老子传人—霍金宇宙模型的非模型意义(广义地震学•绝对论力学•第06章)


 

 

宇宙大爆炸理论是时下最为时髦的一种理论了,其代表人物是霍金,其代表作是《时间简史》。关于宇宙大爆炸有多种假说,但对于宇宙曾经发生过大爆炸,似乎持反对意见的很少,可以说已经占了主导地位。然而笔者却要与他们唱一下反调了。笔者以为,我们所了解和认识的这个宇宙并非无穷大或无穷小,而应该是有层次,且层次十分分明的。也就是说,到了一定的层级,其能够拓展的规模就会受到空间的限制而无法再继续拓展下去,而成为一个具有顶级性质与意义的宇宙。笔者甚至认为,我们的银河系可能就是这样的一个有“顶级”层次与意义上的物质系。而从这个意义上说,应该把宇宙大爆炸理论简述为“超级巨星大爆炸理论”那就对了,因为只有一个宇宙。当然,如果把绝对空间产生第一推动力的过程解读为宇宙大爆炸,那笔者也不反对。

 

 

01节·宇宙大爆炸理论是老子“混成说”的诠释

 

现代宇宙学是从整体认识宇宙结构和其演化开始的。按理说它应该是天文学上的一个分支,但发展的结果却令天文学家们无不感到震惊,并衍生出了一门高深莫测的新的科学门类——天体力学。天体力学无疑是天文学与力学相结合的产物,但它的显贵程度无疑已超过了其父母。尤其是“宇宙大爆炸理论”,对当代世界思想界、理论界、哲学界和物理学界的影响可谓不为不深刻,不为不深远。它以现今科学技术设备所能观测到的大天区、大尺度为研究对象与课题,既研究大尺度上的时空性质,又研究其物理分布状态与运动规律。但不能不说,至今未搞出一个“准宇宙模型”。

 

01·宇宙大爆炸理论起源于中国的证据

 

宇宙是怎样起源的?这恐怕是人人都想知道并试图把它搞清楚,整明白的一个问题。在中国古代有许多关于宇宙起源的学说,其中比较有代表性的,无疑要数老子的“有物混成,先天地生”了。其意思是说,“有一种混囤不澄的气物,它们在我们今天的天地产生之前就已经存在了,并产生了我们今天的天地”。笔者以为,上述认识讲的就是一个宇宙起源的问题,同时亦有“宇宙大爆炸”的意思在里边了。而如果没有猜错的话,宇宙大爆炸理论正是在它的启发下创立起来的。

老子的“有物混成,先天地生”有下述意思的表达:(1)物质由气体“混成”。(2)它们在现有的天地产生之前就已经存在。这显然是对宇宙起源问题的最早的认识,而且是与大爆炸理论是非常接近的一种认识论,并且还具有唯物论的性质。唯物论认为,任何事物、物质都应该有一个生死的问题存在,宇宙当然也是不例外的了。从上世纪30年代开始,科学家们才相继提出了一些关于宇宙起源的假说,最有代表性的是大爆炸,但从时间上看与老子相距甚远。

1932年,勒梅特从宇宙膨胀理论出发,根据元素的放射性,他推出了宇宙起源于“原始原子”的假说,认为宇宙物质最初都集中于一个“原始原子”之内(即所谓的宇宙蛋)。由于剧烈的放射性的衰变,引发了大爆炸,大爆炸的“碎片”迅速扩散后,逐步形成了一种气体云。这是一个快速膨胀过程,但在引力的作用下,一些相对较大的物质有可能形成更大的物质;于是,散开的“碎片”的速度开始放慢,相互碰撞和再吸引后,逐步形成了一些物质云团……

很显然,勒梅特的宇宙膨胀与大爆炸说,与老子的“有物混成,先天地生”有极大的相似性,似乎是在诠释老子的学说。而事实上是,老子的《道德经》在这之前就已经传入了欧洲,并传遍了世界各地(《道德经》的印刷量仅次与《圣经》,排在第二位)。勒梅特无非是加入了一些现代物理学词汇如“原子”而已。如此,笔者又想说明一个什么问题?笔者想说明的是,中国是当之无愧的宇宙大爆炸理论的起源地,之后的宇宙大爆炸理论其实都是对它的诠释。

