廣袤的宇宙 複雜的時空

【明慧網1999年10月15日】 《轉法輪》在「關於天目的問題」一節(pp.54)中指出:「我們現代的科學研究這個東西,還是差得很遠,和整個宇宙中存在著高級智慧星球那些生命比起來,我們人類的科技水平是相當低的。就在同時同地存在著另外的空間我們都突破不了……物質在微粒下有分子、原子、質子,最後往下追查下去,如果每一層你能夠看到這一層的面,而不是一個點,看到分子一層的面、原子一層的面、質子一層的面,原子核一層的面,你就看到了不同空間中存在的形式。任何物體包括人身體都是和宇宙空間的空間層次同時存在、相通的。我們現代物理學研究物質的微粒,只研究一個微粒,把它剖析、分裂,原子核分裂之後再研究它裂變之後的成分。如果有這樣的儀器能夠展開,看它這一個層次中,所有的原子成分或者是分子成分在這一層中整個的體現,要能夠看到這個景象,你就突破了這個空間,看到另外空間存在的真象了。人的身體和外面的空間是對應的,它都存在著這樣的存在形式」。

可見,除了我們普通肉眼能看到的空間外,宇宙中還存在著另外的時空。對於《轉法輪》中關於時空的論述,現代科學界是有相似認識的。

回顧人類時空觀的發展,可以分為三個階段。牛頓由經典物理學的成果出發,把宇宙看成是機械的,看成是一個以固定規律運轉的精密的機器,比如地球圍著太陽旋轉,星系如同一個巨大鐘錶的很多齒輪。這就是機械的時空觀,是絕對時間、絕對空間的框架體系,把時間與空間完全割裂開來;第二階段,以愛因斯坦的相對論為基礎,摒棄了牛頓的絕對時空的概念,將空時結合起來建立了相對論時空觀。對於任何一個慣性繫,時間是用相對於這個慣性繫靜止的、同樣構造的鐘來度量的。廣義相對論時空觀還取消了慣性繫的概念,以彎曲的空間概念把物質、運動、時空聯繫在一起,否認了時間、空間割裂的思想。但是愛因斯坦的相對論是描述靜態的、孤立的、均勻分布的時空,沒有建立高維動態空時流形的物理概念,沒有分析時空結構的演變。而且新的觀測事實,如水星進動、X射線爆發源對愛因斯坦的廣義相對論發起了挑戰[1];第三階段,現代科學已經認識到我們存在的時空世界事實上是十分複雜的,決不是只存在著我們人類用肉眼可以感知到的空間。在這基礎上,人們發展了現代時空理論。

一、現代時空論及量子物理時空觀

現代時空論的觀點是宇宙是由各種不同維度的空時結構組成。高維空時流形的實質是復能量流,即空間的實質是能量流[2]。比如超弦理論認為:真實的時空是高維的,可能是10維,也可能是26維等[3]。若以10維的為例,量子力學認為一切粒子均有波動性,其波長為λ=h/p,其中p為動量,h為普朗克常數。若粒子的波長比空間尺度L大許多,則這一維必將被緊致。根據卡魯查克萊因理論,要在緊致後的4維時空中獲得正確的引力常數G,則其餘6維的尺度L 都要在普朗克線度lp之內(lp=h/(mp, Ec),其中分母表示動量)。由此可見,要探測餘下的這6維時空,則發射的粒子應具有大於(mp, Ec)的動量,這樣使得λ 關於量子物理時空觀,著名的量子物理學家、牛津大學教授德伊茲教授作了最好的表述,他說:「量子力學本質上是關於多個平行宇宙的解釋,有些宇宙和我們這個宇宙很相似,而另一些則很不一樣。在我們附近的宇宙可能只跟我們宇宙相差一個光子,而最遠的那些宇宙則跟我們的宇宙完全不同。」,「現實世界並不是由一個宇宙構成,但是我們只能在它的一個層面上活動。」[5]

