宇宙的模样

侯工 /文 

一般我们接触到的运动都是有背景的运动，例如鱼儿在水里游，水就是背景，鸟儿在空中飞，天空就是背景。有了背景，我们就感知物体是运动还是静止。比如，房子与大地背景比较，我们就感觉到它是静止的，因为房子与大地的速度相同；又如你坐在一艘大船里，你会感到大船是静止的，也是因为你和大船的速度相同；所谓静止，就是共存，因此这种现象也叫做同速共存。这些就是我们的经验。建立在这种基础上的力学就是经典力学。

形状学是一种静态的思维。人类喜欢用笔将物体的形状画出来。由于物体是运动的，没有固定的形状，一旦画出形状，就变成固定的静止的了，那么它就不能反映客观的事实了。例如你把天上的飞鸟画出来，它就飞不动了，你把河水画出来，它就流不动了。但是人类长期以来都是以静态形状来描述自然景观的，甚至创造了洋洋大观的几何学来解释千变万化的自然现象。这已经养成了习惯，不是一下子能够转过弯来的。这种习惯就是地球思维，也叫静态思维，这种思维方式使人类被假象迷惑，无法认识宇宙的真正面目。实际上人们用运动观念去理解要比静态的准确很多，也就很容易找到真相。

宇宙作为一个整体，也是在运动的。在人们的想象中，认为有限的宇宙存在于一个无限大的“空间”里，这个“空间”就是宇宙的背景。可是，如果你认真地想一想，这个无限大的“空间”是运动的还是静止的？如果是静止的，由于宇宙是运动的，根据同速共存原理，这个空间不能与宇宙共存，说明这个空间不存在，即宇宙没有背景。如果“空间”是运动的，它的速度与宇宙相同吗？如果相同，它就是宇宙自身；如果不相同，它也不能与宇宙共存；这两种情况也说明宇宙没有背景。

由于宇宙没有背景，所以就不能以经典力学来解释了。

    宇宙没有背景，我们是如何知道它是运动的呢？

美国科学家在月球上放了一面镜子，然后在地球上用激光照射这面镜子，通过测量时间来确定月球到地球的距离，结果发现月球每年离开地球3.8cm，说明宇宙上两点是匀速膨胀的，同时说明宇宙是运动的。2011年诺贝尔物理学奖得主美国加州大学伯克利分校天体物理学家萨尔•波尔马特、美国/澳大利亚布莱恩•施密特以及美国科学家亚当•里斯通过超新星发现宇宙加速膨胀，说明宇宙的运动方式是膨胀运动。

科学实验证明，匀速膨胀的最好形状是球面。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，而且它们现在是”同时“存在的。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，都由灵长类祖先进化而来（不能说人是由猴子进化来，人们是绝对找不到猴子进化成人的根据的，因为人与猴子是兄弟关系而不是祖嗣关系）。假如追溯到这些族群原始进化那只”祖先“，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，也就意味着这些时间点是同时的。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，正如下图所示：  

    

    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面的。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，自然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。
      时间的形状既然是球面，根据时空一体原理，空间的形状无疑也是球面。也就是说宇宙任何两质点也不可能同在一个平面上。根据平面的特性，平面上任意两个质点的地位是相同的，在一个很小的平面上可以有无数多的质点存在，因此平面上若干个同一大小的质点可以重合成一个相同大小的质点，反之，一个质点可以分成若干个相同大小的质点，然而，由于球面上的质点各自占有不同的径向，所以它们是各自独立的，也就是说，球面上的质点是不可重合的。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（或者原子、电子、能粒子等质点）合成同样大小的一个，或者把一个石子（或者原子、电子、能粒子等质点）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而是平面了。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，也就是宇宙结构的真实形状。

    根据圆周公式：

    L=2πr                                (1)

(1)式中L表示圆周长，r表示半径。L是r的函数。对（1）求导，得：

    dL=2πdr

    dL/dr=2π                           （2）

（2）式表示圆周随半径变化的速率dL/dr是个常量2π，意思是说，圆在径向作匀速运动时，圆周也是作匀速膨胀的。

    通过以上分析，由宇宙万物的同时性推知宇宙是个球面，“同时”就是宇宙时间球面的半径，而且通过时空一体性推知球面在径向作匀速运动，从而得到宇宙运动的数学模型：

    S=4πr^²                            (3)

（3）式中S表示宇宙球面，r表示宇宙半径。球面是半径的函数。

    那么以宇宙半径为半径的圆是：

    L=2πr

这样就与（1）式相符了，也就是说，月球匀速离开地球符合宇宙球面膨胀规律：宇宙球面上两点互相远离是匀速的，而球面的膨胀是加速的。对（3）求导：

dS/dr=V=8πr                      (4)

（4）表示球面随半径变化的速率。对（4）求导得：

dV/dr=8π                          (5)

(5)式表示宇宙球面膨胀的加速度。

    那么，宇宙球面在径向运动的速度是多少？由于不同速度的物体是不可能靠在一起的。然而，我们日常生活却能跟光在一起：我们能够在星光下聊天，在月光中泛舟，在阳光下劳作，说明我们自身的速度跟光的速度是一致的。“我们”当然也是宇宙中的物体，和自然界的其它物体没有本质的区别，所以宇宙中的一切物体的固有速度与光速同步，亦即宇宙球面的径向速度等于光速。这个速度是宇宙的固有速度，也是最高速度，叫做宇宙原速。

