宇宙学和宇宙哲学包含了各种原理，比如：物质和能量的转换和守恒定律。本作者在宇宙哲学的探究中提出了两个“不是原理的原理”，即：等效原理和转换原理。在引进宇宙哲学的下一个原理之前，本作者利用周末的时间到杭州的“城市森林”——植物园和杭州的“山水园林”——茅家埠去走了走，深秋的植物园和茅家埠没有“历史与现代的交汇，科技和人文的交融”纷扰，完全呈现自然的风貌，树枝上结出了果实，树叶变得五彩斑斓。那是两个放飞思绪，静怡心情的好去处。昨天晚上在维基百科、道客巴巴、百度文库和360百科等资料库中查阅了有关宇宙背景温度和微观粒子量子效应的“卡片”，今天开始“断断续续”地写出宇宙哲学的“第三个原理”。本作者提出“量子效应递减规律”主要是受到经济学中边际效用递减规律和土地肥力递减规律的启发，也联想到宇宙微波背景辐射的发现和测量。

可以在宇宙大爆炸理论的思考中提出“十万个为什么”的问题，为了提出量子效用递减规律，本作者仅仅关注背景温度的变化过程，从一个温度的衡量数据，我们可以很容易地发现宇宙背景温度递减的现象，“波尔兹曼方程”描述了背景温度与时间的关系，因此，在宇宙大爆炸理论中实际上包含了背景温度递减规律。宇宙背景温度的递减应该不是均匀的，有加速的递减，有减速的递减，也有匀速和“断崖式”递减。背景温度的递减与宇宙的膨胀率有关。早在1934年，陶尔曼第一个研究了有关宇宙的背景辐射，他发现宇宙的辐射温度会随时间变化而改变；辐射体内光子的频率随时间的变化(宇宙学红移)会有所不同，但是，当两者一起考虑、或者讨论频率与温度关系函数的光谱时，两者的变化会相互抵销，以黑体辐射的形式保留下来。

1948年，旅美的俄国物理学家伽莫夫估算出，如果宇宙最初的温度约为十亿度，则会残留大约5~10k的黑体辐射。1964年，当时苏联的泽尔多维奇、英国的霍伊尔、泰勒、美国的皮伯斯等人预言，宇宙应当残留温度为几k的背景辐射，在厘米波段上应该可以被观测到。1964年，美国贝尔实验室的工程师阿诺·彭齐亚斯和罗伯特·威尔逊架设了一台喇叭形状的天线，用以接受卫星的信号，结果却意外地发现了宇宙微波背景辐射。接着狄克、皮伯斯、劳尔和威尔金森以《宇宙黑体辐射》为标题发表了一篇论文，对彭齐亚斯和威尔逊的发现给出了正确解释，“额外的辐射”实际上是伽莫夫等科学家早已预言的宇宙微波背景辐射。彭齐亚斯和威尔逊因发现了这种辐射而获得1978年的诺贝尔物理学奖。可以说两位工程师不是因为发现和提出了微波背景辐射而获奖，而是因为在一次偶然的发现中证实了背景辐射的存在。背景辐射的发现给了宇宙大爆炸理论一个有力的证据，它与类星体、脉冲星、星际有机分子一道，并称为20世纪60年代天文学的“四大发现”。

微波背景辐射（又称3K背景辐射）是一种充满整个宇宙的电磁辐射，今日宇宙背景辐射的特征和绝对温标与2.725K的黑体辐射相同，频率属与微波范围。绝对零度为零下273.15摄氏度，在统计热力学中，热量是运动的一个函数，分子的运动产生温度。分子运动越剧烈，温度越高；温度越低，分子运动表现得越少。当分子停止运动时，达到绝对零度，即为0K或-273.15℃。2.725K的含义指的是绝对零度以上2.725摄氏度。背景温度在宇宙近138亿年的时间进程中已经递减到几乎绝对零度的水平。我们不能不感激太阳给生命和地球上的人类带来的光和热，地球上各个民族的先民都有崇拜“太阳神”的仪式，他们的这种宗教信仰包含了科学因素，我们不能不承认，宗教常常是一门“扭曲的科学”。从“宇宙生命科学”的角度看，生命的种子是在“高温”背景辐射的化学反应中产生的，由于发生了背景辐射温度递减的规律，我们可以预期这些生命的“种子”被逐渐地“冰冻”起来，当冰冻的“种子”降落到地球一类的宜居行星上，一旦遇到太阳一类恒星发出的光和热，就会孵化出生命，最终演绎出活动在文明世界的人类。根据“等效原理”和“宇宙背景温度递减规律”，地球和天体生物学家也许可以将生命的起源更多地与宇宙背景温度联系起来。

