原始火球结构模型研究论文

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笔者认为，宇宙起源于超高温、超高密度的原始火球的大爆炸。原始火球主宰了宇宙天体的起源，产生宇宙的原始火球有磁孔、磁结及黑子。磁孔、磁结及黑子是宇宙天体的胚胎。原始火球分层次、分规模、分先后的大爆炸产生了我们这个至今还在以对数螺线形方式加速膨胀的宇宙。而以磁孔、磁结及黑子作为星云物质的聚集中心，又同样是以对数螺线形方式收缩，形成了宇宙中各个层次上的宇宙天体。天体运行轨道的大小和时间的对数螺线关系，就是我们这个宇宙的时空结构。这是对数螺线的几何性质，可以解释人类为什么向任意方向观察，宇宙都在加速膨胀。

那么，原始火球的结构怎样？由它爆炸产生的宇宙是怎样以对数螺线形方式加速膨胀的呢？

一、原始火球的超级恒星结构模型

1、原始火球的恒星结构模型

笔者认为原始火球有类似太阳的结构，是宇宙中的第一个、第0级唯一超级特大恒星。它包括内核、辐射区、壳层结构（对流区、光球、色球）、日冕等部分，其活动规律与太阳相似。

2、原始火球的大爆炸类型

由于笔者假定原始火球有类似太阳的结构，是第0级超级特大恒星，它和所有的恒星一样存在周期性超级大爆炸。它有三种爆炸形式，即，有壳周期性大爆炸、抛壳周期性大爆炸和无壳周期性大爆炸。

（1）、原始火球的有壳周期性大爆炸

这个时期的原始火球有类似于太阳的完整恒星结构，但同时又存在周期性大爆炸，此时由于不能抛射原始火球的壳层结构（对流区、光球、色球），这种有完整恒星结构的周期性大爆炸，就叫做原始火球的有壳周期性大爆炸。这时还不能由原始火球对流区黑子形成相对独立的新的超级恒星。从规模上比原始火球的抛壳周期性大爆炸小。

（2）、原始火球的无壳周期性大爆炸

原始火球的无壳周期性大爆炸是一种介于原始火球的有壳周期性大爆炸和抛壳周期性大爆炸之间的过渡类型。它开始于上一次抛壳大爆炸熄灭后，结束于下一次有壳周期性大爆炸的点火时期，爆炸极不稳定。对原始火球这个时期非常短暂，而对其它恒星，这个时期相对较长。

（3）、原始火球的抛壳周期性大爆炸

因为原始火球的黑子同样存在于原始火球壳层结构的对流区。所以，从原始火球的第一次抛壳大爆炸开始，宇宙中便由原始火球的黑子产生出了第一代超级恒星。为了明确表示某代恒星第多少次数的抛壳周期性大爆炸，笔者提出一种“代~次”表示法或叫x~Y表示法来进行表示。

比如用数字0表示原始火球是第0级超级特大恒星，用数字代号0~Y表示由原始火球产生的抛壳大爆炸次数。那么，由原始火球产生的抛壳周期性大爆炸次数可表示为0~1，0~2，0~3，~~~~，0~Y。

到目前为止，在原始火球的抛壳周期性超级大爆炸0-Y表示法中的Y，已经是一个非常巨大的数字，以它为中心形成了我们这个至今还在加速膨胀的宇宙。

一般来说，第一代恒星还要发生很多次数的抛壳周期性大爆炸，这样形成第二代恒星。用“代~次”表示法表示成1~1，1~2，1~3，~~~~，1~Y。

同样，第2代恒星也要产生抛壳周期性大爆炸，用“代~次”表示法表示可表示为，2~1，2~2，2~3，~~~~~，2~Y，如此等等，依次类推。

一般说来，我们人类目前观测到的第x代恒星在形成超星系团或星系时，Y=1时的情况最多，而Y>1时的情况较少。所以，第x代恒星形成的超星系团、星系或行星系统可表示为{x、Y：x~Y，Y≥1}。如果Y=0，则表示第x代恒星还没有发生抛壳周期性大爆炸。

以太阳系为例，用代-次表示法，可表示为{x、Y：x~Y，Y=1}。前一个x表示太阳是第几代恒星，而Y表示太阳发生的第几次抛壳周期性大爆炸。根据笔者的研究，太阳系的行星系统是在一次抛壳大爆炸中形成的。但是，太阳还发生过多次有壳周期性大爆炸，只是其规模比太阳的抛壳大爆炸小得多。

