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

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。