速度相等，即物质系统中物体p的运动完全等同于空间的运动。将式（1）积分，整理并用线量代替体积量可得：
h3 / t2= 3/2R2g0 （4）
其中h为物体p所在位置与质心的距离。R是物质的半径。g0是空间运动在接近物质表面时的最大加速度。t是物体p所在位置到地心的空间运动时间。式（4）描述的是物体从远离质心的位置下落所遵循的规律，是物质随空间运动
的理想落体方程。在这一过程中物体不受力的作用。
物体作圆周运动基本条件是离心加速度等于向心加速度。如果T为一个物体在距质心一定位置绕质心作圆周运动的环绕周期，则由式（1）和圆周运动加速度的定义式经过推导可建立其与落体时间的关系：
（5）
将式（4）和式（5）比较则有：
T2 / t2 = 6π2 （6）
式（5）即是从空间运动的前提出发，获得的理想物质系统的开普勒第三定律。物理意义显然是描述了过理想物质系统任意点且以物质质心为圆心的封闭球面运动物体的运动规律。式（6）是圆周运动条件（离心加速度和向心加速度相等）的另一种写法。
B。惯性力与引力的区别与联系
考察运动物体与其上放置小球所组成的系统（图2）。当物体加速运动时，小球会向物体运动相反的方向滚动。经典物理学认为这一现象是小球受到了惯性力的作用，而这是一种找不到施力者的虚拟力。运动物体与小球系统
虚拟的惯性力与引力之间没有任何实质性的可区别的作用特征。这种描述有一种将事物本质联系割裂的感觉。用空间运动论的观点解释这一现象可以得出以下结论：将空间和物质作为运动过程中平等的参与者，空间相对于物质与物质相对于空间的加速运动应具有相同的效应。引力即是加速运动空间对存在于该空间物体作用结果的显示；而惯性力是主动运动物体相对于空间加速运动产生的效应。这就是说，力是空间和物质的相对加速运动产生的作用效应，惯性力和引力仅由于参照系选择的不同才分别给出了两种力的不同定义，没有本质的区别。牛顿万有引力定律所表述的就是空间运动对于物体作用的结果，牛顿第二定律所表述的惯性力就是物体自身运动作用于空间所产生的结果。由于在人类认识发展的历史上还没有发现两者之间内涵的一致性，将惯性力与引力看作了两种具有不同特征的作用力。如认为空间的作用是系统响应的原因（小球运动），则惯性力只是物体相对空间加速运动时空间对小球的作用。引力质量与惯性质量高精度相等这一现象即有力地证明了引力和惯性力是同一种作用以不同立场得出的结论（分别认定物体和空间作为运动对象）。由于此前的物理学不加论证地假定空间是静止的，因而对万有引力的作用方法和性质都无法给出事实以外的、富余逻辑的解释。忽略空间的物理存在及其对物质作用前提得到的引力作用被认为是一种由物质出发到物质的超距作用，对这种力究竟如何传递这一问题就有了光子传递引力的近乎玄学的解释。建立了空间运动的概念后引力的传递方法和过程就可以进入理性认识的范围。由此也可以合理地解释引力能够被运动所抵消这一物理事实的含义：空间加速运动对物质的作用效果等同于物质相对
于空间的加速运动的效果。
C。空间相对物质加速运动
经典物理学清晰地辨析了引力和惯性力的不同，实际上就是将相同作用形式在不同参照系描述产生结果所表现出的细微差异给出了区别，这就将一个最有可能影响其体系完整性的因素在自觉与不自觉之间有效地排除了。牛顿第二定律给出的关于物质运动和力的关系实际上是物质和空间作用关系精致的数学描述，可以看作是对实际的空间结构及其与物质作用关系进行理想性抽象得到操作模型系统后，用实验方法确定的物质与空间相互作用效果的定量关系。之所以说牛顿第二定律是理想的操作模型系统，是因为其成立预设了以下的前提：
* 空间相对于物质运动的参照系是静止的；
* 空间独立于物质的存在，不参与物质的运动过程；
* 运动过程产生的所有效果只相关于物质，而与空间的存在无关；
* 物质在空间中的运动速度不至于使我们感觉到空间流速场的等速曲面的影响；
* 在选定的物体运动范围内，空间的性质处处相等。
