广袤的宇宙 复杂的时空

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【明慧网1999年10月15日】 《转法轮》在“关于天目的问题”一节(pp.54)中指出:“我们现代的科学研究这个东西,还是差得很远,和整个宇宙中存在着高级智慧星球那些生命比起来,我们人类的科技水平是相当低的。就在同时同地存在着另外的空间我们都突破不了……物质在微粒下有分子、原子、质子,最后往下追查下去,如果每一层你能够看到这一层的面,而不是一个点,看到分子一层的面、原子一层的面、质子一层的面,原子核一层的面,你就看到了不同空间中存在的形式。任何物体包括人身体都是和宇宙空间的空间层次同时存在、相通的。我们现代物理学研究物质的微粒,只研究一个微粒,把它剖析、分裂,原子核分裂之后再研究它裂变之后的成分。如果有这样的仪器能够展开,看它这一个层次中,所有的原子成分或者是分子成分在这一层中整个的体现,要能够看到这个景象,你就突破了这个空间,看到另外空间存在的真象了。人的身体和外面的空间是对应的,它都存在着这样的存在形式”。

可见,除了我们普通肉眼能看到的空间外,宇宙中还存在着另外的时空。对于《转法轮》中关于时空的论述,现代科学界是有相似认识的。

回顾人类时空观的发展,可以分为三个阶段。牛顿由经典物理学的成果出发,把宇宙看成是机械的,看成是一个以固定规律运转的精密的机器,比如地球围着太阳旋转,星系如同一个巨大钟表的很多齿轮。这就是机械的时空观,是绝对时间、绝对空间的框架体系,把时间与空间完全割裂开来;第二阶段,以爱因斯坦的相对论为基础,摒弃了牛顿的绝对时空的概念,将空时结合起来建立了相对论时空观。对于任何一个惯性系,时间是用相对于这个惯性系静止的、同样构造的钟来度量的。广义相对论时空观还取消了惯性系的概念,以弯曲的空间概念把物质、运动、时空联系在一起,否认了时间、空间割裂的思想。但是爱因斯坦的相对论是描述静态的、孤立的、均匀分布的时空,没有建立高维动态空时流形的物理概念,没有分析时空结构的演变。而且新的观测事实,如水星进动、X射线爆发源对爱因斯坦的广义相对论发起了挑战[1];第三阶段,现代科学已经认识到我们存在的时空世界事实上是十分复杂的,决不是只存在着我们人类用肉眼可以感知到的空间。在这基础上,人们发展了现代时空理论。

一、现代时空论及量子物理时空观

现代时空论的观点是宇宙是由各种不同维度的空时结构组成。高维空时流形的实质是复能量流,即空间的实质是能量流[2]。比如超弦理论认为:真实的时空是高维的,可能是10维,也可能是26维等[3]。若以10维的为例,量子力学认为一切粒子均有波动性,其波长为λ=h/p,其中p为动量,h为普朗克常数。若粒子的波长比空间尺度L大许多,则这一维必将被紧致。根据卡鲁查克莱因理论,要在紧致后的4维时空中获得正确的引力常数G,则其余6维的尺度L 都要在普朗克线度lp之内(lp=h/(mp, Ec),其中分母表示动量)。由此可见,要探测余下的这6维时空,则发射的粒子应具有大于(mp, Ec)的动量,这样使得λ 关于量子物理时空观,著名的量子物理学家、牛津大学教授德伊兹教授作了最好的表述,他说:“量子力学本质上是关于多个平行宇宙的解释,有些宇宙和我们这个宇宙很相似,而另一些则很不一样。在我们附近的宇宙可能只跟我们宇宙相差一个光子,而最远的那些宇宙则跟我们的宇宙完全不同。”,“现实世界并不是由一个宇宙构成,但是我们只能在它的一个层面上活动。”[5]

