闲聊宇宙（11）——什么是暗物质和暗能量

作者：侯工

“确实是这样。老王，我听你说着，就有一种做梦的感觉——我想象的东西都象是在梦境里的一样——现在我想到了一棵树，但是我看不到它，也摸不到它。”

“是这样的。如果你将它画出来，别人只会说：‘画得太好了，象真的树一样。’但没有人会说：‘这真的是一棵树。’这种‘看不见摸不到’甚至与自然完全不符的想象说明了思维抽象的局限性。”

“在人的大脑里，无论想象的东西多么清晰明确，但总是看不见摸不着；与人的思惟想象相反，自然的形状可以看得见摸得着，但却想象不出来它们的真实状态，也描述不出来它们的真实形状。你可以说眼前这棵树高大，可是楼房也高大啊，或者说它茂密，但是草丛也茂密啊。总之你怎么形容它，还是说不清道不明。”

“对，艺术家能够雕塑出精美的花鸟鱼虫，也能绘画出逼真的惊涛骇浪，但与天然的东西仍有天壤之别。这说明自然界是人们永远创作不完的题材，因为人类有限的思维永远穷尽不了无限的自然。这就是人类对自然的认识往往产生错误的原因。”

“是的。”

“老张，你注意到没有，自然形状与人为形状是互为对立的并且本质截然不同的两个概念。用刀斧砍树、用金刚锯分解石块，就是以人为加给自然形状的情形。同样道理，建筑物的破损，人文古痕迹的自然风化，是自然反加给人为形状的情形。问题的分类正是依据它们的对撼关系——它能让我们得到这样的启发：任何以人为理念强加于自然的行为都会遭遇抗拒和报复，最终还是要回归于自然，无论多么强大的生命，都不可能万寿无疆。甚至宇宙本身，也有生命的周期。所以分清精神意识与自然存在的界线，正是人类认识世界，去掉狂妄，走向天人和谐的关键。”

“话又说回来，说了半天，究竟什么是宇宙？”

“宇宙是指空间存在的一切事物以及它们随时间的变化，也就是现在这一瞬间表现在我们眼前的一切。”

“什么是空间？”

“空间是自然物体的范围和量值。”

“此话何解？”

“在大范围，空间指整个宇宙，包括宇宙的范围和所有事物的量值。在小范围，是指具体的事物范围。例如，这个房间的空间就是指它四面墙壁、房顶到地面之间包含的部分以及房子的质量的量值，而这个茶壶的空间，是指茶壶所包括的范围以内以及茶壶的物质的量值。”

“上帝造宇宙万物，上帝属于宇宙吗？”

“上帝是怎样造出宇宙万物的？”

“这就搞不清了。”

“科学讲究细节，但只要涉及细节，上帝就要逃避了。可见，上帝造万物，人造上帝。上帝不能回答的问题，就是人类不能回答的问题。上帝是人类大脑的产物，当然属于宇宙了。”

“那什么是时间？”

“时间是空间依次序变化。”

“昨天是时间吗？”

“昨天是逝去的时间，叫做历史，上一瞬间都已经成为历史了。”

“明天是时间吗？”

“不是时间，因为明天的空间还没有变化。”

“昨天也不是现实存在，它怎么是时间呢？”

“昨天曾经存在过，它留有轨迹，所以它属于时间范畴。”

“时间与空间有什么关系？”

“时间离不开空间，空间也离不开时间。时空是一体的。”

“我说这个茶楼的空间不大，与时间有什么关系？”

“当然有关系嘞。你说‘这个茶楼’就是指现在‘这个时间’的茶楼。没有现在‘这个时间’，也就没有‘这个茶楼’的空间了。”

“我说时间过得真快，又与空间有什么关系？”

“当然有关系嘞。时间过得快，是你自己的感觉，你自己也是空间啊！如果没有你，你怎么知道时间的快慢呢？”

“‘宇’是指空间；‘宙’是指时间；宇宙两字合起来不就是空间和时间吗？”

“问题在于一般人认为时间与空间可以分开的，就象你刚才说的那样。”