另外近十餘年來,隨著量子物理學和廣義相對論的交匯,特別是規範場理論中對稱破缺相變的最新進展,現代宇宙學提出了許多宇宙形成假說。宇宙大爆炸理論、暴脹宇宙論和宇宙弦理論就是這些理論中很重要的一部份。例如,根據1983年A.Linde提出的混沌暴脹宇宙模型,極早期宇宙中存在著若干個空間疇,每一個空間疇將作指數膨脹,形成大小超過可觀測宇宙的微宇宙泡。每一個微宇宙泡可以演化為一個對應的宇宙,而我們生活的這個宇宙只是由其中一個微宇宙泡暴脹演化而來的[6]。

這些宇宙是連通的。根據1935年愛因斯坦提出的「蟲洞」(Wormholes)理論。蟲洞能扭曲空間,是宇宙的隧道,可以令原來相隔億萬公里的地方變成近在咫尺。也就是說不同的子宇宙空間可通過蟲洞聯結,但「蟲洞」的引力極其大,以至於可以毀滅所有進入它的物質[7]。

二、多層面時空論

如前所述,現代科學已經認識到了多個時空的存在,並提出了以上各種理論,但是這些理論還存在很多問題。比如對於宇宙大爆炸理論,我們無法解釋0~10^-43秒之間宇宙是甚麼狀態?為甚麼極早期宇宙中粒子和反粒子數目不對稱?為甚麼宇宙中光子數和粒子數之比為10^-9數量級[1]?1964年發現的所謂的「大爆炸火球」,在1992年後的觀測中有溫度的波動,即其密度是在密與疏之間波動,這與宇宙大爆炸理論的推論不相符。

又例如,1997年1月9日,權威科學雜誌《Nature》上的一篇關於星系分布的文章指出,超級星雲是按規則晶格排列的,每個長方形的格子邊長三億六千萬光年。據Estonia的Tartu觀測中心的J.Einasto博士報導,超級星雲的整個分布就像一個三維的棋盤。1990年2月,英國Durham大學天文學家T.J.Broadhurst和一個多國科學家組成的小組,在範圍不大的一塊天空區域向縱深觀察,觀測範圍至60億光年。他們使用一種筆心式(Pencil Beam)掃描儀器確定,星雲間是以3億光年間隔的密度按周期分布的。天文學家已經知道星系會組成片狀或絲狀的星雲,圍繞著沒有星系的空間運轉,但周期性的結構卻是非常出乎意料的。所有這些觀測結果向我們原先對宇宙的認識提出了挑戰。根據宇宙大爆炸理論,星雲應該是隨機地分布在整個宇宙中的。加州大學伯克利分校的Marc Davis博士說,如果星系的分布真的是周期性的,那麼完全可以說,我們對宇宙的早期情況實際上一無所知。

超弦理論也存在困難,比如弦論提出的量子色動力學(QCD)的標準模型能把強作用力、弱作用力、電磁力統一起來,但很難將引力也統一進去[7]。再有,是不是宇宙間就只存在這四種基本作用力?宇宙間的γ射線超能爆發就不能簡單歸結為這四種力的作用。超弦理論對此也無法解釋。另外,弦論中維數的概念本身沒有解釋宇宙演化的物理本質,它的結論是不可檢驗的(物理學家必須建造一個周長為1000光年的粒子加速器,而整個太陽系的周長才一光天)。超弦理論在物理學領域把數學工具用到了極致,被稱為「數學之舞」,把宇宙的演化變成了純「數學遊戲」,甚至失去了物理意義,成了「美學」的作品。

總之,現在人類對於宇宙、時空的認識還是很不完善的。

《轉法輪(卷二)》(李洪志著,北京:中國世界語出版社,1995.11)中明確指出:「宇宙最根本上就是能量構成的」。這段話深刻地揭示了宇宙的本質,啟示我們應該從能量本質的角度去分析宇宙的不同層次空間。

事實上,現代時空論也已經認識到空間的實質是能量流[2]。另外量子力學告訴我們,微觀粒子在不同條件下可以分別表現出波動性和粒子性,此即「波粒二象性」。然而在亞原子層面,波粒的分界消失,物質不能只被作為其中的一種來解釋,它們既是波又是粒子。波是一種能量,它不表現為我們可見的粒子狀態,但是不能說它不是物質。此時物質的概念發生了變化,也就是說能量也是物質。愛因斯坦相對論的質能關係式E=mc^2告訴我們,物質的質量是能量的一種表徵形式,所以物質即能量。物質與能量是統一的,「波粒二象性」就是這種統一性的證明。既然能量是物質的本質,那麼也就是宇宙的本質。宇宙從根本上來說,就是由能量構成的。

