宇宙的形狀只能存在于人類的理論推測與局部發(fā)現(xiàn)的綜合想象當(dāng)中

從時(shí)空觀的角度來看，宇宙是人類關(guān)于時(shí)空存在范圍的極限概念。在牛頓力學(xué)時(shí)代，人們以為時(shí)空是絕對(duì)靜止的，宇宙作為星系運(yùn)動(dòng)的框架也應(yīng)該是始終不變的。愛因斯坦雖然在相對(duì)論中提出了時(shí)空的可變性，但連他本人也沒有意識(shí)到宇宙作為時(shí)空存在的極限形式，其實(shí)也是具有可變性的。

1917年，愛因斯坦出于對(duì)廣義相對(duì)論方程中存在動(dòng)態(tài)宇宙傾向的否定，加入了一個(gè)宇宙常數(shù)，用以證明宇宙空間的大小與時(shí)間無關(guān)，從而為靜態(tài)宇宙模型提供了依據(jù)。就這樣，愛因斯坦遺憾地錯(cuò)過了宇宙膨脹的預(yù)言。然而，愛因斯坦提出的靜態(tài)宇宙球模型，卻成為引力幾何學(xué)與宇宙學(xué)完美結(jié)合的發(fā)端和標(biāo)志，愛因斯坦因而成為現(xiàn)代宇宙學(xué)的重要奠基者之一。

不過，還在愛因斯坦時(shí)代，靜態(tài)宇宙球模型就已經(jīng)得到了修正。1922年，弗里德曼舍棄了愛因斯坦的宇宙項(xiàng)而根據(jù)原有的引力場方程，得出了動(dòng)態(tài)宇宙模型解，即證明宇宙具有膨脹性質(zhì)。1929年，艾德溫·哈勃根據(jù)星系紅移現(xiàn)象，揭示了紅移與宇宙膨脹(亦即均衡擴(kuò)張)的聯(lián)系，從而使動(dòng)態(tài)的即膨脹的宇宙被人們當(dāng)成觀測事實(shí)接受下來了。從這個(gè)觀測事實(shí)出發(fā)，有人甚至還計(jì)算出了宇宙膨脹起源的時(shí)間。

對(duì)此，愛因斯坦評(píng)論說：“這里確實(shí)存在著一個(gè)不可思議的困難局面。如果將哈勃發(fā)現(xiàn)的銀河光譜線位移解釋為一種膨脹(從理論的觀點(diǎn)看這是沒有多少疑問的)，那么，依此推斷，此種膨脹‘僅僅’起源于大約10億年以前；而按照天文物理學(xué)，恒星和恒星系的發(fā)生和發(fā)展很可能需要長得多的時(shí)間。如何克服這種矛盾，仍毫無所知?！睈垡蛩固箾]有預(yù)料到．在其后幾十年．宇宙年齡已經(jīng)被修正為上百億年了。宇宙球模型也衍生出不少子孫

形形色色宇宙球模型的提出，大都是以承認(rèn)時(shí)空彎曲為前提的：靜態(tài)宇宙球半徑是不變的，與時(shí)間無關(guān)；動(dòng)態(tài)宇宙球則是不斷向外擴(kuò)張的，體積與時(shí)間成正比關(guān)系。

當(dāng)代盛行的大爆炸宇宙學(xué)更是把人類觀測到的宇宙膨脹，看成是某種體積無窮小而溫度、密度無窮大的奇點(diǎn)爆炸的必然延續(xù)，奇點(diǎn)爆炸的瞬間被看成是時(shí)空的開端，爆炸帶來的宇宙膨脹意味著時(shí)空的膨脹，宇宙一旦回縮到原始爆發(fā)前的狀態(tài)。則意味著時(shí)空的終結(jié)。