二、宇宙的时空结构

1、第x+1代天体（恒星或行星）与第x代恒星之间的时空距离规律

（1）、在第x代恒星周围怎样形成螺旋形的第x+1代天体的旋臂

当x≥1时，第x代恒星就开始有了自转，当Y≥1时，第x代恒星就开始发生抛壳大爆炸。

但是，我们人类目前观测到的第x代恒星，在宇宙起源过程中，基本上属于最后几代恒星，大多数只发生了一次抛壳大爆炸，因此，形成螺旋形旋臂者数量最多。

在第x代恒星壳层结构的南北半球各自都有与赤道形成一定角度的线状分布的黑子群。而且常常是在第x代恒星壳层结构的对流区，上一周期的黑子群还没有消失时，下一周期的黑子群又产生出来了。所以，在第x代恒星的壳层结构的南北半球有两条或两条以上的线状分布的黑子群。可以说，这就是第x代恒星周围形成螺旋形的第x+1代天体旋臂的胚胎。

当第x代恒星进行抛壳大爆炸时，被抛出的第x代恒星对流区的磁孔、磁结及黑子便以大黑子为中心，在第x代恒星周围形成两条或两条以上的巨大的螺旋形旋臂。

在螺旋形旋臂中的磁孔、磁结及黑子都可以将弥漫的星云物质聚集起来，形成第x+1代天体。

（2）、第x+1代天体螺旋形旋臂的轨道膨胀与收缩公式

设第x代恒星第1次抛壳大爆炸之前的恒星质量为M0，第x代恒星的质量衰减后为M=M0e-λt，λ是待定常数，t表示时间。当第x代恒星进行第X~Y次大爆炸时，把第x+1代天体的相关常数代入第x代恒星的中心力场中的比耐公式，得到第x+1代天体（恒星或行星）与第x代恒星的轨道方程为

r=h²/[k²+(Ah²/k²)cosθ]，

k²=GM0e-λt。

其中的常数待定。这个公式表明第x+1代天体（恒星或行星）的轨道大小随着时间的推移而不断变大（膨胀），这就是“宇宙的时空膨胀方程（公式）”，或叫“轨道漂移方程（公式）”。

哈勃定律实际上就是“宇宙的时空膨胀方程”的特殊形式。比如取cosθ=0，方程两边对时间t求微商得v=dr/dt=λr，这就是星系的退行速度与距离成正比的哈勃定律。但是，在严格的求解过程中，哈勃定律不成立。

由提丢斯—彼德定律指出的太阳系内的行星分距离公式布r=0.4+0.3×2n,n取-∞,0,1,2,3,4,5,6,7.（取天文单位）。实际上就是太阳系内的行星分布在太阳周围的时空公式.它也是“宇宙的时空膨胀方程”的特殊形式。这决定于太阳的抛壳大爆炸的规模和各常数的具体取值。经笔者化简后，形式上完全与提丢斯—彼德定律公式的形式完全相同。

当星云物质以第x代恒星为中心重新集积时或以磁孔、磁结及黑子为中心将星云物质聚集形成第x+1代天体时，由于它们的质量和引力随时间呈指数形式不断增大，即第x代恒星和第x+1代天体的质量都将以M=M0eλt方式增加，其中λ前面取正号。第x+1代天体的运行轨道将按变质量的比耐公式r=h²/[k²+(Ah²/k²)cosθ]，k²=GM0eλt。

随时间的变化呈螺线形收缩。所以，这又是“宇宙的时空收缩方程（公式）”。

总之，比耐公式r=h²/[k²+(Ah²/k²)cosθ]，或比耐方程h²u²(d²u/dθ²+u)=-F/m是一条轨道大小为r随时间t变化的函数关系式，是宇宙天体（恒星或行星等）的“轨道膨胀或收缩公式”。以它为基础形成宇宙的时空结构。

三、恒星系统的形成

超级恒星系统（星系团、星系）的形成决定于抛壳恒星的质量大小，它决定于第几代恒星的第多少次抛壳周期性大爆炸。超级恒星系统的形态结构决定于抛壳恒星的代数x，自转周期T1，恒星壳层结构的形成周期T2，黑子形成周期T3，抛壳周期T4的大小。其时空轨道表现出时空对数螺线性膨胀与收缩的特性。

在第x代恒星南北半球的对流区各出现的一条或几条长线状分布的黑子群，它是下一代恒星或行星系统的胚胎。

在第x代恒星的抛壳大爆炸中，一般都能在第x代恒星的周围形成第x+1代天体的两条或两条以上的旋臂。但是，如果第x代恒星南北半球的对流区没有线状分布的黑子群，那么，在第x代恒星的周围一般说来不能形成旋臂。