現代科學已經認識到,物質是由分子、原子、原子核、電子、質子、中子、各種介子、超子、共振態粒子、一層一層一直到中微子等組成的[8]。宇宙不同層次中各種物質狀態維持依靠的是能量,粒子越微觀,能量越大,宇宙的演化就是能量在同一層次間、不同層次間的相互作用、轉移和轉化。不同層次能量包括:龐大天體(宇宙島、銀河系、恆星系)的運動動能、我們周圍物體的機械能、生物能、分子間的作用能(如熱能、化學能)、原子間的作用能(如核能)、被夸克禁閉的空間的能量、中微子放射能(可輕鬆穿透1000光年的鋼板),還有更微觀的及更宏觀的未被認識的能量狀態等。晶體和生物分子之間對應幾電子伏特;一般無機和有機分子對應幾千電子伏特;原子核對應幾百萬電子伏特;質子、中子對應幾十億電子伏特;夸克、中微子對應更強大的能量級別,是現有科技水平無法探知的。

現代科學只能研究微觀粒子的點狀存在,不能看到微觀粒子存在的整個面,是因為研究越微觀的粒子要求越高的能量去探測。目前在實驗室中的最高能量可以探測到中微子,雖然中微子離物質的本源相差還很遠很遠,但再往微觀下去就無能為力了。而在微觀上,物質內部不同粒子的不同整體層面、不同能量級別就構成了相應的不同空間。

現代物理學已經認識到普朗克常數h標誌著宏觀物理規律和微觀物理規律的界限,是體現空間層次性的一個例證。任何物體都是存在於許許多多個同時同地存在的空間中。任何空間都有各自的時空結構和生命的特定存在形式,我們人感覺、接觸到的基本上是分子構成的宏觀物體,我們所在的是位於分子和星球之間的空間。事實上,現代科學還認識到,電子到原子核之間也是一個極其廣闊的空間。現代弦理論的T對偶性,把一根弦繞著一個緊致維形成環圈時所出現的兩類粒子(即振動粒子和環繞粒子),聯繫了起來。T對偶性理論認為,半徑為R的圓的環繞粒子與半徑為1/R的振動粒子是相同的,反之亦然。這樣,如果宇宙縮小到小於普朗克長度(10^-35米),宇宙將轉變為一個對偶的宇宙,隨著原先宇宙的縮小而不斷增大。因此在這樣極小的尺度上,宇宙仍然看起來像大尺度一樣[4]。

不同層次時空的能量層次存在差異,所以不同時空有不同的時空結構,宇宙特性在各層次時空的體現不同,就有不同的演化規律。海森堡的測不準原理(即不能同時地對微觀粒子的坐標和動量進行絕對精確的測量)事實上就反映出宏觀時空概念及規律已經不再適用於微觀世界。試想,生物分子的能級只有幾電子伏特,而到質子和中子則對應幾十億電子伏特,這樣大的能級差異,必然暴露出宏觀理論的侷限性,必須要有適合高能量層次的新概念、新理論才行,否則就會遇到「螳臂當車」的尷尬。又如「宇宙遺失90%質量」這一問題,很可能就是把時間的概念不適當地用來描述不同層次的能量穩定狀態,對能量的作用層次認識不足所造成的。顯然宇宙中不只存在現有的能量形式。「γ射線超能爆發」之所以現有的物理規律難以適用,就是因為現有的規律是基於分子到星球之間這個空間層次得到的,而對於更高能量層次時空的現象就難以解釋了。

不同層面的空間是客觀存在的,只不過普通人的肉眼看不到它,但是看不到並不意味著它們不存在。19世紀初意大利天文學家皮亞齊用望遠鏡發現了第一顆名為穀神星的小行星。但是,當這顆行星一接近太陽,就消失了。人們就隨意說他的發現是虛假的,為了騙取榮譽。德國數學家卡爾﹒高斯聽到這個消息後,根據皮亞齊的發現,用自己的計算結果,證實了穀神星所在位置。天文學家用望遠鏡朝卡爾﹒高斯所指方向看去,果然發現了這顆小行星。顯然,如果當時沒有卡爾﹒高斯的計算結果,人們就不會承認穀神星的存在。然而,不管你有沒有計算結果,能不能看不到它,承認不承認它,它都是真實的客觀存在,都是太陽系中的一個成員,只不過你沒有看見[9]。