 

02·大爆炸理论是对老子学说的诠释

 

1948年,美国物理学家伽莫夫等人受奥本海默核爆炸研究工作的启发,第一次把核物理知识与宇宙膨胀理论结合在一起,提出了宇宙起源于一个温度极高(约150亿度)、密度极大(约水的1014平方倍),由中子组成的“原始火球”的假说。这个假说发展了勒梅特的宇宙膨胀与大爆炸理论,其意义就在于说明了化学元素的起源。伽莫夫认为,在这个“原始火球”里充满了辐射和基本粒子。后来,由于球内的基本粒子相互作用发生了核聚变,引起大爆炸。

关于爆炸、膨胀后星际物质的是怎么形成的,伽莫夫有如下描述:“原始火球”在大爆炸前即在“原始的宇宙汤”中,中子和质子分别占14%86%,并处于热平衡状态;大爆炸开始时,“原始火球”的温度极高,约几十亿度,但没有任何元素,而只有中子、质子、电子、中微子和光子等基本粒子;当温度达到10亿度的时候,质子与中子开始发生核聚变反应,生成氢的同位素氘、氚,以及氦、锂等元素;而当温度升至100万度的时候,元素的生成就停止了。

于是,出现了等离子体——没有发生核聚变反应的少量的中子变成了质子和电子,数万年之后,当温度降到只有几千度的时候,辐射降到了一个次要的地位,而宇宙中却充满了由电子和等离子体复合成的气体;当温度降到绝对温度170度的时候,气体生成气体云块,并在引力与斥力的相互作用下,形成了星系、星云团和恒星;由于星系、星云团、恒星的平均空间密度小于等于临界密度,膨胀开始。上述说明,我们的宇宙从诞生到发展经历过从热到冷的过程。

或许读者已经从笔者的上述描述中看出了点门道,那就是西方世界的这些所谓的宇宙起源,与我国古代先哲老子的“有物混成,先天地生”非常接近,他们无非是把中国古代的“气”解释为“气体”,把“气说”解释成“原子”或“元素”而已。如果没有猜错,现代天体膨胀说和所谓宇宙大爆炸理论确实都接受了中国传统文化思想的启发与营养,如果他们不承认这一点话,那么他们的这种“接近”于包括老子在内的中国传统思想,就是不折不扣的剽窃行为。

 

 

02节·霍金等宇宙模型的非模型意义

 

大爆炸理论很自然地会使人们联想到“原始火球”或“原始原子”究竟到底是从哪里来的问题,当然也会使人们联系到它们存放于何处的问题。也就是说,所谓“原始火球”或“原始原子”应该是一定层次与一上的物质形式,而决不应该是一种非物质。而根据质量、动量守恒及能量守恒和转化定律,它们应该是由一定的物质形式转化而来。那么,它们究竟、到底是由什么转化而来?根据狄拉克的“反物质理论”,很有可能来自一个反物质世界。但是,即便是真的来自一个反物质的世界,那它们也应该有一个“存放”与“运动”的场所才对。显然,大爆炸理论没有讲清楚。

 

01·爱因斯坦宇宙模型的非模型意义

 

人们不应该承认,现代宇宙学的研究是从爱因斯坦开始的。广义相对论创立之后,爱因斯坦就开始考虑是否可以用这一理论来考察、解释宇宙结构,并于1917年在他的《广义相对论的宇宙考察》一文中,提出了“有限无边静态宇宙模型”——被称为“爱因斯坦宇宙”。所谓“有限无边”,是说宇宙是唯一的,压根就没有“宇宙之外”;所谓“静态”,是说宇宙在小范围内的是运动的,但如果从大更大的范围上来看,它应该是静止的。他如何得出了这一点观点?