理解了牛顿第二定律的上述预设前提之后，就可以将牛顿第二定律的观念扩展运用于考察物体p在地球理想物质系统行为。相对地球质心静止的物体p若以空间作参照就必然相对于空间作加速运动，因而产生力的作用效果，由式（1）可得：
F= mR2g0 /h2 （7）
其中F是引力力值（N）。由前面的论述可知：恒定的物体质量获得恒定的表面加速度，加速度与物质质量成正比，若G0为比例常数，则：
4πR2g0=G0M，令G= G0/4π，
则式（1）可表述为：
F=GMm/ h2 （8）
式（8）牛顿万有引力定理可以由其第二定律无任何假设地推导出来。引力随距离变化采用平方反比衰减的方式就是空间球体运动的结构特性在万有引力定律中的反映，这就可以圆满地解释万有引力的平方反比率的由来。引力
常数（G）的含义可以解释为：单位质量物质所能引发的空间流动在物体表面的加速度值，其单位的量纲对此结论是一个有效的证据，只是目前引力常数与此常数差4π因子。
牛顿第二定律提供了绝对质量的有效测试方法，由加速运动过程测出的可由长度和时间标志的物质质量数值是绝对质量。质量不再是密度和空间占有量的关系常数和纯粹物质自身量的相互比较，质量是物体运动过程中空间与物体相互作用所产生效果的一种具体的表征，由此可以建立运动和重力联系，进而由此出发研究空间的运动。如果没有空间和物质的这种作用，物质将只有可以测量的体积，而没有可测度的质量。因而质量归根到底只是物质与空间相互关系的度量。在现有观念中把质量看作只是物质自身的属性，原因是不懂质量的根本意义。
惯性力和引力仅由于参照系选择的不同才分别给出了两种力的不同定义，没有本质的区别。牛顿万有引力定律所表述的就是空间运动对于物体作用的结果，牛顿第二定律所表述的惯性力就是物体自身运动作用于空间所产生的结果。由于在人类认识发展的历史上还没有发现两者之间内涵的一致性，将惯性力与引力看作了两种具有不同特征的作用力。如认为空间的作用是系统响应的原因（小球运动），则惯性力只是物体相对空间加速运动时空间对小球的作用。引力质量与惯性质量高精度相等这一现象即有力地证明了引力和惯性力是同一种作用以不同立场得出的结论（分别认定物体和空间作为运动对象）。由于此前的物理学不加论证地假定空间是静止的，因而对万有引力的作用方法和性质都无法给出事实以外的、富余逻辑的解释。忽略空间的物理存在及其对物质作用前提得到的引力作用被认为是一种由物质出发到物质的超距作用，对这种力究竟如何传递这一问题就有了光子传递引力的近乎玄学的解释。建立了空间运动的概念后引力的传递方法和过程就可以进入理性认识的范围。由此也可以合理地解释引力能够被运动所抵消这一物理事实的含义：空间加速运动对物质的作用效果等同于物质相对
于空间的加速运动的效果。
C。空间相对物质加速运动
经典物理学清晰地辨析了引力和惯性力的不同，实际上就是将相同作用形式在不同参照系描述产生结果所表现出的细微差异给出了区别，这就将一个最有可能影响其体系完整性的因素在自觉与不自觉之间有效地排除了。牛顿第二定律给出的关于物质运动和力的关系实际上是物质和空间作用关系精致的数学描述，可以看作是对实际的空间结构及其与物质作用关系进行理想性抽象得到操作模型系统后，用实验方法确定的物质与空间相互作用效果的定量关系。之所以说牛顿第二定律是理想的操作模型系统，是因为其成立预设了以下的前提：
* 空间相对于物质运动的参照系是静止的；
* 空间独立于物质的存在，不参与物质的运动过程；
* 运动过程产生的所有效果只相关于物质，而与空间的存在无关；
* 物质在空间中的运动速度不至于使我们感觉到空间流速场的等速曲面的影响；
* 在选定的物体运动范围内，空间的性质处处相等。
理解了牛顿第二定律的上述预设前提之后，就可以将牛顿第二定律的观念扩展运用于考察物体p在地球理想物质系统行为。相对地球质心静止的物体p若以空间作参照就必然相对于空间作加速运动，因而产生力的作用效果，由式（1）可得：
F= mR2g0 /h2 （7）
其中F是引力力值（N）。由前面的论述可知：恒定的物体质量获得恒定的表面加速度，加速度与物质质量成正比，若G0为比例常数，则：
