|
奥秘无穷的时间与空间 先说时间，如果从最原始的意义上去考察，从我们最基本的体验中去探索，时间的本质可归结为“现在”、“过去”、“未来”。由于“过去”和“未来”是以“现在”划分的，那么什么是“现在”呢? 爱因斯坦曾经为“现在”这个问题大伤脑筋。 他解释道：“'现在’这种经验是人所专有的东西，是同'过去’和'将来’在本质上都不同的东西，然而这种重大差别在物理学中并不出现。也不可能出现。这种经验不能为科学所掌握。” 时间特有的难以捉摸之处，确实让许多科学家痛苦但却无可奈何。从普通人的观点看，时间最突出的特点有两点：一是它没有开始也没有结束，二是不可逆转。时间常常被喻为流水，被喻为飞箭：过去不可改变，未来一片茫然。 目前在时间本质上，大致有两种观点：一种认为时间是循环的；另一种认为时间是线性不可逆的。 牛顿 在经典力学中对时间的解释是：“时间就好像一条无头无尾的均匀连续流逝的长河，和物质运动无关，它是绝对的、无限的。绝对空间与绝对时间互不依赖，也不与物质和物质的运动相关。” 爱因斯坦在他创立的相对性原理和光速不变原理中，对时间有了新的认识，他认为时间与空间并不是互相孤立的，而是不可分割地联系着，空间与时间互相渗透、转化。 苏联学者魏尼克曾经提出’一个全新的关于时间物质和时间场的假说，认为宇宙万物都属于时间物质，都具有时间的连续性。时间物质也像辐射、波一样，不停地放射着一种时间粒子，它能起信息载体的作用。 再说空间，科学家们过去对空间有着各种各样的解释：牛顿的空间与物质是各自独立的、完全脱节的，它们只是互相贴附在一起，而不发生相互作用，因此牛顿的空间模型只适用于空间的某一局部而不适用于宏观整体；爱因斯坦的空间具有相对性，他的空间被划分为一系列相对孤立的系统，他考虑的空间是体积有限同时又没有边的奇异空间，大体上相当于正曲面所有的性质；现代数学家则把空间划分为三类，即零空间、正空间和负空间。人们所谓的平直空间即零空间。当然爱因斯坦还有一个著名的四维时空理论，在相对论中，他确认了时空的四维统一性。 现在科学家认为：和光同时具有波和粒子两重性质一样，空间也具有两重性。这两种性质是指相对于某种参照系而言的，在远离引力场的宇宙中，空间应当是平直的，即所谓的零空间；在引力场中，空间则应当是弯曲的，即正空间与负空间。假如将一束激光向宇宙任意一个方向射去，并且永远运行下去的话，那么这束激光所走的路线即所穿过的空间究竟是平直的还是弯曲的呢?这就需要看这束光所经过的区域而定了：如果光束在无边无际的宇宙空间中穿行，这个空间就是零空间，就一定是平直的；如果光线在行进途中与某星系或某个大质量的星球擦肩而过，受其引力影响，这个空间就必然是弯曲的，其空间的弯曲量则根据星系或星球引力场的大小而定。所以，可以说牛顿的平直空间是基础，爱因斯坦的弯曲空间是变量，现代的数学空间是综合，三者统一起来就完善了。 如何证实宇宙中存在弯曲空间? 科学家用哈勃太空望远镜对一个叫AC-114的星系团进行拍摄时，发现这竟然是一个遥远星系的镜像，那个我们本来无法看见的遥远的星系正是通过这个巨大的前景星系团来成像的。这个星系团的引力恰如一片宏伟的天然透镜，使来自遥远星系团的一束光线通过AC-114星系团弯曲、集中，并会聚成几个光谱完全相同的图像，于是我们就看到了AC-114星系团背面更加遥远的星系或超大规模星象。这就是由引力透镜所造成的空间弯曲的证据。 从爱因斯坦的广义相对论导出，物质的时间、空间、质量随物质的运动速度的变化而变化，这样打破了经典力学中的“绝对时间”和“绝对空间”的观点。时间的速度并不是固定不变的，运动较快的物质，时间流逝的速度则较慢。