1、第x+1代天体的形成规则

以太阳系的形成为例：

（1）、规则一

靠太阳赤道越近的黑子，太阳爆炸后，由黑子形成的行星离太阳越远。反之，则近。

这是因为太阳在自转，越靠近太阳赤道，太阳黑子的角速度和线速度越来越大，因此，当太阳爆炸后离太阳中心距离越远。

太阳北半球与南半球的其中一对前导黑子与后随黑子分别形成了一组行星：海王星和天王星，而另一对前导黑子与后随黑子分别形成了一组行星，即土星和木星。而其它在太阳上的在蝴蝶图中呈一定角度分散分布的黑子依次形成了火星、地球、金星、水星。而冥王星和太阳系的第十大行星sedna比较特殊，很可能是由最靠近太阳赤道的隐形大黑子形成的，所以离太阳最远。

由于前导黑子与后随黑子周围形成了一个黑子群，并且有大量的磁孔与磁结，所以在前导黑子与后随黑子形成大行星的同时，在它们的周围也形成了由黑子形成了卫星和由磁孔与磁结形成的大行星的星云盘。

（2）、规则二

由于下进上出，磁孔或磁结或黑子密度较小，被太阳抛出距离较大，因而形成太阳系边缘的奥尔特云和彗星。

由于上进下出磁孔或磁结或黑子密度较大，被太阳抛出距离较小，因而形成太阳系内火星与木星之间的小行星，形成小行星带。

但是，规则一与规则二是相互作用的，它们有一定冲突，所以，这使太阳系行星系统轨道的大小和形状的形成在它们相互作用中形成，情况比较复杂，变数较多。

应该注意的是太阳系的大行星密度是变化的，原来黑子密度小，可能因为密度小的黑子在集积过程中因为集聚了其它密度大的磁孔、磁结或黑子，而形成行星时，结果其本身的密度变大。反之，原来黑子密度大的黑子可能集聚了其它密度小的磁孔、磁结或黑子而密度变小。可以说行星带和奥尔特云及彗星就是改变大行星密度的重要的影响因素。

（3）、规则三

太阳爆炸时各黑子由绕极轴旋转运动变成绕太阳中心的公转速度由外向内依次增大。

在这个变化过程中，根据行星的向心力由万有引力提供可知，GMm/r²=mv²/r，得v=(GM/r)½，所以，当太阳爆炸时各黑子由绕极轴旋转运动变成绕太阳中心的旋转运动时，离太阳赤道越远的黑子，形成行星时的轨道半径小，公转速度大。反之，离太阳赤道越近的黑子，形成行星时的轨道半径大，公转速度小。所以，太阳系内的行星系统由外向内公转速度依次增大。

（4）、规则四

由黑子形成行星，由于黑子在太阳对流区上表面和下表面旋转方向相反，但是，黑子在太阳对流区下表面旋转方向不稳定，磁孔、磁结情况类似，主要是受太阳辐射区的影响，辐射区巨大的离子动能对太阳对流区磁孔、磁结或黑子下表面的旋转运动有一定的抵消作用所造成。磁孔、磁结在太阳上的频繁变化就说明这个问题。所以黑子在太阳对流区的旋转方向主要决定于太阳对流区的上表面的黑子的旋转方向，这同时决定黑子形成行星的自转方向。

行星的自转方向是电磁学规律所决定的。

太阳磁场可以与太阳对流区的磁孔、磁结及黑子相互作用。当太阳的抛壳大爆炸使它们脱离太阳而进行轨道膨胀的时候，所有太阳系的行星，包括其卫星都会向同一方向自转，即自西向东转动，这决定于爆炸的太阳在扩大后的内部磁场方向的影响。

当然，不排除太阳系中的偶然事件改变行星自转方向的例子。比如金星的自转方向就是自东向西转动，虽然非常返慢。

（5）、规则五

行星的公转轨道可以膨胀和收缩。当太阳因为爆炸质量变小时，各行星轨道膨胀。

当太阳重新吸引那些因为自身爆炸而产生出的星云物质时，质量逐渐增大，各行星轨道收缩。

太阳系内磁孔、磁结及黑子在集积形成行星、彗星、陨石等的时候质量会逐渐增大，所以，大行星周围的卫星和星云盘的轨道，会因为大行星质量的逐渐变大而收缩。

（6）、规则六

太阳上南北半球的黑子形成了两条或两条以上的线形分布区，它们均与太阳赤道形成了一定的角度。它们在太阳的抛壳大爆炸中形成自然地形成了两条或两条以上的螺旋形旋臂，就象两盘或两盘以上的螺旋形的蚊香。由于它们的螺旋形旋臂在形状和大小上的差异，所以在围绕太阳公转的过程中彼此相交，它们的交点就是大型黑子集聚的地方，这使太阳系的大行星的分布主要出现在这些交点上。显然，它们在太阳的径向方向依次出现的轨道大小呈对数螺旋方式变化，这样就产生了太阳系行星分布的提丢斯——彼得定律。