4πR2g0=G0M，令G= G0/4π，
则式（1）可表述为：
F=GMm/ h2 （8）
式（8）牛顿万有引力定理可以由其第二定律无任何假设地推导出来。引力随距离变化采用平方反比衰减的方式就是空间球体运动的结构特性在万有引力定律中的反映，这就可以圆满地解释万有引力的平方反比率的由来。引力
常数（G）的含义可以解释为：单位质量物质所能引发的空间流动在物体表面的加速度值，其单位的量纲对此结论是一个有效的证据，只是目前引力常数与此常数差4π因子。
牛顿第二定律提供了绝对质量的有效测试方法，由加速运动过程测出的可由长度和时间标志的物质质量数值是绝对质量。质量不再是密度和空间占有量的关系常数和纯粹物质自身量的相互比较，质量是物体运动过程中空间与物体相互作用所产生效果的一种具体的表征，由此可以建立运动和重力联系，进而由此出发研究空间的运动。如果没有空间和物质的这种作用，物质将只有可以测量的体积，而没有可测度的质量。因而质量归根到底只是物质与空间相互关系的度量。在现有观念中把质量看作只是物质自身的属性，原因是不懂质量的根本意义。
D。理想物质系统中近地表空间对物体的作用
在近地表运动距离较短时，g = g0为常数，自由落体可视作任意点初速度为零时物体随空间的运动。这时物体的运动速度不等于空间的速度，运动过程中仍受空间的作用。物体运动遵循规律是：
h2dh/dt= R2 g0 t （9）
整理并略去小量得：
V= g0t （10）
其积分形式便是伽利略斜塔落球实验所求证的结果，自由落体等同于匀加速运动。
由于式（1）在地表是间断的函数，结合式（10），从空间方向逼近地表可得最大空间运动速度：
h2dh/dt = R2（dh/dt ＋ g0 t ） （11）
整理，当h→R时，
Vmax =（1/2 R g0）1/2 （12）
代入数值Vmax =5。587km/s ，此即流入地表的空间速度。显然式（12）适用于所有天体系统。物体运动的切向速度等于径向速度时为正圆周运动，由此合成的环绕速度为：其中V1为第一宇宙速度。
以上四个方面的表述并不谋求给出经典力学定理新的数理推导，而是希望籍此证明空间性质新的哲学解释在具体应用中的可能性，并用数学推导过程完备的逻辑来检验空间运动论所提供的这种哲学观念的正确性。如果承认上述推导过程所证明的空间运动理论提供了此前物理学所没有的内在逻辑的和谐性和简洁性，使的牛顿第二定律、开普勒定律、万有引力定律之间的相互关联剔除了空间运动假设以外的所有其它主观假设，就应该从理论判断方法的角度承认空间具有受物质作用而产生运动的特性。上述推导过程直接应用了牛顿力学中的速度、加速度、动量等概念而没有重新定义，显示了空间运动理论可以兼容经典力学的所有方面。建立动态空间的观念就可以清晰、完整地理解开普勒第三定理、牛顿第二定理、万有引力定理、加俐略落体实验等经典理论内涵的哲学统一致性，并对其数学的结构形式、常量、适用范围等作出合乎理性的解释。
正文 第十八章 宇宙大爆炸
宇宙，从大爆炸中诞生。何香涛，北京师范大学天文系教授。毕业于北京师范大学物理学系，毕业后留校任教。现任中国天文学会副理事长，北京天文学会理事长，发表多篇天文学著作，是我国著名的天文学专家。
内容简介 1932年勒梅特首次提出了现代宇宙大爆炸理论：整个宇宙最初聚集在一个“原始原子”中，后来发生了大爆炸，碎片向四面八方散开，形成了我们的宇宙。美籍俄国天体物理学家伽莫夫第一次将广义相对论融入到宇宙理论中，提出了热大爆炸宇宙学模型：宇宙开始于高温、高密度的原始物质，最初的温度超过几十亿度，随着温度的继续下降，宇宙开始膨胀。
1965年，彭齐亚斯和威尔逊发现了宇宙背景辐射，后来他们证实宇宙背景辐射是宇宙大爆炸时留下的遗迹，从而为宇宙大爆炸理论提供了重要的依据。他们也因此获1978年诺贝尔物理学奖。20世纪科学的智慧和毅力在霍金的身上得到了集中的体现。他对于宇宙起源后10－43秒以来的宇宙演化图景作了清晰的阐释。
宇宙的起源：最初是比原子还要小的奇点，然后是大爆炸，通过大爆炸