自从哥白尼的日心说推翻地心说后,随着人们认识的宇宙范围不断地扩大,不但地球在人们心中的特殊中心地位逐渐丧失,就连太阳、银河系也是如此。人们从一个极端走向了另一个极端,人们甚至认为我们所处的宇宙“之外”更有新天地,我们的宇宙在围绕更核心的东西在转。这不,有人就提出疑问:“宇宙会不会也是个球形,围绕一个我们至今没有探测到的核心在转?”今天我们就来分析一下这个问题吧。
按照这个思维,我们不免要疑问:那个至今没探测到的核心是否有更核心的东西可环绕?而更核心的东西是否有更更核心的东西可环绕?……
这样下去,最终有两种情形:
1,或者存在一个最核心的东西:
它不再需要环绕什么了,不环绕什么运动,也就不需要非得是球形。
这种情形――存在一个最核心的东西,实际上无非是把宇宙的范围又扩大了而已。按照题意,这个更大宇宙不必要是球形,问题又回到了原来的起点。
2,或者像俄罗斯套娃、艺术雕塑那样没完没了;
而这种情形的没完没了,表明宇宙是无限和开放的,那么宇宙或者是平坦的,或者是马鞍形的,而绝不会是球形的,因为球形是有限的。
因此按照这个逻辑分析下去,宇宙大概率不是球形。这似乎就是本题的答案。
实际上又如何呢?
1,先来看宇宙到底是有限无限?
宇宙到底是无限还是有限的,这决定于时空曲率,而时空曲率决定于宇宙的密度。根据弗里德曼的三种宇宙模型:
分别是开放(密度小于临界,时空曲率为负值,形如马鞍面),平坦(密度达到临界,时空曲率为0,形如平面)和闭合(密度大于临界值,时空曲率为正值,形如球面)。前两者似乎说明宇宙是无限的,后者说明宇宙是有限的。
当然时空曲率还与膨胀率有关,因为宇宙是动态变化的。当初弗雷德曼找出了闭合这一种,说明了宇宙的有限无界。而当今科学家认为时空曲率应该是负值,宇宙是开放的。因为宇宙不但在膨胀,而且是加速膨胀,哈勃定律证明了这一点(这也是现代宇宙大爆炸理论的有力证据)。
那么宇宙还能是有限的吗?我的答案是:宇宙仍然是有限的。
宇宙一直在膨胀,那么反推回去,宇宙必然在过去的某个时间点是一个点,换句话说,宇宙是从一个点开始的。这个点和对应的时间点分别是宇宙空间和时间的开端。根据现代宇宙大爆炸理论和精密的观测,科学家计算出宇宙的年龄是138.2亿岁,即使宇宙空间超光速膨胀,宇宙空间变得再大,经过138.2亿年的膨胀,宇宙空间的大小最终还是有限的。总之,宇宙有开端,并且时间长短和空间大小都有限,这足以证明宇宙是有限的,即使它正在膨胀开放。
2,对宇宙有限无界的深入理解
人们常用一个二维球面表示宇宙的有限无界:一个二维生物沿着二维球面走,它永远找不到头,对于这个二维生物来说,这个二维球面是无界的,但这个二维球面是有限的,关于这一点,我们三维生物看得很清楚。但在我们三维生物(人)看来,这个世界并不是二维的,这个二维球面围成了一个三维球体,这个二维球面恰恰就是这个三维球体的“边界”。在我们三维生物看来,这个球体世界既有限又有边界。
我们的宇宙并不是三维的,而是四维的。在我们普通三维生物(比如普通老百姓)看来,宇宙就是无限无界的。而在非普通三维生物(比如宇宙学家)看来,宇宙是有限无界的。同样的道理,如果存在四维生物,那在我们眼里的宇宙,在祂们眼里也许就是既有限又有界的了(祂们就是同宇宙相同而共同并列于更高维的世界中,祂们也许就是人们常常挂在嘴边的“上帝”――一个了解并能控制宇宙,但又不在宇宙中的生物。
至于那个更高维的世界,我们并不认识,也无法认识。但肯定的一点是:这个更高维的世界绝不是人们常说的平行宇宙)。因此从这个意义上说,宇宙是有限的。
3,宇宙的形状
按照上面的理论,宇宙是开放的,那么宇宙的形状应该是马鞍形。但实际上宇宙既不是球形,又不是马鞍形,而是无形。如何理解宇宙的无形呢?由于篇幅原因,我们只作简单解释:
除了量子力学,包括爱因斯坦相对论在内的所有理论都是定域化的,爱因斯坦曾说过,超过光速的东西影响不了我们,作用不了我们,对于我们来说就是不存在的。
人们只能观测到低于光速的,超光速膨胀的空间已经超出我们的视界看不到了。这个视界就是我们宇宙的“界”(此“界”非彼界),对于我们来说,那些超光速的东西已经不是我们宇宙的东西了,对于我们来说,那些有形的东西变成无形的了。对于我们地球来说是有形的、实实在在存在的星系,也许在我们地球人看来退行速度还不大的星系,对于别的星系的“地球”观察者来说已经超光速,已经看不到了,对于他们来说已经是有形变为无形了。那个星系不属于他们的宇宙了。同理,对于我们地球亦然。
小结
既然宇宙是这样的无形,因此它就不是球形的。
绝不是这样
在宇宙这样的大尺度下,宇宙绝不像地球非得绕着太阳转,太阳非得绕着银河转那样的情况,真正的宇宙不存在绕着什么核心转的问题,宇宙可以不转(包括自转),而不用担心它因为不绕着什么转而掉向哪里,因为宇宙“外”的非时空足以“托”住它。