为什么宇宙原速会等于光速呢？

因为光源附着于宇宙球面上，与宇宙球面一起以宇宙原速沿着径向运动。宇宙球面就象一张网，光源就象网上的鱼。鱼在网上跳动，就使网产生波动，然后沿着网面传播；同理，光源发出的光是一种波动，叫做电磁波，可以向四面八方传播，并且在各个方向的速度都相同。鱼没有到达我们的手里，我们通过它在网上跳动可以感知它的存在；同理，”光子”没有到达我们的眼睛，我们通过它的波动感知它的存在，也就是说，光是一种波而没有光子。光源和宇宙球面是一起运动的，于是光获得了往四面八方的速度，因为它在宇宙球面上运动，它在径向上已经是光速了，即跟球面是同步运动的，所以不能离开球面，只能锁定在球面上。然而在球面方向上就显出以光源为中心的圆周传播，于是在球面各方向就表现出光的速度来了。

为什么光在球面的速度等于它在径向的速度呢？因为速度其实就是物质变化的快慢。光在径向变化一次，在球面上也随之变化一次，两者的变化是同步的，即变化的快慢是相同的。所以两者的速度相同。

我们也在宇宙球面上。在径向，我们与光同速，因此我们可以看到光；在球面方向，光的传播方向与我们垂直，因此相对速度等于光速；又由于观测者与光源都在球面上沿着径向运动，速度相等且永远与光传播方向垂直，说明两者的地位是相同的，所以测得的光速不变，这就是光速不变原理的原始机理。

既然光被锁定在宇宙球面上，为什么我们看到阳光还是向四面八方传播的呢？这是因为光传播需时间。我们看到的阳光，是8分钟前宇宙球面上的光现在传到了我们的眼睛，由于影像的滞后效应，自然景物就象摆在我们面前的一幅动画，画上的太阳光自然是射向四面八方的了，而现时宇宙球面上的实景还没有传到我们的眼睛，我们是通过它的影像来感知它们的。

由于r=ct

所以宇宙模型又可以表示为：

S=4πc^²t^²                       (6)

宇宙球面最大截面圆：

L=2πct                         (7)

对（7）求导得圆周膨胀速度：

dL/dt=2πc                     （8）

对（6）求导得球面膨胀速度：

dS/dt=v=8πc^²t                  (9)

对（9）求导得球面膨胀加速度：

dv/dt=8πc^²                    (10)

为什么宇宙球面会膨胀呢？因为宇宙球面是一层极薄的能粒子，能粒子是一个最小的动态球面，是最小能量单位的载体，具有两个重要特性：一是速度恒等于光速，二是万向的。当它们构成宇宙球面时，万向就成为宇宙的径向，光速就成为宇宙球面的径向速度。

对（3）微分得：

ΔS=8πrΔr                      (11)

Δr是半径上最小的长度单位，等于一个能粒子的直径。当宇宙球面在径向移动一个能粒子直径Øn时，

宇宙球面就随之产生增幅ΔS=8πrØn。ΔS相当于空隙。因为宇宙球面不允许空隙存在，所以必须从物质中随时释出能粒子给予补充。由于ΔS包含有π，不能容纳整数的能粒子，所以当若干个整数能粒子补充到瞬时增幅ΔS里时，又将宇宙球面扩大了，使宇宙球面变“歪”了，失去了平衡。为了平衡，于是宇宙球面又要在径向移动一个能粒子Øn，球面就会随之补充一份更大的ΔS……如此交替进行，就形成宇宙球面一份一份不连续的运动。

由于宇宙球面与半径的交替进行，使球面不连续地膨胀，这就是宇宙球面膨胀的原因。

球面交替运动形成一种脉冲波，脉冲波的一个周期就是宇宙存在的瞬间。Øn为3.2748*10^-15m，

1瞬间=Øn/c=3.2748*10^-15/3*10^8

      =1.0916*10^-23秒

宇宙的不连续运动形成了电影效应，使我们能够清晰地看清自然景物。

由于宇宙球面是宇宙力的根源，所以这个脉冲波就是力波。

力波的频率=1/1.0916*10^-23=9.1609*10^22Ｈz

宇宙球面膨胀是万有引力的来源。由于宇宙球面沿着径向运动，因此在球面上产生了张力。拉开橡筋时就会产生引力。如果两个物体分布在宇宙球面上，就像用一条橡筋拉着，于是就产生了引力。宇宙球面好比是拉开的橡皮，物体就附着在橡皮上，所以互相之间就产生引力，这就是万有引力的来源。为了直观可以将万有引力画成物体周围的应力圈：质量越大，应力圈越密，如图：

引力与物体质量成正比；离物体越近，应力圈越密，引力与距离的平方成反比。

    物质是如何补充球面增幅的呢？宇宙球面的张力在物质粒子上形成弱力，弱力使物质粒子产生分解形成衰变而从物体中释出而成为宇宙射线。颗粒较大的宇宙射线不能穿透物体，不能补充物体内产生的球面增幅，因此射线粒子就进一步分解成为中微子。中微子是电子的碎片，含有2、3、4个能粒子，可以穿透所有物体，这样就可以补充到任何地方的球面增幅了。物质粒子的衰变导致物质粒子的运动，物质粒子的运动又导致物体的运动。由此可见，宇宙球面的瞬时增幅是物体运动的直接原因，这就是球面膨胀力的来源。膨胀力的作用有：

（1）使天体互相远离；

（2）使物质发生分解；

（3）使恒星发生爆炸；

（4）使行星发生“地”震和火山。