另外近十余年来,随着量子物理学和广义相对论的交汇,特别是规范场理论中对称破缺相变的最新进展,现代宇宙学提出了许多宇宙形成假说。宇宙大爆炸理论、暴胀宇宙论和宇宙弦理论就是这些理论中很重要的一部份。例如,根据1983年A.Linde提出的混沌暴胀宇宙模型,极早期宇宙中存在着若干个空间畴,每一个空间畴将作指数膨胀,形成大小超过可观测宇宙的微宇宙泡。每一个微宇宙泡可以演化为一个对应的宇宙,而我们生活的这个宇宙只是由其中一个微宇宙泡暴胀演化而来的[6]。

这些宇宙是连通的。根据1935年爱因斯坦提出的“虫洞”(Wormholes)理论。虫洞能扭曲空间,是宇宙的隧道,可以令原来相隔亿万公里的地方变成近在咫尺。也就是说不同的子宇宙空间可通过虫洞联结,但“虫洞”的引力极其大,以至于可以毁灭所有进入它的物质[7]。

二、多层面时空论

如前所述,现代科学已经认识到了多个时空的存在,并提出了以上各种理论,但是这些理论还存在很多问题。比如对于宇宙大爆炸理论,我们无法解释0~10^-43秒之间宇宙是什么状态?为什么极早期宇宙中粒子和反粒子数目不对称?为什么宇宙中光子数和粒子数之比为10^-9数量级[1]?1964年发现的所谓的“大爆炸火球”,在1992年后的观测中有温度的波动,即其密度是在密与疏之间波动,这与宇宙大爆炸理论的推论不相符。

又例如,1997年1月9日,权威科学杂志《Nature》上的一篇关于星系分布的文章指出,超级星云是按规则晶格排列的,每个长方形的格子边长三亿六千万光年。据Estonia的Tartu观测中心的J.Einasto博士报导,超级星云的整个分布就象一个三维的棋盘。1990年2月,英国Durham大学天文学家T.J.Broadhurst和一个多国科学家组成的小组,在范围不大的一块天空区域向纵深观察,观测范围至60亿光年。他们使用一种笔心式(Pencil Beam)扫描仪器确定,星云间是以3亿光年间隔的密度按周期分布的。天文学家已经知道星系会组成片状或丝状的星云,围绕着没有星系的空间运转,但周期性的结构却是非常出乎意料的。所有这些观测结果向我们原先对宇宙的认识提出了挑战。根据宇宙大爆炸理论,星云应该是随机地分布在整个宇宙中的。加州大学伯克利分校的Marc Davis博士说,如果星系的分布真的是周期性的,那么完全可以说,我们对宇宙的早期情况实际上一无所知。

超弦理论也存在困难,比如弦论提出的量子色动力学(QCD)的标准模型能把强作用力、弱作用力、电磁力统一起来,但很难将引力也统一进去[7]。再有,是不是宇宙间就只存在这四种基本作用力?宇宙间的γ射线超能爆发就不能简单归结为这四种力的作用。超弦理论对此也无法解释。另外,弦论中维数的概念本身没有解释宇宙演化的物理本质,它的结论是不可检验的(物理学家必须建造一个周长为1000光年的粒子加速器,而整个太阳系的周长才一光天)。超弦理论在物理学领域把数学工具用到了极致,被称为“数学之舞”,把宇宙的演化变成了纯“数学游戏”,甚至失去了物理意义,成了“美学”的作品。

总之,现在人类对于宇宙、时空的认识还是很不完善的。

《转法轮(卷二)》(李洪志著,北京:中国世界语出版社,1995.11)中明确指出:“宇宙最根本上就是能量构成的”。这段话深刻地揭示了宇宙的本质,启示我们应该从能量本质的角度去分析宇宙的不同层次空间。

事实上,现代时空论也已经认识到空间的实质是能量流[2]。另外量子力学告诉我们,微观粒子在不同条件下可以分别表现出波动性和粒子性,此即“波粒二象性”。然而在亚原子层面,波粒的分界消失,物质不能只被作为其中的一种来解释,它们既是波又是粒子。波是一种能量,它不表现为我们可见的粒子状态,但是不能说它不是物质。此时物质的概念发生了变化,也就是说能量也是物质。爱因斯坦相对论的质能关系式E=mc^2告诉我们,物质的质量是能量的一种表征形式,所以物质即能量。物质与能量是统一的,“波粒二象性”就是这种统一性的证明。既然能量是物质的本质,那么也就是宇宙的本质。宇宙从根本上来说,就是由能量构成的。