事實上,人體是一個由複雜的電神經和化學神經網絡組成的開放的巨系統,不但是傳播站還是敏感的天線接收系統,處在各種各樣的能量信號中。一般人能覺察到的電磁波譜範圍不到已知波長光譜的2%,在光的已知的60個層次中,電磁波、紅外線、紫外線、X射線、伽瑪射線、宇宙射線等都是人類的感官所不能感知的。只有一個層次可以感知,即可見光[10]。也就是說,每天充斥在人們周圍的98%的事物都是覺察不到的。例如,有的天體發出的不是可見光,是紫外線,而普通的光學望遠鏡只能看到可見光,所以就看不見他們的存在。科學家們製造了哈勃太空望遠鏡,可以觀測紫外線,人們通過它拍攝了大量的天體照片,通過電腦轉換成不同顏色的可見光,再轉換成照片給人來看,結果發現很多天體的形態非常規則,都是原來用光學望遠鏡看不到的。但是看不到,就能說它不存在嗎?

人類的視覺就是對物體的一種量度,通過視覺知道物體的大小、顏色、存在形式等。而度量量程的實質就是被度量者的能量反映到度量者後,度量者所能感應到、接收到的能量範圍。因此度量本質上是一種度量者和被度量者之間的能量對應關係。在高能量層次中可以觀察到低能量層次,而反之則不能。肉眼是用分子構成的,視覺就依賴於肉眼對被觀察物體所反射或輻射出來的能量的吸收範圍。因為肉眼分子的能量有限,所以人類只能看到肉眼分子能量對應的能量粒子體系構成的物體。實際上要觀察微觀的粒子(如原子核,它的直徑為1.2×10^ -15~1.7×10^ -15米,是可見光波長的千萬分之一),就要用波長也是這一範圍的光波來照射它,並使其反射到我們的肉眼中。而波長與原子核直徑相當的「光」連構成視網膜的分子本身都能穿透,好比是「竹籃打水」,所以肉眼根本無法看見。這就好比照相機中感光的膠片不能記錄比膠片晶粒(硝酸銀晶體)更小的細節是同一個道理。

綜上所述,《轉法輪》中關於多層時空的論述是有客觀科學依據的。宇宙具有十分複雜的時空結構,另外層面的空間,我們現代科學還不能去深入研究,但卻是實實在在客觀存在的,有的現象已經反映到我們這個空間中來了。法輪大法修煉者通過修煉,就可以看到另外的時空及其中的生命存在形式。北京科技界部份大法修煉者(1999年)

【1】 陳荷清,孫世雄,《人類對時間和空間本質的探討》,河南人民出版社,1986.3
【2】 許少雄,《現代時空論,第一冊》,廣東科技出版社,1992
【3】 李元傑編,《宇宙與超弦》,華中理工大學出版社,1991.11
【4】Michael J. Duff,曾名「弦」的理論,《科學》(《科學美國人》中文版),1998年5月,第237期,重慶:科學出版社;譯自Scientific American 1998 Feb. Vol. 278 No.2
【5】 克利斯.馬頓等著, 田力男 譯,《水晶頭骨之謎,揭示人類的秘密──過去﹒ 現在﹒ 將來》,光明日報出版社,1998.10 北京【6】蔣元方,劉遼,錢振華編著,《暴脹宇宙論和宇宙弦》,上海:華東師範大學出版社,1993.3
【7】物理學家探索「終極」理論,《參考消息》1998年11月23日,原載於美國《紐約時報》,原題:「物理學家近乎惶恐地探索‘終極’理論」
【8】江蘇人民廣播電台理論組編,《自然辯證法入門》,中國廣播電視出版社,1984.12
【9】許嘉利 等編,《名人軼聞600篇》,北京:中國青年出版社, 1982
【10】(日) 實籐遠 著,李小青譯,《宇宙的生命科學》,上海中醫出版社,1992.12