宇宙不會(huì)陷入絕對(duì)零度：自閉輻射模型的終極熱宿命與比熱容計(jì)算

我在科學(xué)智慧火花欄目發(fā)表的《關(guān)于古地球質(zhì)量及重力加速度的計(jì)算》一文論述到，宇宙的演化過(guò)程遵循的規(guī)律是：M^3R=H，其中M是宇宙的質(zhì)量、R是宇宙的空間半徑、H是宇宙的屬性常數(shù)，根據(jù)愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程，質(zhì)量損失必然生成能量，生成的能量必然推動(dòng)宇宙的膨脹及宇宙空間溫度的降低高。
宇宙是一個(gè)看似開放的無(wú)邊際的空間，其實(shí)，宇宙是一個(gè)自閉空間，即無(wú)論宇宙如何變化，宇宙的能量、質(zhì)量等都是不會(huì)外溢的，甚至宇宙的信息也是不會(huì)外溢的。基于這一理論，分析宇宙質(zhì)量、空間變化引起宇宙溫度的變化規(guī)律。
現(xiàn)代理論認(rèn)為：雖然宇宙最終會(huì)陷入一片死寂和寒冷，但這個(gè)過(guò)程并不會(huì)抵達(dá)-273.15℃這個(gè)理論上的低溫極限。因?yàn)橛钪娴呐蛎洝埩舻妮椛涞纫蛩兀沟糜钪婵臻g本身始終殘留著微小的能量，因此它的最終宿命是“無(wú)限接近”而非“達(dá)到”絕對(duì)零度，并且CMB理論推算宇宙現(xiàn)在的溫度是2.725 K。其實(shí)，宇宙最終的溫度不是無(wú)限接近于絕對(duì)零度，而是大于0.34 K。分析、論證如下：
宇宙開始之后，較長(zhǎng)時(shí)期是不輻射的，宇宙質(zhì)量轉(zhuǎn)化的能量，被宇宙質(zhì)量封裝在質(zhì)量?jī)?nèi)部，宇宙的比熱容無(wú)法計(jì)算，這個(gè)時(shí)期宇宙的質(zhì)量變化不影響宇宙空間的溫度，即這個(gè)時(shí)期宇宙空間的溫度是絕對(duì)零度，即-273.15℃。宇宙開始輻射之后，宇宙的比熱容是可以計(jì)算的。
宇宙開始輻射，宇宙的空間被輻射填充，宇宙空間開始有溫度，即輻射的溫度——宇宙背景微波。現(xiàn)有科學(xué)理論計(jì)算、測(cè)量宇宙的溫度是T=2.725K，現(xiàn)在的宇宙是膨脹的，所以溫度仍然是變化的。
根據(jù)愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程E=mc^2，其中，m是損失的質(zhì)量，根據(jù)這個(gè)理論，如果能量mc^2能全部被質(zhì)量m吸收，那么質(zhì)量m必然達(dá)到光速。對(duì)于基本粒子，存在于物質(zhì)內(nèi)部的基本粒子，質(zhì)量損失一半，必然能光速輻射到外部空間——形成光子，即正好是質(zhì)量損失一半，被剩余一半吸收形成光子，所以宇宙的最終狀態(tài)就是“光子氣體”充斥著的宇宙，“光子氣體”的溫度就是宇宙最終的溫度。
假設(shè)宇宙能輻射時(shí)刻宇宙的質(zhì)量是M，則宇宙動(dòng)態(tài)質(zhì)量必然為M－m，當(dāng)，且僅當(dāng)，m=M/2時(shí)，宇宙變成一個(gè)充滿輻射的宇宙，和現(xiàn)代理論描述——現(xiàn)有理論CMB是充斥宇宙的“光子氣體”，測(cè)量宇宙的溫度理念是一脈相承的。也就是說(shuō)，宇宙的最終狀態(tài)是宇宙質(zhì)量最終全部蒸發(fā)成輻射——宇宙是廣義光子充斥的宇宙。
假設(shè)宇宙最終被輻射填充空間的溫度是ΔT，根據(jù)能量守恒定律及熱力學(xué)規(guī)律：mc^2=（M－m）CΔT，其中C是宇宙的比熱容、c是光速，此時(shí)的宇宙是被光子氣體充斥著的宇宙，即宇宙的質(zhì)量都轉(zhuǎn)化為光子，根據(jù)愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程及能量守恒定律可知：此時(shí)（M－m）=m，即宇宙質(zhì)量變成原來(lái)的一半，宇宙演化結(jié)束——宇宙是光子充斥著的宇宙。依據(jù)方程：：mc^2=（M－m）CΔT和（M－m）=m解得：C=c^2/ΔT，所以宇宙的比熱容等于光速的平方除以宇宙最終的溫度。由此可見(jiàn)，雖然宇宙的比熱容與宇宙的質(zhì)量沒(méi)有直接關(guān)系，但是能量和質(zhì)量存在密切的關(guān)系，能量的變化，一定影響溫度的變化。
該理論還說(shuō)明：只要還有質(zhì)量沒(méi)有轉(zhuǎn)化為輻射，即宇宙從開始輻射時(shí)，質(zhì)量沒(méi)有損失到原來(lái)的一半，宇宙的質(zhì)量就會(huì)減小，宇宙就會(huì)膨脹——空間變大，宇宙的溫度就會(huì)降低，宇宙變成一個(gè)只由輻射“填充”的宇宙，質(zhì)量達(dá)到最小值，再無(wú)質(zhì)量轉(zhuǎn)化為能量推動(dòng)宇宙繼續(xù)膨脹，此刻宇宙質(zhì)量達(dá)到最小值，宇宙空間半徑達(dá)到最大值，宇宙的溫度達(dá)到最小值。