现代科学已经认识到,物质是由分子、原子、原子核、电子、质子、中子、各种介子、超子、共振态粒子、一层一层一直到中微子等组成的[8]。宇宙不同层次中各种物质状态维持依靠的是能量,粒子越微观,能量越大,宇宙的演化就是能量在同一层次间、不同层次间的相互作用、转移和转化。不同层次能量包括:庞大天体(宇宙岛、银河系、恒星系)的运动动能、我们周围物体的机械能、生物能、分子间的作用能(如热能、化学能)、原子间的作用能(如核能)、被夸克禁闭的空间的能量、中微子放射能(可轻松穿透1000光年的钢板),还有更微观的及更宏观的未被认识的能量状态等。晶体和生物分子之间对应几电子伏特;一般无机和有机分子对应几千电子伏特;原子核对应几百万电子伏特;质子、中子对应几十亿电子伏特;夸克、中微子对应更强大的能量级别,是现有科技水平无法探知的。

现代科学只能研究微观粒子的点状存在,不能看到微观粒子存在的整个面,是因为研究越微观的粒子要求越高的能量去探测。目前在实验室中的最高能量可以探测到中微子,虽然中微子离物质的本源相差还很远很远,但再往微观下去就无能为力了。而在微观上,物质内部不同粒子的不同整体层面、不同能量级别就构成了相应的不同空间。

现代物理学已经认识到普朗克常数h标志着宏观物理规律和微观物理规律的界限,是体现空间层次性的一个例证。任何物体都是存在于许许多多个同时同地存在的空间中。任何空间都有各自的时空结构和生命的特定存在形式,我们人感觉、接触到的基本上是分子构成的宏观物体,我们所在的是位于分子和星球之间的空间。事实上,现代科学还认识到,电子到原子核之间也是一个极其广阔的空间。现代弦理论的T对偶性,把一根弦绕着一个紧致维形成环圈时所出现的两类粒子(即振动粒子和环绕粒子),联系了起来。T对偶性理论认为,半径为R的圆的环绕粒子与半径为1/R的振动粒子是相同的,反之亦然。这样,如果宇宙缩小到小于普朗克长度(10^-35米),宇宙将转变为一个对偶的宇宙,随着原先宇宙的缩小而不断增大。因此在这样极小的尺度上,宇宙仍然看起来象大尺度一样[4]。

不同层次时空的能量层次存在差异,所以不同时空有不同的时空结构,宇宙特性在各层次时空的体现不同,就有不同的演化规律。海森堡的测不准原理(即不能同时地对微观粒子的坐标和动量进行绝对精确的测量)事实上就反映出宏观时空概念及规律已经不再适用于微观世界。试想,生物分子的能级只有几电子伏特,而到质子和中子则对应几十亿电子伏特,这样大的能级差异,必然暴露出宏观理论的局限性,必须要有适合高能量层次的新概念、新理论才行,否则就会遇到“螳臂当车”的尴尬。又如“宇宙遗失90%质量”这一问题,很可能就是把时间的概念不适当地用来描述不同层次的能量稳定状态,对能量的作用层次认识不足所造成的。显然宇宙中不只存在现有的能量形式。“γ射线超能爆发”之所以现有的物理规律难以适用,就是因为现有的规律是基于分子到星球之间这个空间层次得到的,而对于更高能量层次时空的现象就难以解释了。

不同层面的空间是客观存在的,只不过普通人的肉眼看不到它,但是看不到并不意味着它们不存在。19世纪初意大利天文学家皮亚齐用望远镜发现了第一颗名为谷神星的小行星。但是,当这颗行星一接近太阳,就消失了。人们就随意说他的发现是虚假的,为了骗取荣誉。德国数学家卡尔·高斯听到这个消息后,根据皮亚齐的发现,用自己的计算结果,证实了谷神星所在位置。天文学家用望远镜朝卡尔·高斯所指方向看去,果然发现了这颗小行星。显然,如果当时没有卡尔·高斯的计算结果,人们就不会承认谷神星的存在。然而,不管你有没有计算结果,能不能看不到它,承认不承认它,它都是真实的客观存在,都是太阳系中的一个成员,只不过你没有看见[9]。