（7）、规则七

太阳除了发生抛壳大爆炸以外，还要发生有壳周期性大爆炸。它直接改变太阳行星系统的面貌，使地球上的生物产生灾变性的后果。

比如发生在几百万年前的一次有壳周期性大爆炸，造成了地球上的恐龙的灭绝。 

在这次太阳的有壳周期性大爆炸中，地表温度可能已经达到2000C以上了，不论陆地上还是天上的恐龙，由于躯体巨大，无法躲避在地球的阴凉处，导致严重烧伤和酷暑，相继在几天之内全部死亡。而恐龙蛋也因为太阳暴晒而失去生命。

由于地球上2000C以上的高温，直接导致森林火灾和飓风、暴雨、山洪与泥石流，它比其它任何时候都强烈，它使恐龙与恐龙蛋的一部分被泥石流淹没而形成化石。

唯有小型恐龙，或生活在水里的恐龙的近亲——鳄鱼，逃过了劫难。小型恐龙以后演变成了地球上的其它生物。而其。动植物由于体形较小，容易在短时间内在相对阴凉处躲过劫难，但是，仍然有各种动植物大量死亡，甚至灭绝。

在太阳的有壳周期性大爆炸中，太阳系部分行星改变了运行轨道，甚至发生碰撞。有的落在地球上，产生巨大爆炸，顷刻浓烟四起，尘土飞扬，山蹦地裂，飓风热浪，整个地球被覆盖上一层次陨石尘土，这就是人们在恐龙灭绝时，在同一地层中找到来自陨石的铱元素。同时，也出现大行星对小行星及星云物质的俘获现象。地球的卫星——月球有可能就是这样形成的。

太阳的有壳周期性大爆炸同时导致各大行星发生地质结构变化，形成火山和地震，导致地球大陆飘移。

太阳在这次爆炸中同时导致各大行星磁场反向，这是因为温差电出现了反转现象。

太阳在这次爆炸中还导致各大行星自转轴改变，导致气候改变，比如火星的气候变化就与此有关。

1987年美国的宇宙飞船发现各大行星背日面都有一条线形构造，这就是太阳多次小规模爆炸对各大行星产生作用力的合力造成的，即中间凸起两边低的一种线状结构。

太阳在有壳周期性大爆炸后，产热量明显下降，所以太阳在经历每次爆炸后，太阳系各大行星出现冰期。地球地质历史时期出现的冰期就是太阳的有壳周期性大爆炸之后形成的。

所以，即便恐龙没有在太阳的有壳周期性大爆炸中被热死，陨石砸死。那么，它必然在地球上出现的冰期中冻死。

2、第一代恒星的分布

原始火球是第0级超级特大恒星，自转周期T1=∞，壳层结构的形成周期T2≈0，大黑子的形成周期T3≈0，没有恒星黑子分布的蝴蝶图，黑子接近于均匀对称分布，而抛壳大爆炸周期T4≈0。所以在0~Y抛壳大爆炸中，每次抛壳大爆炸都使第一代恒星的分布接近圆球形，

3、第x+1代恒星的分布

当第x代恒星，x≥1，由于它来源于上一代恒星黑子，所以第x代恒星有自转。即第x代恒星的自转周期T1为有限数值。它分以下几种情况：

当第x代恒星只进

行一次抛壳爆炸时，而形成星系时，因为在第x代恒星南北半球的对流区各出现的一条或几条长线状分布的黑子群，所以这样形成的旋涡星系有至少两条或两条以上的旋臂，这样可以形成棒旋星系、螺旋星系及椭圆星系。

当第x代恒星没有在南北半球的对流区各出现的一条或几条长线状分布的黑子群时发生大爆炸，那么就没有旋臂形成，这样就形成不规则星系。

由于宇宙年龄较大，所以我们发现第x代恒星只发生一次大爆炸的恒星数量很多。这使我们容易理解为什么在哈勃研究过的600个星系中，50％是标准的旋涡星系，30%是棒旋星系，17%是椭圆星系，只有3%是不规则星系。

参考文献

1、王为民，原始火球有黑子的宇宙大爆炸学说，学习方法报，2001，9，16。

2、王为民，中微子——反中微子超旋统一场，学习方法报，2003，5，30。

3、周衍柏，理论力学教程，高等教育出版社，1993，71。

4、王为民，太阳是一颗新星——再论太阳系起源的黑子胚胎假说，学习方法报，2001，8，17。