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        對稱多維空間

        2008-12-31 00:00:00謝富強(qiáng)
        飛碟探索 2008年7期

        自從地球上誕生出文明以來,能夠讓地球文明觀察到的一個(gè)天體,首次突然消失不見了,其意義是多么深刻啊!這使得有關(guān)天體的形成與消亡再次變得富有爭議并充滿神秘性,經(jīng)典的、傳統(tǒng)的宇宙觀,受到了前所未有的懷疑與挑戰(zhàn)。

        一種假設(shè)宇宙中存在一種對稱多維空間的理論,獲得重新認(rèn)識(shí)與重視。雖然該種學(xué)說在某些方面上,說得讓人們幾乎達(dá)到恐慌的地步,可是隨著天文物理學(xué)的發(fā)展,越來越有效地證實(shí)對稱的多維空間處處都存在。而它的整體結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)規(guī)律和演變方式,人們在認(rèn)識(shí)上還需要各種學(xué)科的研究。

        在目前,人們的觀測范圍已擴(kuò)大到了近200億光年的時(shí)空區(qū)域,現(xiàn)代宇宙學(xué)是研究這個(gè)大范圍內(nèi)的時(shí)空特性和運(yùn)動(dòng)演化的規(guī)律,那么人們觀測得到哪些重要的現(xiàn)象呢?

        河外星系的譜線紅移:從觀測中發(fā)現(xiàn),除個(gè)別星系之外,河外星系的光譜都有紅移現(xiàn)象。我們都知道,讓一束白光通過一個(gè)三梭鏡,就能在其后的屏幕上得到七種色彩光組成的光譜。在收集到的光譜中,除了有連續(xù)的色光外,還有明亮的色線,這個(gè)叫做發(fā)射線,而收集的光譜中存在暗線,于是將它稱之為吸收線。

        光源中包含著元素,當(dāng)光透過由某種元素組成的物質(zhì)時(shí),這樣在某些確定的位置上就存在吸收線。這樣人們就可以根據(jù)譜線來確定光源中含有什么元素。假如光源和觀察的一方是處于相對靜止的,那么譜線就在光譜確定的位置上。如果光源離開觀測者運(yùn)動(dòng),那么譜線就會(huì)向長波七色光的紅端移動(dòng)。如果光源對著觀察者的方向運(yùn)動(dòng),譜線就向短波七色光的紫端移動(dòng)。現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)河外星系的譜線都有紅移,這就說明河外星系都在遠(yuǎn)離銀河系。

        天文學(xué)者經(jīng)多年的觀測發(fā)現(xiàn),一些比較暗的星系,它們的紅移量很大,理論上說,星系離我們越遠(yuǎn),應(yīng)該看上去就越暗,而紅移量越大表明退行速度越大,其中還有一項(xiàng)因素不得不引起重視,那就是星系的視角大小不一,相對視角大的紅移量要小,而視角小的星系紅移量就要大。設(shè)定星系大小及數(shù)量相差不大的話,離我們越遠(yuǎn)的星系其視角就越小,反之亦然。從這種觀察說明,離我們越遠(yuǎn)的星系遠(yuǎn)離的速度就越大。

        同時(shí)經(jīng)觀察還得出這樣一種結(jié)論,物質(zhì)在空間大尺度的分布是均勻的,各向同性的。

        我們每天仰望星空,天體是逐級(jí)成團(tuán),行星、恒星及行星系,星系、星系團(tuán)、超星系團(tuán)。這些星系系統(tǒng)的尺度是逐級(jí)增大。星系的尺度從幾千光年到幾十萬光年,星系團(tuán)的尺度則從幾十萬光年到上百萬光年,而超級(jí)星系的尺度可達(dá)上億萬光年。

        根據(jù)觀察得出的結(jié)果,在大于1億光年的空間范圍內(nèi),物質(zhì)的空間分布似乎是均勻的,各向同性的。所以,無論在宇宙中的哪一點(diǎn)上向任何一個(gè)方向看去,在一定的角度范圍內(nèi)看到的星系數(shù)目是大致相等的,也就是說,星系是分布均勻的。