事实上,人体是一个由复杂的电神经和化学神经网络组成的开放的巨系统,不但是传播站还是敏感的天线接收系统,处在各种各样的能量信号中。一般人能觉察到的电磁波谱范围不到已知波长光谱的2%,在光的已知的60个层次中,电磁波、红外线、紫外线、X射线、伽玛射线、宇宙射线等都是人类的感官所不能感知的。只有一个层次可以感知,即可见光[10]。也就是说,每天充斥在人们周围的98%的事物都是觉察不到的。例如,有的天体发出的不是可见光,是紫外线,而普通的光学望远镜只能看到可见光,所以就看不见他们的存在。科学家们制造了哈勃太空望远镜,可以观测紫外线,人们通过它拍摄了大量的天体照片,通过电脑转换成不同颜色的可见光,再转换成照片给人来看,结果发现很多天体的形态非常规则,都是原来用光学望远镜看不到的。但是看不到,就能说它不存在吗?

人类的视觉就是对物体的一种量度,通过视觉知道物体的大小、颜色、存在形式等。而度量量程的实质就是被度量者的能量反映到度量者后,度量者所能感应到、接收到的能量范围。因此度量本质上是一种度量者和被度量者之间的能量对应关系。在高能量层次中可以观察到低能量层次,而反之则不能。肉眼是用分子构成的,视觉就依赖于肉眼对被观察物体所反射或辐射出来的能量的吸收范围。因为肉眼分子的能量有限,所以人类只能看到肉眼分子能量对应的能量粒子体系构成的物体。实际上要观察微观的粒子(如原子核,它的直径为1.2×10^ -15~1.7×10^ -15米,是可见光波长的千万分之一),就要用波长也是这一范围的光波来照射它,并使其反射到我们的肉眼中。而波长与原子核直径相当的“光”连构成视网膜的分子本身都能穿透,好比是“竹篮打水”,所以肉眼根本无法看见。这就好比照相机中感光的胶片不能记录比胶片晶粒(硝酸银晶体)更小的细节是同一个道理。

综上所述,《转法轮》中关于多层时空的论述是有客观科学依据的。宇宙具有十分复杂的时空结构,另外层面的空间,我们现代科学还不能去深入研究,但却是实实在在客观存在的,有的现象已经反映到我们这个空间中来了。法轮大法修炼者通过修炼,就可以看到另外的时空及其中的生命存在形式。北京科技界部份大法修炼者(1999年)

【1】 陈荷清,孙世雄,《人类对时间和空间本质的探讨》,河南人民出版社,1986.3
【2】 许少雄,《现代时空论,第一册》,广东科技出版社,1992
【3】 李元杰编,《宇宙与超弦》,华中理工大学出版社,1991.11
【4】Michael J. Duff,曾名“弦”的理论,《科学》(《科学美国人》中文版),1998年5月,第237期,重庆:科学出版社;译自Scientific American 1998 Feb. Vol. 278 No.2
【5】 克利斯.马顿等着, 田力男 译,《水晶头骨之谜,揭示人类的秘密——过去· 现在· 将来》,光明日报出版社,1998.10 北京【6】蒋元方,刘辽,钱振华编着,《暴胀宇宙论和宇宙弦》,上海:华东师范大学出版社,1993.3
【7】物理学家探索“终极”理论,《参考消息》1998年11月23日,原载于美国《纽约时报》,原题:“物理学家近乎惶恐地探索‘终极’理论”
【8】江苏人民广播电台理论组编,《自然辩证法入门》,中国广播电视出版社,1984.12
【9】许嘉利 等编,《名人轶闻600篇》,北京:中国青年出版社, 1982
【10】(日) 实藤远 著,李小青译,《宇宙的生命科学》,上海中医出版社,1992.12

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