“这么说，有空间必有时间，有时间也必有空间？”

“是的，空间离不开时间的束缚，必须依时而变，春华秋实；时间必然携带着空间的信息，每天有每天的新闻。我们‘现在’在这里喝茶，必定要有‘现在’这个时间，而不是在其它时间；‘现在’这个时间，我们必定在这里喝茶，而不是去逛公园。”

“空间有大小吗？”

“有。”

“时间有快慢吗？”

“没有。时间是恒速的，每一瞬间都是相等的。快慢是人主观的感觉。”

“时间的速度是多少？”

“时间的速度等于光速。”

“既然空间有大小，而时间无快慢，说明两者还是不同嘛！”

“两者是宇宙的两面，是一体的两面，当然有不同啦，就象硬币的两面一样。”

“现在公认宇宙年龄是137亿年，那么宇宙有多大？”

“宇宙是一个以光速膨胀的球面，宇宙的半径等于它的年龄137亿光年。”

“根据科学家观测结果，银河系有2000亿个恒星，宇宙有1000亿个相当于银河系的星系，这是宇宙的总量吗？”

“当然不是啦。人类观察的范围只是宇宙球面上以137亿光年弧长r为半径的圆内的天体，它只有约宇宙球面的21%。也就是说，人类能够观察到的天体只有宇宙总量的21%左右。”

“为什么只有这么多？”

“因为宇宙的年龄只有137亿光年，比137亿光年远的天体发出来的光线还没有传到我们的眼睛。”

“你是怎样算出来的？”

“圆周上等于半径的弧所对应的圆心角等于1弧度，1弧度等于57.3度，它的余角=32.7度，设这个圆的半径为r1=rcos32.7，那么球面上的圆面积≈πr1r=πr^2cos32.7，整个宇宙球面积S=4πr^2，两者之比=πr^2cos32.7/4πr^2=cos32.7/4=0.8408/4≈0.21=21%。”

“怪不得人们说宇宙有暗物质，其实是人类无法观察到的遥远的天体。”

“是的，这些天体还带有人类无法观测到的能量，被人们误以为是暗能量。”

“这么说根本就没有暗物质，也没有暗能量。”

“如果说有‘暗’物质和‘暗’能量，应该是指宇宙球面所有的最小粒子以及它们所携带的能量。”

“为什么说它是‘暗’的？”

“因为宇宙球面是由没有质量的最小粒子构成的，是人类看不到的广义物质和它们的能量。”

“这些‘暗’能量与（狭义）物质的‘明’能量是什么关系？”

“是互相转化的关系。狭义物质是由最小粒子构成的，它含有多少最小粒子就带有多少能量。当最小粒子从物质里释出来时，‘明’能量也随之释出，同时转化为最小粒子携带的‘暗’能量。”

“最小粒子的能量是从哪里来的？”

“最小粒子是最小的球面，它的能量来自球面与半径的不确定关系。”

“不是说它的半径为0吗？0就是无，就是没有啊？”

“这里的0是数学的极限概念，它趋于0而不等于0.在宇宙学里，是最小的概念。如果用在宇宙的初始状态，0又表示宇宙的初始时的半径，这时的0表示的是状态而不是大小。”

“这时宇宙球面的半径为0，它含有的最小粒子也为0，那么它的能量应该是0，那么它怎么能够驱动宇宙膨胀呢？”

“此时的宇宙球面半径为0，并不等于没有半径，所以，仍然存在球面与半径的不确定关系，也就是说球面是恒动态的，这时宇宙球面包含着全部的最小粒子，它的能来自全部的最小粒子，于是产生了宇宙的第一驱动力。这第一驱动力使全部最小粒子成为具有能量和惯性的狭义物质。”

“既然说我们处在宇宙的边缘，为什么我们被这么多星球包围？”

“其实是我们永远站在宇宙的边缘往宇宙中心的方向看，无论你朝哪个方向看，都是朝着宇宙的中心看。”

“这个我就搞不清了：我先向东看，假定这是宇宙中心的方向，然后，我转向西看，宇宙中心怎么就跑到西面去了呢？”