        從宇宙學(xué)原理上講,假定任何時(shí)刻,空間任一點(diǎn)和任一方向都是平等的,所看到的宇宙圖像相同,物理規(guī)律也到處適用。時(shí)間總是和運(yùn)動(dòng)圖像聯(lián)系在一起,這樣就意味著,宇宙各處有共同的時(shí)間標(biāo)度。

        原有的宇宙學(xué)原理受到巨大的挑戰(zhàn),有限與無限之爭也再次引起關(guān)注。一直未被完全認(rèn)可的宇宙大爆炸理論,也因其本身的矛盾再次引起了爭論。

        宇宙中存在著一個(gè)臨界密度。如果宇宙中的物質(zhì)密度大于臨界密度,那么宇宙間的物質(zhì)引力就比較大,宇宙的膨脹速度將很快減小,最終停止膨脹并轉(zhuǎn)而收縮。這樣的話,我們現(xiàn)在所見到的膨脹宇宙將要轉(zhuǎn)變成塌縮的宇宙,物質(zhì)的密度越來越大,宇宙溫度也越來越高,宇宙的背景輻射將會(huì)由微波輻射逐漸趨向紅外和可見光。在這種情況下,宇宙有可能由黑色變成紅色,并逐漸變成黃色和藍(lán)色,以后整個(gè)空間中充滿耀眼的輻射,溫度不斷升高,電子將從原子核附近被剝離,原子核可能進(jìn)一步被拉碎成質(zhì)子和中子。該種情況繼續(xù)下去,達(dá)到一定的時(shí)間段,所有的物質(zhì)全部聚集到一個(gè)極小的區(qū)域之內(nèi),一個(gè)宇宙便結(jié)束了;等到再來一次大爆炸,開始生成新的宇宙,一切重新開始。

        而矛盾也出在這里。事實(shí)上我們的宇宙正在膨脹。從辯證唯物主義來說,世界是物質(zhì)的。物質(zhì)是在時(shí)間和空間中運(yùn)動(dòng),物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)形式是無窮的,時(shí)空也是無限。而從大爆炸的理論來講,至少在時(shí)間上是有限的,空間上也是有限的,很明顯該點(diǎn)就自相矛盾。

        很多人都會(huì)這樣去認(rèn)為,既然哲學(xué)是自然科學(xué)和社會(huì)科學(xué)的概括與總結(jié),那么哲學(xué)的宇宙概念就應(yīng)當(dāng)毫無疑問,也要概括及總結(jié)宇宙研究中觀察得到的事實(shí);并且還應(yīng)當(dāng)隨時(shí)用觀測得到的事實(shí),對哲學(xué)中的概念進(jìn)行修改與完善。

        證實(shí)宇宙是有限還是無限,從客觀的實(shí)際出發(fā),不能僅靠思辨和傳統(tǒng)習(xí)慣來表達(dá)。然而,空間和時(shí)間的無限性,還需要更多的實(shí)踐來證明,但是目前沒法去證明。似乎人類的宇宙觀經(jīng)過漫長的認(rèn)識(shí)及努力探索,只證明了一點(diǎn),強(qiáng)調(diào)時(shí)空無限的目的,只是為了把上帝從時(shí)空中排斥出去。然而我們都知道,即使是一個(gè)有限的宇宙,也并非要承認(rèn)上帝的存在。

        那些持宇宙大爆炸理論的人,無非是從物質(zhì)自身的特點(diǎn)來研究宇宙的起源和演化,并不是求助于物質(zhì)之外的精神力量,因此不產(chǎn)生矛盾;尤其是脈動(dòng)宇宙模型理論,認(rèn)為宇宙是無始無終,物質(zhì)既不可創(chuàng)造也不會(huì)消失。該理論的基點(diǎn)闡述了我們的宇宙源自于上一代宇宙的末日,現(xiàn)在的宇宙結(jié)局是為下一代宇宙開創(chuàng)起點(diǎn)。每一次的宇宙模式都沒有相同的論點(diǎn),避免了機(jī)械唯物主義的宇宙圖景;但是空間是無限的觀點(diǎn)并不能作為辯證唯物主義觀點(diǎn),因?yàn)樗旧砭褪强梢愿淖兊摹?/p>

