质能转化、空间膨胀与宇宙热平衡：论宇宙终结温度的非零下限

我在科学智慧火花栏目发表的《关于古地球质量及重力加速度的计算》一文论述到，宇宙的演化过程遵循的规律是：M^3R=H，其中M是宇宙的质量、R是宇宙的空间半径、H是宇宙的属性常数，根据爱因斯坦质能方程，质量损失必然生成能量，生成的能量必然推动宇宙的膨胀及宇宙空间温度的升高。宇宙是一个看似开放的无边际的空间，其实，宇宙是一个自闭空间，即无论宇宙如何变化，宇宙的能量、质量等都是不会外溢的，甚至宇宙的信息也是不会外溢的。基于这一理论，分析宇宙质量、空间变化引起宇宙温度的变化趋势。
现代理论认为：虽然宇宙最终会陷入一片死寂和寒冷，但这个过程并不会抵达-273.15℃这个理论上的低温极限。因为宇宙的膨胀、残留的辐射等因素，使得宇宙空间本身始终残留着微小的能量，因此它的最终宿命是“无限接近”而非“达到”绝对零度，并且CMB理论推算宇宙现在的温度是2.725 K。其实，宇宙最终的温度不是无限接近于绝对零度，而是存在确定的温度——小于2.725 K。分析、论证如下：
宇宙开始之后，较长时期是不辐射的，宇宙质量转化的能量，被宇宙质量封装在质量内部，宇宙的比热容无法计算，这个时期宇宙的质量变化不影响宇宙空间的温度，即这个时期宇宙空间的温度是绝对零度。宇宙开始辐射之后，宇宙的比热容是可以计算的。
宇宙开始辐射，宇宙的空间被辐射填充，宇宙空间开始有温度，即辐射的温度——宇宙背景微波。现有科学理论计算、测量宇宙的温度是T=2.725K，现在的宇宙是膨胀的，所以温度仍然是变化的。
根据爱因斯坦质能方程E=mc^2，其中，m是损失的质量，根据这个理论，如果能量mc^2能全部被质量m吸收，那么质量m必然达到光速。对于基本粒子，存在于物质内部的基本粒子，质量损失一半，必然能光速辐射到外部空间——形成光子，宇宙的最终状态就是“光子气体”充斥着的宇宙，“光子气体”的温度就是宇宙最终的温度。
假设宇宙能辐射时刻宇宙的质量是M，则宇宙最终的质量必然为M－m，当，且仅当，m=M/2时，宇宙变成一个充满辐射的宇宙，和现代理论描述——现有理论CMB是充斥宇宙的“光子气体”，测量宇宙的温度理念是一脉相承的。也就是说，宇宙的最终状态是宇宙质量最终全部蒸发成辐射——宇宙是广义光子充斥的宇宙。
理论依据：即（M－m）c^2=mc^2，假设宇宙最终被辐射填充空间的温度是ΔT，根据能量守恒定律及热力学规律：mc^2=（M－m）CΔT，其中C是宇宙的比热容、c是光速，此时的宇宙是被光子气体充斥着的宇宙，即宇宙的质量都转化为光子，根据爱因斯坦质能方程及能量守恒定律可知：此时（M－m）=m，即宇宙质量变成原来的一半，宇宙演化结束——宇宙是光子充斥着的宇宙。依据方程：：mc^2=（M－m）CΔT和（M－m）=m解得：C=c^2/ΔT，所以宇宙的比热容等于光速的平方除以宇宙最终的温度。由此可见，虽然宇宙的比热容与宇宙的质量没有直接关系，但是能量和质量存在密切的关系，能量一定空间越大，温度一定越小。
该理论还说明：只要还有质量没有转化为辐射，即宇宙从开始辐射时，质量没有损失到原来的一半，宇宙的质量就会减小，宇宙就会膨胀——空间变大，宇宙的温度就会降低，宇宙变成一个只由辐射“填充”的宇宙，质量达到最小值，再无质量转化为能量推动宇宙继续膨胀，此刻宇宙质量达到最小值，宇宙空间半径达到最大值，宇宙的温度达到最小值。
由于现在宇宙还存在没有转化为光子的质量，空间还会膨胀，所以宇宙的温度还可以降低，现代科学理论计算现在宇宙的温度是2.725K，所以宇宙最终的温度必然小于2.725K，但不会无限接近于绝对零度。
由于宇宙遵循M^3R=H规律，质量损失一半，半径扩大到原来的8倍，即宇宙从能辐射开始，最多扩大到原来的8倍，不会无限大，所以最终的能量和空间是确定的，那么宇宙最终的温度也是确定的，不会是无限趋近于绝对零度，但是也一定小于2.725K。据此可以推算宇宙的比热容不小于：C=c^2/ΔT=（3×10^8）^2/2.725=3.3×10^16，即宇宙的比热容不小于3.3×10^16。
结论：宇宙能辐射之后的比热容是：光速的平方除以宇宙最终的温度；宇宙最终的温度小于2.725K；宇宙质量达到最小值，宇宙空间半径达到最大值、温度达到最小值。宇宙的比热容如此巨大是因为：空间扩大及高速运动——速度最终是光速，需要巨大能量的原因。