據(jù)稱已找到了大爆炸證據(jù)，這就是微波背景輻射；這種大爆炸的余溫至今仍彌漫在整個(gè)宇宙中。

迄今為止，最奇特也是最復(fù)雜的宇宙球模型是由美國的杰弗里·維克斯提出來的。據(jù)英國《自然》雜志2003年10月9日網(wǎng)絡(luò)版介紹，美國數(shù)學(xué)家杰弗里·維克斯研究了NASA微波背景輻射探測器發(fā)回的資料，提出了新的宇宙模型。這個(gè)有限宇宙相對(duì)說來并不大，大約只有70億光年寬度，形狀為五邊形組成的12面體，有如足球。這位數(shù)學(xué)家認(rèn)為，人們之所以感覺宇宙是無限的，是因?yàn)橛钪婢拖褚粋€(gè)鏡子迷宮一樣使人們產(chǎn)生錯(cuò)覺。

或許新的宇宙球模型還會(huì)源源不斷地衍生出來，因?yàn)榭茖W(xué)家們被宇宙新發(fā)現(xiàn)所激勵(lì)出來的想象力，如同宇宙新發(fā)現(xiàn)一樣是不會(huì)窮盡的；但無論是說宇宙在加速膨脹也罷，或者說宇宙不止一個(gè)也罷，總之將引力的幾何效應(yīng)推廣到整個(gè)宇宙中，已經(jīng)使宇宙在人們心目中產(chǎn)生了這樣的一種新形象：它是一個(gè)以爆發(fā)奇點(diǎn)為開端的、可膨脹可收縮的、同向共性或非均勻的、半徑與時(shí)間關(guān)聯(lián)的可測球體。

一個(gè)與閉合宇宙相關(guān)的問題——即時(shí)間在其間是如何閉合的呢?按照相對(duì)論，彎曲的時(shí)空必然伴隨著時(shí)間的周而復(fù)始(即循環(huán)式延續(xù))；按照大爆炸宇宙學(xué)，閉合的并且膨脹的宇宙必然導(dǎo)致時(shí)間循環(huán)的終結(jié)。

面對(duì)這樣一個(gè)有始終、有限度的宇宙模型，人們似乎可以認(rèn)為差不多已接近時(shí)空觀念的發(fā)展極限了。但問題的關(guān)鍵卻仍然難以搞清楚：宇宙作為時(shí)空存在的極限范疇，究竟是按照人類所能理解的極限存在的，還是按照大自然永恒本性存在的?簡言之，宇宙的存在極限到底是可知的還是不可知的?

我們無法跳出宇宙看宇宙，因而宇宙的形狀只能存在于人類對(duì)宇宙的理論推測與局部發(fā)現(xiàn)的結(jié)合想象當(dāng)中。基本結(jié)論或許是：人類對(duì)宇宙存在極限的認(rèn)知只具有相對(duì)性的特征，亦即宇宙的存在極限只具有相對(duì)可知性。

人類科學(xué)的發(fā)展不允許也不需要包容一切的終極理論

愛因斯坦生前試圖將引力場與電磁場統(tǒng)一到一個(gè)純引力場中，惜無結(jié)果。有人認(rèn)為是愛因斯坦后半生的研究方向搞錯(cuò)了。無可諱言，每個(gè)人都有歷史造就的狹隘性，都難免會(huì)被特定時(shí)代所局限。

但無論怎樣，愛因斯坦作為統(tǒng)一場論的拓荒者，其對(duì)科學(xué)的執(zhí)著精神、持久的熱忱以及天然的責(zé)任感，永遠(yuǎn)值得人們尊重，值得世代后人效法。

在愛因斯坦身后，充滿奮斗精神的人們前赴后繼，對(duì)統(tǒng)一場的探索始終沒有中斷過。但沒有硝煙的科學(xué)戰(zhàn)場同樣殘酷無情，在任何偉大探索的征途上，付出一生的辛勤而落得兩手空空的犧牲者絕非少數(shù)。不圖痛快一時(shí)的感官享受，只求有限一生的價(jià)值創(chuàng)造，這只能是覺悟者既定的人生選擇。

