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2024.8.8
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侯工:《煮茶品宇宙》(15)——时间形状与宇宙边界
眼前景物都是虚像
早上还是阳光普照,坐下没多久,突然乌云密布,电闪雷鸣,噼噼啪啪就下起雨来了。
“真是天有不测之风云,这天气说变就变,天气预报还说今天是晴天呢!”老张看着窗外的瓢泼大雨说。
“天气预报属于人的主观认识,天气变化属于自然现象。两者不可能完全吻合的。”
“说到自然现象,使我想起光速不变的原因了,由于光源和观测者的相对运动都是沿着宇宙径向运动,而光沿着宇宙球面方向运动,所以,观测者测到的光速永远都不会改变。”
“行啊老张!归纳得不错!其实这就是光速不变原理。这个原理说明,光在宇宙球面传播的速度与球面膨胀增幅无关,符合拓扑学的‘囗’字形准则——光波在球面传播的距离等于光源在径向运动的距离。”
“既然说光是在宇宙球面传播的,那么,宇宙应该是有边无界的吗?”
“首先要明确边、界的定义。我定义‘边’是宇宙与反宇宙之间的界面,而‘界’是宇宙的极限状态,那么,宇宙是既有边又有界的。习惯上我们将‘现在’称为宇宙‘边界’。”
“你既然说宇宙是个球面,假如我乘坐高速飞船环绕宇宙航行是否可以回到原点?”
“不可能。”
“为什么?”
“因为高速飞船是沿着宇宙径向运动的,不可能作环绕宇宙的航行。”
“假如我随着光作环绕宇宙航行呢?”
“也不可能。”
“为什么环绕地球航行可以回到原点呢?”
“因为地球不会膨胀。而宇宙会膨胀,所以你不可能回到宇宙原点。”
“我对宇宙时间的形状和宇宙边界还是有点迷糊,你能详细解释一下吗?”
“这确实是一个让人困惑的问题。在人们的想象当中,宇宙空间好像是无穷大,永远也找不到边一样。但实际上宇宙的边界就在你的眼皮底下,就紧贴着你的身体。”
“为什么这样说呢?”
“只要你稍微留意一下就会发觉:转瞬即逝的事物永远不会重现——比如你刚才喝茶的样子,早上你孙子的音容笑貌,历史上的事件如1909年3月8日美国芝加哥女工罢工游行或者1911年10月10日中国武昌爆发武装起义的场景都永远不会重现了。反之,明天乃至下一瞬间的事物也绝不可能提前到来。如果用太空望远镜来探测,可以探测到远达数十亿光年的星系,但无论如何也探测不到昨天——除光传播因素外——或者明天的宇宙景象,甚至连它自身刚才或者稍后的样子也不可能探测到。这就说明,前一刻的宇宙空间和下一刻的宇宙空间都不是现实的宇宙空间,而是已经逝去的和尚未实现的宇宙空间。真正的宇宙空间只是与我们的活动同步的瞬时展露的可随时观测的空间——与之相背的无法观测的反宇宙反空间除外。与我们同时的空间其实就是宇宙的边界,也就是我们宇宙的全部。”
“既然宇宙的边界就在我们的身边,那么,这边界之外又是什么呢?”
“你以前也问过这个问题。在说明这个问题之前,重温一下共存同速原理和它的动静不可共存推论。动和静不同速,自然不能共同存在,也就是运动的空间与静止的空间绝不可能紧靠在一起。所谓宇宙边界之外,无非是人们想象中的宇宙背景,也就是人们普遍认为的宇宙之外的无限大的寂静空间。可是宇宙是在不停运动中的,如果‘宇宙之外的无限大的寂静空间’是绝对静止的,根据动静不可共存原理,它绝不可能与我们宇宙靠在一起,也就是说宇宙边界之外绝不可能有它存在。同理,如果它是一个运动的空间,只要它的速度与宇宙不一样也不可能靠在一起,因而它也不可能存在。第三种情况,假如它的运动速度和宇宙运动速度相同,它当然就与宇宙紧靠在一起了,那它就是宇宙本身而非宇宙之外了。”
“那么,究竟宇宙之外是什么?”
“宇宙之外是反宇宙,反宇宙就在下一瞬间。”
“根据同速共存原理,既然正反宇宙速度相反,为什么能够紧靠在一起?”
“这叫镜像原理。”
“平面镜像我可以理解,就象在一张纸上画的图像,反过来看就是相反的了,可这宇宙是球面,而且正宇宙在膨胀,反宇宙在收敛,这又如何镜像呢?”
“宇宙的奥妙就在这里——正反宇宙是符合拓扑学的球面镜像原理,也就是说,正反宇宙此消彼长,相反相成。两者之间的关系类似于我以前讲过的太极图。”
“反宇宙之外又是什么?”
“反宇宙之外就是正宇宙啊。”
“那么,这个与我们同步的瞬时空间的形状又是什么样的呢?”