今日宇宙背景温度为最小值，而宇宙开端的温度为最大值，科学家对背景温度的最大值有争议，宇宙诞生时的普朗克尺度对应的是“普朗克温度”，也是宇宙背景温度的最大值，大约等于10的33次方K。科学家普遍的看法是：宇宙大爆炸之后的瞬间，成为由亚原子粒子构成的“宇宙羹汤”，温度高达100亿摄氏度，伴随着炽热的宇宙逐渐膨胀，亚原子粒子发生交互，导致宇宙产生类似“冷却热核反应堆”的特征。据英国每日邮报2016年4月24日的报道：多年以来困扰物理学家的一个重要问题是宇宙大爆炸之后发生了什么？宇宙如何进化是一个复杂的过程，涉及到多种不同物理学分支，包括粒子物理学和核子物理学。美国的一支研究小组获得了新的进展，他们建立了一个计算机模型，模拟宇宙大爆炸的瞬间状态和之后的几分钟发生的情景，在宇宙早期的暴涨中，从“普朗克温度”到100亿摄氏度只用了不到1秒的时间，属于暴涨阶段背景温度的“断崖式下跌”。

在背景温度递减规律的探讨中，宇宙学家对几个温度的“关键点”特别关注，一个是“普朗克温度”，宇宙起源时的温度极高、密度极大。随着宇宙的膨胀，它经历了温度从热到冷、物质密度从密到稀的递减过程。一个是宇宙发生热大爆炸后的大约38万年，背景温度降到4000K，宇宙从辐射为主转化为以物质为主的时期，由于物质密度涨落形成的引力不稳定性，或者由于宇宙湍流的某种作用，逐步形成原星系，然后演化为星系团和星系，直至大爆炸发生的10～20亿年之后，才进入大规模形成星系的阶段，逐渐形成我们现在看到的宇宙。

在分析宇宙背景温度递减规律时，本作者产生了一些疑问，比如：波尔兹曼方程仅仅分析了背景温度与时间的关系，背景温度在时间的进程中表现为连续下降的过程，但是，背景温度的下降似乎还与宇宙的膨胀率有关，在宇宙早期的暴涨中，背景温度的下降是间断式、断崖式的，宇宙的时空在暴涨，而宇宙的背景温度在暴跌，那不是一个“温顺的宇宙“，而是一个“狂暴的宇宙”。又比如：1998年，天文学家发现了今日宇宙加速膨胀的现象，大约从50、60亿年前开始，“今日”宇宙开始了加速膨胀的过程，但是，这一时期背景温度的下降是怎样的？宇宙学家不是十分清楚，也许存在宇宙加速膨胀过程中背景温度递减现象不明显的现象，就像我们在冰的融化中看到的那样，当我们给冰加温时，出现一个阶段，吸热的冰在缓慢融化，而冰的温度不变；就像我们参加马拉松比赛时，有过一个阶段，我们克服了最疲劳的“体力极限”，还能“不知疲倦”地跑上一段一样。本作者发现，宇宙学家需要建立更好的宇宙膨胀与背景温度相互关系的模型，现有宇宙学的“标准模型”不是尽善尽美的，尽管有几百种、几千种分析和描述宇宙大爆炸理论的书籍，每一种都有生动的图解和注释。

另外，根据本作者提出的“转换原理”，宇宙从大爆炸的“普朗克温度”演变到目前大约2.7k的背景温度不是绝对均匀的，经历了若干次的“转换”。根据“等效解释原理”，可以将宇宙从过去到现在的背景温度变化理解为“递减规律”，而将宇宙从现在到过去的背景温度变化理解为“递增规律”。现在，宇宙学家和“业余科学家”讨论了非解释性的、真正意义上的“递增规律”，现在的宇宙背景温度接近了零度，尽管宇宙还要超过“疲劳强度”，继续膨胀几十亿年，几百亿年，但是，存在宇宙由膨胀“转换”为收缩的可能，如果宇宙开启“大收缩”的模式，本作者提出的背景温度“递增规律”就会真实的发生，从接近绝对零度的温度增加到“普朗克温度”，当宇宙回到“原始火球”时，人们一定会问，那时的人类在哪里？本作者不知道其中的答案，只知道那是几百亿、几千亿年之后的事情。人类活在当下，活在今后的几百年、几千年最重要，“宇宙以外的宇宙”也是科学家和科学爱好者讨论的话题。本作者在杭州植物园和茅家埠梳理了“宇宙背景温度递减规律”和“量子效应递减规律”的思路，写出了以上的文字，应该说“两大规律”是“题中应有之义”，不算是本作者的“思想发明”，规律是显而易见的，只是需要适当的文字提炼出来，“量子效应递减规律”也许有一些创新，准备在下一篇文章中讨论。

（邓如山2016-11-14）

(TwobigCosmologicalw"sanalysis:DecreasingofcosmicbackgroundtemperatureandDiminishingofquantumeffects.)

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