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新火星人

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50.时空新解
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借着酒劲,俩人讨论起了地球文明和天途星文明之间不同的宇宙观,主要是针对天地宇宙之间最基本的三个方面,即对时间、空间和物质的认识。 后来,宋波在发给XZ阿里天文台的电讯中这样写道:“天途星人的宇宙观包含了对时间和空间的独特认知。根据他们的理论,时间和空间并不是线性的、单一的存在,而是相互关联、相互影响的维度。” “首先,在天途星人看来,时间并非像我们所理解的那样是一个单一而连续不断的流动。他们认为时间是由无数个瞬时构成的,每个瞬时都是独立存在且具有自己独特的属性。这些瞬时之间存在着某种联系,通过这种联系,才形成了我们所感知到的连续流动。” “此外,天途星人还提出了一个有趣的概念——“时间河流”。他们认为宇宙中存在着无数条时间河流,每条时间河流代表着一个可能发生的事件序列。这些时间河流交织在一起,构成了复杂多变的宇宙现象。” “关于空间认识方面,天途星人则主张多元空间观。他们认为宇宙中存在着多个平行世界或者说多个维度,并且这些平行世界之间相互交错、相互影响。在这种观念下,空间并不是一个简单的三维坐标系,而是一个复杂的多维度结构。” “天途星人认为我们所处的宇宙只是众多平行世界之一,每个平行世界都有着独特的物理规律和特征。他们相信,在这些平行世界中存在着各种各样的生命形式和文明。因此,他们对于空间的认知并不局限于我们所熟悉的三维空间,而是能够超越这一限制,探索更广阔、更复杂的多维度宇宙结构。” 当晚,俩人特别在对物质和空间关系的认识上,有过这样一段精彩的对话: 宋波说道:“我们睁开眼睛,看到的不是物质,就是空间。所以,如果搞不明白物体和空间的关系,也就搞不明白宇宙的本质是什么,更别提掌握那些宇宙的基本规律。” “是的。世界呈现在人面前的状态无非就是物质和空间,时间是这种状态的延续与变化。那你们地球人类是怎么样认识这个问题的呢?” “我们过去传统意义上是这样认为的,物质之外都是空间。物质是有形有质的,可以触摸、感知得到。而空间,则是一种空虚无物的状态。说得形象一些,就是站在大地或高山之顶,向上可望向云彩甚至星空,左右上下里外都能感知得到空间具有的那种无限包容和无限延展。过去我们只注意地面上的空间即天空,现在我们把对空间无限延展的方向指向了“太空”。太空概念的引入,把地球人类对空间的认识从地球广度上拓展到了整个宇宙。” “你们人类还是太注意这个物质之外的空间,事实上物质之内也有空间,而且这个空间同目力所及的空间一样广漠无垠。” “是的,我们现在也知道了,不然就不会有原子理论和量子理论了。先说物质之外的空间吧。自古以来我们都一直以为在空间里是畅行无阻任意舒展的,空间就是空间,是一种区别于物质之外独立存在着的一种虚无。因为虚无,所以它能装得下所有东西。空间里边有大物体、小物体,甚至还有极其微小的物体—微粒子。进入科学时代以来,我们明白了,地球上的生命为什么能长期生存下来,是因为地球有磁场,这个看不见的东西保护了我们。空间里不仅有磁场,而且有很多其它的东西穿梭其间。我们人类现在进入了一个信息时代,手机信号传播、电视信号传播等等等等,统统都要利用空间这个场所来做载体。可以说,空间就是各种物质运动和能量释放的场所。” “这么说来,你们人类对空间的认识方向是对的。你们以前只看到空间虚无的一面,现在又看到了空间里有场和微观粒子存在的一面。所谓的虚空,其实里面充斥着气体分子、光子、微粒子,还有暗能量和暗物质。除此之外,就是还有电磁场、引力场等“场”这个东西存在。“场”,说到底就是物质以能量方式向外运动时的状态,“场物质”就是一种能量波,它铺天盖地、无孔不入地占据着宇宙里每个角落里的空间。即使微粒子内部的空间,也会被它们占据。因此,宇宙里没有真正意义上的真空,宇宙的空间就是一个物质的空间。” “您说得太对了。空间其实也可以看作是一种“物质”,这种“物质”多数情况下以气体分子、微粒子、光子、暗物质、暗能量和“场物质”方式存在着。