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基于简谐振动模型的宇宙周期性演化与质能转化研究——兼论CCC宇宙模型中的能量守恒与振动规律

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诺贝尔获奖者罗杰·彭罗斯在CCC宇宙模型中论述道,每个宇宙周期都从一个大爆炸开始,然后宇宙膨胀,最后收缩,然后再次爆炸,开始新的周期。
其实,宇宙不仅是周期性变化的,而且宇宙的周期变化近似遵循简谐振动周期变化规律,并且宇宙振动正1/4周期的振幅和宇宙变化周期之比是常数。
根据爱因斯坦质能方程是E=mc^2,如果能量mc^2全部被质量m吸收,并且动质量是m,那么动质量m一定是光速。其实,本质是自身质量损失一半剩余质量光速运动,光子的形成就是遵循这一规律形成的。在真空光速运动的光子能量是mc^2,光子行走于黑洞,速度等于零,此时光子的质量是光速运动光子质量的2倍。假设宇宙开始辐射时的质量是m,宇宙质量损失一半,必然光速运动,此时宇宙的能量为:mc^2/2,其中m是损失的质量也是宇宙的动质量(为宇宙开始辐射时的一半)、c是光速,此时的宇宙是纯能量的宇宙。根据爱因斯坦质能方程及能量守恒定律一定能推出结论:宇宙的最大能量是mc^2/2,也就是说,质量是m的宇宙的最大能量是:mc^2/2。
宇宙的演化过程,类似于简谐振动,振动的能量来源于质量转化的,遵循爱因斯坦质能方程。宇宙的能量由动能和弹性势能组成,由动能的定义可知:宇宙的动能等于mv2/2,由弹性势能的定义可知:宇宙的弹性势能等于kΔλ^2/2;根据能量守恒定律宇宙的能量动态方程是:mc^2/2= m1v^2/2+ kΔλ^2/2——(1),其中,宇宙空间的压缩量是Δλ、v是宇宙运动的速度、c是现有真空理论光的速度、m1是宇宙的动态质量并且m1一定大于等于m/2、k是宇宙膨胀、收缩的劲度系数。当宇宙的动能全部转化为势能时,此时的宇宙内部不存在“空隙”——压缩到极致;此时的宇宙就是宇宙大爆炸的开始点——奇点,所以奇点是质量最大——呈现为弹性势能,并且这个状态宇宙的弹性势能达到最大值——质量也是最大值,也就是说,弹性势能最大值时,宇宙的属性是质量属性,此时宇宙的动能等于零,宇宙的这一状态一触即发,开始新的宇宙周期,此时宇宙只有弹性势能,没有动能,根据mc^2/2= m1v^2/2+ kΔλ^2/2——(1)我们可以得出结论: kΔλ^2/2=mc^2/2——(2),这个方程对应的Δλ的最大值就是宇宙正1/4周期的振幅,宇宙正1/4周期的振幅是:A=Δλ=c√m1/k。宇宙的最大半径是正1/4周期的振幅与正2/4周期的振幅绝对值之和。宇宙正2/4周期的振幅计算:mc^2/2= m2v2^2/2+ kΔλ2^2/2——(3),其中,宇宙空间的伸缩量是Δλ2、v2是宇宙运动的速度、c是现有真空理论光的速度、m2是宇宙的动态质量并且m2也一定大于等于m/2,令v2=0,由方程(3)可得:mc^2/2= kΔλ2^2/2,Δλ2的最大值就是就是宇宙正2/4周期的振幅,所以A2=Δλ2=c√m2/k,宇宙的最大空间半径等于:|A|+|A2|。宇宙的膨胀速度等于光速时,宇宙没有势能,即宇宙是舒展的,即mc^2/2= m1v^2/2= m1v^2/2,此时:m1=m2=m/2,v=v2=c,是宇宙振动的平衡位置,其中,c是光速,是纯能量状态。根据物理规律的可逆性,A、A2的绝对值应该是相等的,所以|A|+|A2|=2|A|=2|A2|。宇宙演化的示意图如下:



结论1:宇宙开始瞬间以及二分一周期时,宇宙的能量只有势能,宇宙膨胀达到光速时,即到达宇宙“振动”的平衡位置,宇宙只有动能没有势能。
粗略推算、猜测一下宇宙前1/4周期宇宙的平均膨胀速率,简谐振动的周期公式:T=2π√(m/k)——(4),其中T是周期,m是振子的质量,k是系统自身特性的物理量,可以看出,简谐振动的周期和振幅没有关系。将这一规律近似应用到宇宙,各个变量的含义为:T是宇宙的变化周期,在整个过程中宇宙质量的变化范围是:m到m/2,这里我们取宇宙的质量为3m/4,即方程(4)m的质量取3m/4,k是宇宙系统自身特性的物理量,是宇宙膨胀、收缩的劲度系数。联立方程(2)、(4)解得:Δλ/T=c/π√3——(5),由于c、π、√2是常数,所以宇宙振动正1/4周期的振幅和宇宙变化周期之比是常数。
科学研究认为我们的宇宙还在加速膨胀,说明我们现在的宇宙仍然在宇宙周期的前1/4周期之内。由Δλ/T=c/π√3——(5)可得:4Δλ/T=4c/π√3;据此可知:宇宙前1/4周期膨胀的平均速率是0.735倍的光速。
结论2:现在的宇宙处在宇宙周期的前四分之一内;宇宙前1/4周期膨胀的平均速率约是0.735倍的光速。

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