“这是你的错觉。因为在你转身的时候，已经改变了时间，也就是改变了时空球面，这时，你在新的时空球面上，你依然站在宇宙的边缘往宇宙中心看，看到最远的地方就是宇宙中心了。”

“宇宙有多少个中心？”

“只有一个。”

“我怎么觉得有无数个呢？”

“这是你的错觉，因为你变换了无数次时空球面了。”

“依你这样说，我们看到的天体应该在一条直线上，也就是在我们与宇宙中心的连线即我们所在的半径上。”

“不是的。因为光线是沿着球面传播的，不可能沿着半径方向传播。球面一边膨胀，光线一边在球面传播，于是形成一条渐开线。比如我们测得地球到太阳的距离是1.521亿千米，阳光到地球的时间是8分钟，那么太阳在径向运动的距离也是1.521亿千米。地球到太阳的球面距离等于太阳在径向运动的距离。这就形成由两条弧线（一条是8分钟前的宇宙球面上太阳到地球的距离，另一条是现在宇宙球面上太阳到地球的距离）构成的梯形，阳光是沿着连接梯形的两个对角的渐开线传播的。依此类推，如果某天体到地球的距离是的137亿光年，这个天体在径向运动的距离也是137亿光年，刚好是宇宙中心到宇宙球面的距离。根据光速不变原理，那么该天体到地球的球面距离也是137亿光年，它也是沿着它的渐开线传到我们的眼睛的。每一个天体都有一条渐开线，远于137亿光年的天体的渐开线还没有到达我们的眼睛，所以我们看不到它们，然而它们的真体都在宇宙最大的球面上。”

“宇宙球面有没有裂缝？”

“没有。从‘问题树’说起吧。自然界的一切‘问题’都为同一个根源。这个根源就是宇宙球面的球心，而我们现在的宇宙正是由这个球心演变而来的那个球面。由于一切事物都是在不断地发展的，就象‘问题树’在不断长高长大一样，因此可以推知我们的宇宙球面是在不断地膨胀中的。又由于一切事物都是相互关联的，因此我们的宇宙球面是不会存在半丝裂缝的。更为重要的是，我们现在此刻正生活在这个球面上，它事实上是我们人类活动的唯一空间。换而言之，我们目前并非处于宇宙‘内部’的某个地方，更不是处于宇宙的‘中心’，而是处于宇宙的边缘上，此刻家园就是宇宙的边界！”

“你说宇宙由‘问题树’构成，那么这些‘树’就应该是有‘树枝’、‘树干’、‘树根’，怎么只有‘树冠’呢？”

“这只是个比喻。‘问题树’不同现实的树，‘问题树’的‘树枝’、‘树干’、‘树根’，都已经成为历史了，我们能够看到的只有这一瞬间的‘树冠’。”

“我不是钻牛角尖。宇宙万物就算同一个根源，但是，何以证明它是一个球面，为什么不能是半个球面或多个球面？”

“由于万物同根，如果存在多个同样的球面，它们的球心如何重合呢？显然不合乎逻辑。那么，有没有可能只是半个或大半个球面的情形呢？当然如果是这种情形的话，就意味着球面裂开大缺口，也就是说空间出了个大缺口。那么，大缺口缺失的那部分‘球面’是什么？岂非是静止的绝对空间？但至今也没有人验证过绝对空间为何物，根据同速共存原理，静止的绝对空间是不可能与宇宙靠在一起的，因此出现这种情形的可能性也是不存在的。显然，对于宇宙中心来说，各个方位是对等的，不可能有块地方不长‘问题树’的，况且宇宙所有物体都是同时存在的，所谓同时，就是大家都在相同的时间以相同的速度走过相同的距离，这样，宇宙物体是均衡分布的，这样，宇宙万物就构成了完整的时空球面。显然，所有‘问题树’的集合就只能是个球体，因此其端面必然是个球面。再说，如果宇宙球面有缺口，人类就不可能探测到100多亿光年远的星系了，因为这些遥远的光源是以球面上的最小粒子为传播介质的，所以这些光源不能跨越这些缺口。”