以前我始终不理解爱因斯坦广义相对论提出的“空间弯曲”这套理论,现在从这个意义上去理解,就容易明白了。在这之前,我老是想不明白,空间怎么可能弯曲呢?一根棍子甚或一块石头,只要是个物体,让它发生弯曲,再难也是可以设想做到的。因为,物体是有形体的,弯曲不就是改变它的形状吗?可空间本身是没有形状的,当它里面有了物体,物体所占据的这部分空间,其容纳的范围大小才显示出恰如这个物体的形状。因此,单纯从空间的性质上去说空间弯曲,那没准就是错误的,因为空间就是空间,是虚无的存在,不像有形的物体,可以任意地加以弯曲。然而,现在认识到了,这样的空间是不存在的,即真空是不存在的。因为现在空间里装着我们肉眼所见的物体,对那些看不见的东西,我们就装着没看见一样,就在头脑里产生了空间是虚无的概念。但其实这只是现实空间在我们头脑里所反映的假象而已。现实空间的本质是物质,是物质就可以弯曲。” “那是地球人类在初次探索宇宙时所探索得到的一个宇宙规律,即是由你们地球上迄今为止最伟大的物理学家爱因斯坦在广义相对论中提出的“时空弯曲”理论。这个理论认为,地球绕着太阳公转,就是因为太阳的空间周围发生了弯曲。地球运行的轨道在四维时空里本来是要依惯性运动一直向前的,但结果事实上,在一个三维空间里,只看到地球绕着太阳走了一个椭圆形。爱因斯坦告诉你们,宇宙中任何大质量的物体都会使得周边的空间发生弯曲。当一个物体与另外一个大质量物体发生相对运动时,弯曲的空间之间交叉处还会产生涟漪,这种涟漪会像波一样以光速向外扩散,就是引力波。就是光线,当在大质量物体边上经过时也会因周边空间弯曲,而循着这一个弯曲轨道走一条曲线传播过去。是不是这样的呢?” “对的,正是这样的。这是爱因斯坦对牛顿万有引力定律说的一种新解。但是,这样的理论,着实让人有点大惑不解。他把引力的本质理解成是大质量物体周围的空间弯曲引起的,但他不能清楚地解释空间弯曲是怎么回事。同时他似乎又承认天体之间的运动是由万有引力推动的。尽管广义相对论深奥且令人费解,但根据这一理论,却在随后的一百年里,掀起了我们人类历史上最为伟大的一场科技革命和太空探索浪潮。后来爱因斯坦的光辉理论也被科学家们一次次进行验证并得到证实,如发现了光线从太阳旁边经过时发生弯折,水星每一百年会出现一次在近日点附近的微小“进动”变化。最大的发现是根据他预言的黑洞以及引力波的确实存在。而根据爱因斯坦理论所创造的科技运用成果,包括太阳能利用、激光、核能、全球定位系统等等,极大地改变了人类文明的进程。” “确实这样,当象时间、空间这样最基本的东西给搞清楚之后,由此引发的科技进步是非常惊人的。但地球人类对时间和空间的认识还不是很彻底、很全面。现在你们知道了空间其实也可以看作是一种“物质”,而物质自始自终处在一种运动状态中的,运动就会产生时间。因此,宇宙中的空间除了有上下、前后、左右三个维度外,另外还要增加一个时间维度。这就是说宇宙里其实是没有空间的,只有时空。时空在本质上也是一个“物质空间”。那么,你知道时空里的这些物质究竟都是从哪儿来的呢?” “不知道,请您详细说一下。” “就是周围物体释放而来的,时空就是周围物体向外的延展。这个周围物体,其广度可以涵盖整个宇宙。大质量天体不论是个气态的还是固态的,其巨大的物质和能量都会向周围的空间进行延展。在延展的这些物质当中,包括气体分子、“引力场物质”、“电磁场物质”及其光子、微粒子等等,组成了由不同物质成分和比例的时空结构。离得越近的时空,延展而来的物质数量也越多,时空密度也就越大。” “这个其实和爱因斯坦说的有点相同,他也说空间就是物质向外的延展。” “哦,正解的理论是放之四海而皆准的。由于星球都呈圆形,因此在其周围的时空就呈现出了一个由稠密到稀薄的球面状“物质空间”。打个形象的比喻,时空就象一缸混浊的水,上面部分清一些,下面部分浑一些。这个时空的密度不均匀,就是时空发生所谓弯曲的本质,因为二者只是在空间描述上的不同而已,其实质都是指向对绝对时空的否定。当一束光线从远处射过来时,穿过靠近天体稠密物质空间时受到的阻碍要比穿过远离天体的稀薄物质空间时大,光线在稠密空间里发生折射的角度也会比在稀薄空间里更大,通过的速度自然也会慢一些。” “哇噻,原来时空弯曲还能这样理解。