人类对宇宙的认识过程


远古时代,人们对天地的认识限于视力范围之内,随着人类的活动范围的扩大,跨过了日出的东山和日落的西山之后,发现四海之内才是真正的天地。随着航海的发展,又开始认识了地球,于是地球成了宇宙的中心。随后又经过很长时间,直到哥白尼才打破“地心说”,创立了“日心说”。随后出现了许多天文科学家,并且拥有了诸如天文望远镜等现代化仪器,人类的视野已经扩展到银河系、以及其外几亿光年的星系,以牛顿为代表的科学家,发现了许多天体运动的规律,产生了很多科学定律。从此“无限空间、永久时光”的“绝对时空理论”概念在人们脑海中根深蒂固。

事实上,这些理论并不是完全正确的,只能是在一定条件下成立。牛顿在三大定律之后其实也认识到这一点,而且知道时间空间也有一个产生、发展和灭亡的过程,但要找出其中的奥秘谈何容易。首先,牛顿解释不了最基本的一个问题,既然宇宙有产生的过程,那么究竟是什么力量来产生我们这个宇宙,也就是“宇宙的第一推动力是什么?”

牛顿毕竟是个伟人,在当时的科技不能完成的情况下,毅然转入神学来研究这个人类必须面对的问题,临死前留下了很多神学方面的珍贵手稿。许多人将神学等同迷信,这本身就是迷信。所谓“迷信”,就是迷而信,说白了就是明明不了解某伯事情,而强行说某事情是对的或错的。事实上牛顿的手稿至今仍有很高的研究价值。

爱因斯坦建立的“相对论”及“量子论”拨开了笼罩在牛顿头上的层层迷雾,使人类朝宇宙迈出了很大的一步。量子理论解开了物质与时间、运动、能量之间的相互关系,具体地说,太阳光照到地球,并不是“阳光”这个物质从太阳沿直线“飞”到了地球,而是象“水波”一样传输能量过来,水波需要“水”才能传播,而光也同样需要一样东西来传播,这个东西就是“光子”,光子无处不在无时不有,当光子静止的时候其质量为零,只有动的时候才有质量,也只有动的时候才有能量,这个能量不是从太阳那儿传过来的,而是自身运动的结果。

基于这些量子理论,“狭义相对论”使人类有了两个重大发现,一是三维空间下的“无限空间永久时间”在四维时空下随着时间尺度的不同,空间发生了弯曲。二、质量和能量在不同的运动状态下的转化,也就是一个小小的原子核在某种状态下可以释放巨大能量。“广义相对论”使人类明白,不仅空间有可能弯曲,甚至时间也并不是一条直线,光线在接近星球时也会弯曲,从而使人们发现宇宙在膨胀,何止是膨胀,简直就是爆炸。基于这些理论,人们可以在理论上回到“过去”,畅游“未来”。

宇宙大爆炸最初是从“红移”现象引发的,在三维空间光的速度被证明是恒定的,但事实检测到宇宙射线的速度发生了变化,从而发现了不仅仅的光速变化,事实上是任何两物体间的距离都变大了,从而引出了宇宙爆炸的理论,当时也有人提出宇宙坍缩的设想,但后来被证明不能成立。宇宙爆炸理论给人们的传统思想带来了2大困惑,一是空间不是原来的空间,一是时间不是原来的时间。这样一切都难于理解。人们必然要化繁就简地问一个简单问题,膨胀至何时方了?

这是目前还没有定论的问题,目前有一种说法是,当宇宙中的基本物质(即光子)的密度低于某种临界密度时便开始收缩。小雅认为这个说法还是站在传统时间空间的立场来解释的,因此是不正确的。所谓宇宙膨胀是站在我们当前所生存的时间空间来说的,离开当前的时空,也就是说假设我们站在宇宙之外,这所有的空间、时间全部不存在了,这个宇宙其实还是未爆炸前的一个“质点”。如果我们是站在当前宇宙来看的话,所有存在的物体,一定是高密度的光子收缩在一起,膨胀必然密度减小,那么爆炸会一直持续,直到所有物体“解散”为无处不在无时不有的光子“游离”状态为止,这时,宇宙的状态其实和爆炸前又是一样了。

上面的这些理论都是最近百年之内的新成果,许多人听了觉得头晕,仿佛离我们的生活太远了。如果将这些物理定理、数学公式搬出来,包括小雅在内的几乎所有人都不会明白,也只有几位科学家懂,因此下文小雅将用日常生活中,大家都能理解的事情来解释这些深奥内容。