时空可以转换，时间和空间可以缩短。 事实上，笔者认为空间本身没有质量，由于它容纳了物质，它便具有质量；空间本身无所谓时间，由于它“默许”了物质的运动，于是便产生了时间。从某种意义上来说，空间无所谓物质，又不能没有物质；空间无所谓时间，又离不开时间。 目前，进行时空研究的学者大致提出了以下几种观点： 平行世界论 德·勃洛欣采夫和弗·泽列宁两位学者，在分析了大量天文观测数据，并通过理论上的计算和大量研究后得出如下结论：我们所看到的宇宙(总星系)不可能形成于四维宇宙范围内。也就是说我们周围的世界不只是在长、宽、高和时间的四维时空中，形成的宇宙可能是由上下毗邻的两个世界构成的，它们之间的联系虽然很少，却几乎是相互重叠的。这两个物质世界通常是很少相互影响的“形影”状世界。在这两个重叠式世界形成时，将它们“复合”为一体的相互作用力极大，各种物质高度混杂在一起，进而形成统一的世界。后来宇宙发生膨胀，引起物质密度下降、引力衰减，从而形成两个实际上互为独立的世界，就是在我们的时空中存在一个与我们毗邻的平行世界。 正负宇宙世界论 持这种观点的学者把我们日常生活的物理时空称之为正宇宙，它具有长、宽、高三维，光速为其极限速度，可看得见摸得着，时间呈正向流逝，空间不具有伸缩性；把另一物理时空称之为负宇宙，负宇宙具有长、宽、高、时间四维，速度可超光速，看不见摸不着。当速度达到光速或超光速，时间可以倒流，也可以停止，空间可以伸缩。以上正负两种时空具有相对的非同时性。从正宇宙进入到负宇宙时，称之为隐形；从负宇宙进入到正宇宙时，称之为显形。两种时空是同时存在相互依存的。负宇宙包含于正宇宙之中，正宇宙的一切物理法则都包含于负宇宙的宇宙大法则之中。 “十维时空”世界论 有些学者认为时空不是四维而是十维。著名科学家钱学森在《自然辩证法要与科学技术同步发展》一文中曾经指出：“按现在的最新的理论——超弦理论来讲，时空不是四维而是十维，那么比一般时空多出来的六维是从哪里来的?……超弦世界是十维，有六维是你看不见但又起作用的，你看不见就会认为物体的运动是掌握不了的，是非决定性的，其实是那六维，六个因素没有考虑。” 早在20世纪80年代，西方物理学家葛林、约翰·休瓦兹就提出了“超时空”论，他们认为宇宙不是三维空间，而是九维空间，连同时间一维，称为“十维时空”。九维空间又分成三宇宙：我们居住的看得见而实有的三维空间称为第一宇宙；看不见而虚有的三维空间称为第二宇宙；看不见而实有的三维空间称为第三宇宙，也被称为“平行世界”。 那么看不见而虚有的第二宇宙又是个什么世界呢?笔者认为这里很可能是指的阴性世界。它们是由波或场等阴性物质形成的世界。 “M论”理论
“M论”理论是不久前由美国普林斯顿大学的保尔·斯坦哈特教授提出的。该理论认为，宇宙共有十一维空间，其中六维因绕成微小丝状可忽略不计。大爆炸发生前，宇宙是由两个四维平面构成的，其中一个平面是我们今天的宇宙，另外一个是“隐藏”的宇宙。研究人员称，这一隐藏宇宙的随机波动，使其产生变形和接近我们的宇宙。当它“溅”入我们所在的宇宙时，撞击产生的能量在大爆炸中转化为现在宇宙的物质和能量。 这一理论解释了宇宙为什么膨胀及如何膨胀等有关宇宙的重要细节，其研究结果将可能揭示出150亿年前大爆炸发生前宇宙发生了什么。目前，英国剑桥大学和美国太空望远镜协会的科学家正在研究这一宇宙形成的新理论。剑桥大学的瑞斯教授说，这一有关大爆炸发生前早期宇宙的看法，强调了宇宙与微观世界的联系，但只有等人们对空间和时间有了更深入的认识后，这些观点才能进一步确认。 “M论”理论强调大爆炸发生前，宇宙还曾经发生过另外一次大震荡。 |
|
|