“这就是宇宙边界或者宇宙本身的形状问题。要说明这个问题,得先搞清楚时间和空间的关系问题。上面提到的1909年3月8日游行事件和1911年10月10日起义事件,两者的情景与时间都是捆绑在一起的,并且是唯一性的。就是说美国芝加哥女工罢工游行情景刚好出现在1909年3月8日而不是其它时间;反之1909年3月8日刚好出现美国芝加哥女工罢工游行的情景而不是她们同时在上班或者做其它事情。同样,中国武昌爆发武装起义事件也有类似情况。以上事实说明情景源自于空间亦即地方,而时间正好代表情景,也就是说时间正好反映出那个地方亦即那个空间的变化情况。”
“请你再举个例子来说明白。”
“好的。比如2009年7月22日出现在中国的日全食,初亏是什么时间,食既是什么时间,食甚、生光、复圆又是什么时间。由此可见:时间所反映的就是空间的最新情况;空间的最新位置亦即空间最新的情景就是最新的时间。时间和空间为同一事物的两个方面:空间代表事物自身的范围和量值;时间则代表事物的更新。时空为一体,这个‘体’即宇宙。因此,空间或时间的形状,事实上就是宇宙的形状。”
“我们看到的大自然的形状是不是宇宙的真实形状?”
“不是。在生活当中你不难发现:一些建筑工地上凹凸不平的河沟堆垒不久就化为平地;一座任何形状的山丘也可以推平分开;一块硬度为10的金刚石可以随意切割打磨;一根木头可以捣成浆液制成纸张;一座楼房说不定什么时候就土崩瓦解……理论上自然界的任何物体都可以改变,宇宙的任何物体的形状都不是其原形。也就是说我们平时一眼望去凹凸不平的大自然,所显露出来的各种空间形状全部都是虚的。”
“什么才是它的真实的形状?”
“只要换一个角度去观察,它们就会原形毕露。比如有一片松树林,是500年前飞来的一颗松子在此落地生根所形成的。此刻你看到的是这片松树林这个空间的最新运动端点,也就是它们的最新时间点。至为关键的是,这些所有的时间点离它们原始种子的历史都是500年。也就是说500年前它们是一点,现在是一片n点,而且这一片n点无论如何也不可能捏成同原来一样大小的1个点。又比如:现在的灵长类动物包括人类、猴、猿、猩猩等11科约51属180种,都由猴子进化而来。假如追溯到这些族群原始进化那只猴子,它们的历史时间显然是相等的:由历史上的一个时间点演变到目前180个时间点。请注意这180个时间点所代表的是180个动物种类而非某一个动物种类的最新时间点。由此可见,时间并不像人们习惯上所认为的一条直线,当然也不是一个箭头,而是发散的辐射线。”
“你可以画个图给我看吗?”
“可以。”说完,我就画出下面的图形:
“请你讲解一下。”
“从图中可以清楚地看到,把由一点辐射出时间长度相同的n个端点集中在一起,它们所构成的端面并不是平的。如果是平面的话,只能其中的一点到达这个平面,其余的就会断裂开来。这和现实不符——现实是这片松树林或者这些灵长类动物目前都同时存在。这些事实说明了时间端面只能是曲面,而且正如图中所示是个球冠面。松树林和灵长类动物说到底也是物体。它们和自然界的其它物体并无本质区别。由此推而广之,宇宙的任何两质点所代表的时间也不会同在一个平面上,而我们平常所见到的各种宇宙景观都是此刻的时间端面。它们连同松树林和灵长类动物一起构成了宇宙的时间球面。”
“空间又是什么形状?”
“空间本身没有形状。由于时间的形状是球面,根据时空一体原理,所以空间的形状也是球面。也就是说宇宙任何两质点也不可能同在一个平面上。这种球面固有的性质其实在我们平时的生活中也能经常体会到:比如你不可能把两个石子合成同样大小的一个,或者把一个石子分成同样大小的两个。因为你如果做到了这些,则意味着宇宙空间不是球面了。所以说,我们平时看到的凹凸不平的大自然景象,包括宇宙太空星系,它们的原形是球面。这个球面和表示其变化的时间球面合在一起,就是瞬时展露的与我们生活同步的时空球面。它就是宇宙本身,也就是宇宙的真实形状。”
“这些内容好象你曾经说过。”
“我意思是要引出新的内容——空间不能重叠和分离;时间也不能重叠和分离。多个展露情景不可能同时出现在同一个地方。比如两人或多人的音容笑貌绝不可能同时出现在一个人的脸上。同一情景也不可能同时展现在其它地方,比如一个人的音容笑貌不可能同时出现在其他人的脸上。这是时间空间非常重要的性质。它说明了宇宙时空的唯一性和绝对性:宇宙不可能同时存在两个地球或两个太阳,也不可能在地球上找到两片一样的树叶。”