为此,爱因斯坦曾经假设:如果宇宙中的物质分布是均匀的话,那么宇宙在大尺度上的物质特征,就不应该随时间而产生变化。什么意思?就是说爱因斯坦的宇宙模型实质上是一个有物质而没有运动的、静态的宇宙模型。而为了得到这个静态的解,爱因斯坦在他的模型中引入了“宇宙项”和“宇宙常数”的概念。而宇宙项,从现在看来,相当于是一种斥力——“宇宙斥力”。这种力只有在物质之间的距离特别大时,会比引力更大,抵消后得到一个平衡宇宙。

为了求得宇宙常数的大小,天体物理学家们进行了10年的不懈努力,但最终的结果却是,宇宙常数等于零。为什么会等于零?半个多世纪以来人们无法给出满意的解释,而爱因斯坦也因为自己引入了“宇宙项”而失去发现宇宙膨胀、大爆炸理论而感到懊悔,并认为这是他一生“最大的失策”。其实,“宇宙常数”本来就“为零”。我国新疆大学讲师查朝征破译,在由共形对称性高能到低能破缺时,宇宙常数必然等于零。他的成果,得到了世界物理学的公认。

笔者以为,“宇宙项为零”就对了,这是因为,在一个物质还没有产生出来的或宇宙还没有发生大爆炸之前,“宇宙常数”必定为零。“宇宙项为零”所描述的,正是宇宙尚未大爆炸之前的景象,或者说正是“绝对空间”尚未把“第一推动力”和“第一推动力”尚未产生并转化为“史前物质”的景象;反之,如果“宇宙项不为零”那就错了。可惜的是,我们伟大的爱因斯坦未能将他的研究深入下去;可惜的是,我们的伟大的爱因斯坦没有生在中华原理的故乡!

 

02·霍金们的宇宙模型的非模型意义

 

在爱因斯坦的无限有边静态宇宙观产生之后又诞生了许多宇宙模型,其中荷兰天文学家德西特的“有运动而无物质的空虚宇宙”不能不提。德西特认为,宇宙虽然在不断膨胀,但其“物质的平均密度等于零”。什么叫“有运动而无物质的空虚的宇宙”?什么又叫“物质的平均密度等于零”?可以肯定,他们是在描述“物质产生之前的空间(空虚的宇宙)”和描述“空间所具有的格物、格律、格力、格理作用(物质的平均密度等于零)”的。可惜的是,由于没有生活在中国,也不了解我中华原理,所以也就自然错过了发现“第一推动力”产生于“绝对虚无的空间”的契机。

之后,前苏联科学家弗里得曼认为,在没有宇宙项的前提下,去求引力方程,会得到一个均匀的、各向同性的动态宇宙模型。这样,弗里得曼得到了爱因斯坦方程的解是一个不稳定的宇宙。有三种情况:如果空间几何特性遵循欧几里德,就得到一个不断膨胀的宇宙;如果空间特性遵循黎曼几何,就得到一个脉动的或既膨胀又收缩的宇宙;如果空间特性遵循罗巴切夫斯基几何,就得到一个膨胀的、敞开的宇宙。那么,如果空间是绝对的无呢?显然回答不了。

怎样证明宇宙在膨胀和正在膨胀?“红移现象”的发现无疑是一个非常有力的证据。但是,不能不说的是,此后的天体力学理论,无疑都放在了怎么发现和如何证明天体确实是在膨胀的研究上了。1929年,美国天文学家哈勃发现了河外星系都在进行退行的运动,证明星系正在离我们远去,红移得越大,退行的速度也就越大,退行速度与退行距离成正比——被称为哈勃定律。哈勃定律的发现,显然是广义相对论预言成功,揭示出大尺度天体系的物理表现特征。

到此,宇宙膨胀、大爆炸理论似乎再无可怀疑之处。此后,包括霍金在内的后天体物理学家无一例外的不是在证明、挖掘、发展上述理论的成功,可以说再无多大建树,包括霍金先生的《时间简史》在内。因为霍金的《时间简史》无非是在解释了一些如“虫洞”或“黑洞不黑”等现象而已,因而笔者也就很难从他的理论中得到一些亮点和值得向读者介绍的东西。但是,他给空间人为地给出那么多的“纬度”即所谓“弦理论”,无疑开创了“伪天体力学”先河。

为什么说霍金开创了“伪天体力学”先河?其根本原因就在于,他们把本来是物质与物质的相互影响,全都嫁祸于空间的头上,可以说都是爱因斯坦“空间弯曲”或“时间放慢”思想的延伸。考虑到将深入批驳之,就不再赘述了。