如今在統(tǒng)一場論陣地上堅(jiān)守未敗、有望修成正果的?？赡芤仓挥袕V義弦論、圈量子引力學(xué)等極少數(shù)理論了

廣義弦論尤其令人感興趣。這一理論是由解釋強(qiáng)力作用的狹義弦論發(fā)展而來的。大約在20世紀(jì)后期，該理論開始受到人們的重視并逐漸形成研究熱潮，如今廣義弦論已成為囊括超弦理論、M理論、膜理論等多種假說的一種略顯龐雜的理論體系了。

廣義弦論把時(shí)空看成是由無數(shù)具有卷曲結(jié)構(gòu)的微型空間組合而成的整體，而構(gòu)成微型空間的最小單元即是假想的一維弦；不同的弦共振模式與層出不窮的粒子態(tài)和諧對(duì)應(yīng)。據(jù)B.格林等研究者聲稱，廣義弦論已成功地解決了廣義相對(duì)論與量子理論之間的矛盾，即星系尺度上平滑彎曲的四維時(shí)空與超微尺度上激蕩起伏的量子泡沫之間的對(duì)立。

不僅如此，據(jù)說廣義弦論業(yè)已為統(tǒng)一四種相瓦作用力掃清了理論障礙，實(shí)證前景相當(dāng)樂觀；但缺乏最起碼的實(shí)驗(yàn)證據(jù)，始終是廣義弦論無法突破的第一瓶頸。

以人類現(xiàn)有的超微探測手段，在可預(yù)見的時(shí)間內(nèi)遠(yuǎn)不足以實(shí)現(xiàn)對(duì)假想弦的驗(yàn)證。

然而，這種現(xiàn)實(shí)缺陷并未能阻擋住廣義弦論雄心勃勃的推進(jìn)趨勢。作為愛因斯坦未竟事業(yè)的繼續(xù)，廣義弦論的目標(biāo)就在通過統(tǒng)一廣義相對(duì)論與量子力學(xué)，統(tǒng)一所有已知的相互作用力，進(jìn)而統(tǒng)一所有的物理學(xué)理論和物理學(xué)現(xiàn)象，進(jìn)而發(fā)展成為終極理論。

不過，我們可以認(rèn)定人類需要終極理論嗎?抑或說終極理論有存在的必要嗎?

事實(shí)上，在確認(rèn)地球文明能夠保持正常發(fā)展的前提下，展望人類知識(shí)探索及其知識(shí)擴(kuò)張的諸多可能性前景，我們尚未發(fā)現(xiàn)未來的科學(xué)史有任何終結(jié)的趨勢。

這就提醒我們，終極理論的概念沒有什么實(shí)在價(jià)值；終極理論的提法只會(huì)使人類目光短淺，只見樹木不見森林。若不想放棄終極理論的提法，那么它也只是在較長的時(shí)間里能占據(jù)統(tǒng)領(lǐng)地位的理論而已。

廣義弦論還有一個(gè)不甚自信的傾向，那就是它有些刻意追求與大爆炸、黑洞等現(xiàn)有理論的完全一致性了。倘若這類傳統(tǒng)理論有所修正的話，那就勢必會(huì)動(dòng)搖廣義弦論的生存根基。

然而無論怎樣，廣義弦論呈現(xiàn)給人們的理論成果畢竟是美妙、精巧且不乏天才猜想的，若以此奇弦來奏響遙遠(yuǎn)的新物理學(xué)樂曲當(dāng)是天籟之音。

遺憾的是，由于缺乏可觀察的客體，廣義弦論等待科學(xué)驗(yàn)證的過程可能將是極其漫長的，人們的耐心甚至將為此受到煎熬。不過若現(xiàn)實(shí)一點(diǎn)，譬如通過建立電腦模型來演繹并推廣廣義弦論的理論模型，當(dāng)可緩解該理論苦無實(shí)證的現(xiàn)實(shí)困境。(待續(xù))