由于現(xiàn)在宇宙還存在沒(méi)有轉(zhuǎn)化為光子的質(zhì)量，空間還會(huì)膨脹，所以宇宙的溫度還還會(huì)降低，現(xiàn)代科學(xué)理論計(jì)算現(xiàn)在宇宙的溫度是2.725K，所以宇宙最終的溫度必然小于2.725K，但不會(huì)是無(wú)限接近于絕對(duì)零度。
絕對(duì)零度是在研究理想氣體的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的，其實(shí)，真正的理想氣體就是光子氣體。光子充斥著的宇宙的壓強(qiáng)是光壓。光子充斥著的宇宙最終的光子數(shù)是確定的，根據(jù)理想氣體方程：PV=NKT，其中，P是壓強(qiáng)、V體積、N是光子的數(shù)量、K是玻爾茲曼常數(shù)、T是絕對(duì)溫度。理想氣體的狀態(tài)方程——PV=NKT可以改寫為：VP/T=NK，所以現(xiàn)有理論——CMB理論推算宇宙現(xiàn)在的溫度是2.725 K，我們的宇宙還在膨脹，宇宙的溫度仍然在降低，所以宇宙的最終溫度一定小于：2.725 K。
宇宙開始之后，較長(zhǎng)時(shí)期是不輻射的，宇宙質(zhì)量轉(zhuǎn)化的能量，被宇宙質(zhì)量封裝在質(zhì)量?jī)?nèi)部，宇宙的比熱容無(wú)法計(jì)算，這個(gè)時(shí)期宇宙的質(zhì)量變化不影響宇宙空間的溫度，即這個(gè)時(shí)期宇宙空間的溫度是絕對(duì)零度。宇宙開始輻射之后，宇宙才開始有溫度。宇宙開始輻射，宇宙的空間被輻射填充，宇宙空間開始有溫度，即輻射的溫度——宇宙背景微波。現(xiàn)有科學(xué)理論計(jì)算、測(cè)量宇宙的溫度是T=2.725K，現(xiàn)在的宇宙是膨脹的，所以溫度仍然是變化的，并且隨著宇宙的膨脹宇宙的溫度越來(lái)越低。
我在科學(xué)智慧火花欄目發(fā)表的《評(píng)關(guān)于古地球質(zhì)量及重力加速度的計(jì)算》一文中論述到，宇宙質(zhì)量的三次方與其可視半徑的乘積是一個(gè)常數(shù)，數(shù)學(xué)描述：M^3R=H，其中，M是宇宙的質(zhì)量、R是宇宙的可視半徑、H是常數(shù)。宇宙開始輻射之后，宇宙的質(zhì)量的最小值是宇宙能輻射時(shí)的一半，所以宇宙最終的空間半徑最多是現(xiàn)在宇宙空間半徑的8倍。
光子充斥著的宇宙最終的光子數(shù)是確定的，光子的速度是光速是確定的，所以宇宙的壓強(qiáng)——光壓和單位體積的光子數(shù)量成正比，宇宙的體積：V=4πR^3/3，也就是說(shuō)，宇宙從能輻射開始，宇宙的最終體積最多增大到原來(lái)的(8R)^3倍，宇宙的壓強(qiáng)最多減小到原來(lái)的1/(8R)^3，也就是說(shuō)，PV=P1V1，即理想的理論狀態(tài)對(duì)于宇宙PV是恒量，絕對(duì)溫度T也必然是恒量。然而對(duì)于宇宙的真實(shí)情況，從宇宙輻射開始，也是存在體積的，即輻射時(shí)存在V0體積，假設(shè)現(xiàn)在宇宙的體積是V，宇宙最終的體積V1，對(duì)于克拉波龍方程的V真實(shí)體積應(yīng)該是：現(xiàn)在是V－V0、最終體積是V1－V0，即(V1－V0)P1/T1=(V－V0)P/T，此時(shí)T=T1、P=8P1、V1－V0=8（V－V0），解得：V1=8V－7V0，由于V>V0>0，所以V1<8V，由克拉伯龍方程可知：V1可以等于8V時(shí)，宇宙最終的溫度是ΔT=2.725k，現(xiàn)在是V1一定小于8V，所以宇宙最終的溫度必然小于2.725k。但是V1一定大于V，所以宇宙最終的溫度一定大于ΔT/8=2.725k/8=0.34K。
據(jù)此可以推算宇宙的比熱容一定大于：C=c^2/ΔT=（3×10^8）^2/2.725=3.3×10^16，即宇宙的比熱容大于3.3×10^16；宇宙的比熱容一定小于：C=8c^2/ΔT=8（3×10^8）^2/2.725=2.64×10^17，宇宙的比熱容一定小于2.64×10^17。
結(jié)論：宇宙能輻射之后的比熱容是：光速的平方除以宇宙最終的溫度；宇宙最終的溫度大于0.34K小于2.725k。宇宙質(zhì)量達(dá)到最小值，宇宙空間半徑達(dá)到最大值、溫度達(dá)到最小值。宇宙的比熱容如此巨大是因?yàn)椋嚎臻g擴(kuò)大及高速運(yùn)動(dòng)——速度最終是光速，需要巨大能量的原因。