        基于上述理論去進(jìn)行延伸,為求達(dá)到更趨合理的論點(diǎn),認(rèn)為宇宙之外還存在無數(shù)個(gè)其他宇宙的觀點(diǎn)理論被提出來,并且進(jìn)一步假設(shè)那里的情況和我們這里完全不一樣,我們目前生活在該宇宙中是一件湊巧的事情,因?yàn)檫@個(gè)宇宙在發(fā)展的一定階段上恰巧為生命的出現(xiàn)提供了條件。而在其他宇宙中,也許演化的情況不同,或許根本就沒有出現(xiàn)過生命。

        或許其他的無數(shù)宇宙空間里存在生命,由于客觀規(guī)律的作用,它們的信息無法傳到我們的宇宙中來,從而讓我們無法認(rèn)識(shí),或者是我們的科技水準(zhǔn)無法去解讀,因?yàn)槲覀冎荒苷J(rèn)識(shí)我們目前的宇宙。

        歸納目前的種種學(xué)說及理論觀點(diǎn),嚴(yán)格說來,它并不是一種自然科學(xué)觀點(diǎn),而是一種哲學(xué)觀點(diǎn),對無法認(rèn)識(shí)的其他宇宙,事實(shí)上的確是一點(diǎn)也說不上來,一切只能歸屬到猜測。如此可見,哲學(xué)上的宇宙觀點(diǎn),盡管對自然科學(xué)進(jìn)行了概括與總結(jié),然而它畢竟包含了理念的成分,而在自然科學(xué)中,要進(jìn)行辯證的思維要求,于是只好總結(jié)我們所認(rèn)識(shí)的客觀事實(shí)。

        但是,各種認(rèn)為及推斷的論點(diǎn)是層出不窮,其中有一名來自默默無聞的基層學(xué)者提出的宇宙模型觀,好像給現(xiàn)今激烈爭論的宇宙模型提供了各持己見者都能接受的理論根據(jù)。在這個(gè)模型中,宇宙的無限性被肯定了下來,它的模式是重疊的宇宙模式。就如同在一個(gè)大盆里,放上洗衣粉后,經(jīng)攪拌,產(chǎn)生滿盆的肥皂泡,而每一個(gè)肥皂泡就是一個(gè)宇宙模式,有大有小,并且它們都有一個(gè)或者多個(gè)結(jié)節(jié)處相通,相通的方式就是目前科學(xué)家發(fā)現(xiàn)的宇宙中存在的黑洞。當(dāng)某個(gè)宇宙間的物質(zhì)經(jīng)歷收縮階段后,這些物質(zhì)可能被移到別的宇宙空間里,在這種情況下,該宇宙空間將徹底消失。也就是說,這個(gè)肥皂泡破裂不復(fù)存在。但是別的宇宙空間也在做著同樣的演變,也許在剛才破裂地方會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)到多個(gè)宇宙,就像我們在肥皂盆里產(chǎn)生泡沫的過程一樣。而造成宇宙的消失及更多的宇宙被產(chǎn)生出來,攪動(dòng)的力量就是黑洞發(fā)出來的力量。

        根據(jù)其理論,可以想象到,在觀察到的遙遠(yuǎn)恒星,可能并不是我們所屬宇宙空間里的天體物質(zhì),因?yàn)榉试砼菔峭该鞯?。同樣在提出的理論里,仿佛更合理地解釋了時(shí)空關(guān)系。這種理論首次打破宇宙?zhèn)鹘y(tǒng)意識(shí)的堅(jiān)冰,將提出的景象模型帶人其中,因?yàn)橛性S多從觀測中取得的資料似乎有力地證明了這一點(diǎn)。

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