大质量天体旁边经过的光线发生折射的本质是穿过了稠密的物质空间。” “当一个天体靠近另一个更大质量的天体作运动时,大的天体会通过时空结构当中的“引力场物质”而将小质量天体拉向自身一方,且离得越近,这种引力作用也越大。” “这个我理解,天体之间的相互作用主要体现在引力方面。因为根据我们地球上的量子理论,物质相互作用的力有引力、电磁力、强相互作用和弱相互作用。而对于大的天体来说,物质静电荷总数几乎为零,所以静电力的表现并不显著。而强相互作用力仅仅存在于原子核内部来粘结质子的,外部无任何表现。弱相互作用力更是比强相互作用力还要小。所以就只剩下引力的作用了。” “你说的对。地球在靠近太阳运动时,由于受到太阳强大的引力作用,这种引力作用是通过地球运行轨道内的时空里的“引力场物质”来体现出来的,而被太阳拉向里面。但地球以大约每秒29.7千米的速度在运动着,这种初速度又产生出了巨大的离心,足以与太阳引力保持平衡,促使地球绕着太阳作圆周运动。如果地球没有了太阳的引力作用,那它就失去了向心力,继续按着原来惯性运动的方向前进,也就会沿着圆周的切线方向飞出去。如果地球没有原动力造成的初速度作匀速惯性运动,那它就会被太阳强大的引力吸过去而坠入里边。这里的关键,就是地球绕太阳公转的速度,当速度减小下来时,离心力就下降,就会被太阳吸过去;当速度增大上去,离心力就会上升,地球就会离开太阳引力的束缚而飞出去。” “我懂了,如果不是因为地球稳定而恰如其分的公转速度,地球早就不是现在这样子了,要么被太阳吞没,要么游离在太阳系之外。那地球公转过程当中,其轨道平面的位置在几十年当中会有所改变,会使春分点的位置发生移动,即发生所谓的“岁差”,这个又怎样来解释?” “那要回到地球运行轨道附近的时空来看这一现象。这一区域的时空其实不仅是太阳和地球物质在其间的延展,也包括了太阳系内其他各大行星的物质延展,甚至还有宇宙所有物质在其间的延展。不过是太阳作为太阳系的主子,其影响是最大的,远远超过了其他影响加在一起的总和。地球在绕太阳公转时,由于也受到其他星球的作用和影响,就会有与太阳向心力相反方向的力把它往外推,这个力目前来看主要来自木星那样的大行星的引力。因此,地球在公转时会受到这些行星的摄动,而发生地球轨道平面位置的移动,春分点和秋分点大约71年多一点向西移动一度,或者需要经过25800年在公转轨道上移动一周。为什么会有远日点和近日点,原因也都在于运行轨道中不同时空结构与时空密度作出的选择。” “原来是这样啊,本质上也是因为受到时空结构与时空密度的影响。” “宇宙大爆炸后,创世开始时向各个方向上的物质和能量分布是均匀的、同质的,一开始物质的运动基本是由这种均匀分布的物质的累积引力效应所支配的。但是随着天体和星系的产生,这种均匀在局部区域被打破了。现在,局部区域内的物质运动则主要是由这一区域内的天体之间的相互作用所决定。而天体之间的相互作用,在它们没有碰撞之前,就只是通过中间的时空即“物质空间”发生相互作用。而发生相互作用的方向是由时空结构和时空密度决定的,前者决定力的性质,后者决定力的大小。天体之间发生作用主要是体现在引力方面,而天体在作运动时,引力可以来自附近天体的不同方向。就是看时空结构里不同性质的“引力物质”相互之间力量的角逐,当正的方向大于负的方向时,就会朝着正的方向去,反之朝着负的方向去。” “我理解了。所谓的时空弯曲、光线曲线运动、“岁差”、引力波等等等等,从本质上去理解的话,都是天体物质向外延展后改变周围时空结构和时空密度引起的。由于星球都呈圆形,因此在其周围的时空就是一个稠密到稀薄的的球面状“物质空间”。而这个“物质空间”不仅仅是由附近几个星球决定的,更是由整个宇宙所有星球所有物质所决定的。” “你理解得很对。如果把宇宙时空类比海洋,那么任何一处海洋的角落,都会受整个海洋环境的影响。在其附近的影响最大也最快,在最远的影响最小也最慢。但有时很远的地方也会传过来很大的影响。往海里倾倒一瓢墨水,只会迅速污染其四周一片海域,但它也会影响到远一点的海域,只不过时间要晚一些、程度要小一些,直至这种影响到达很远的地方可以忽略不计为止。但当在很远的地方发生了巨大的动静时,譬如往海洋里扔了一颗原子弹,那它的影响将很快迅速地到达四周,甚至波及到很远很远。假如在太空某一离开地球很远很远的地方,发生了超级黑洞之间的相互碰撞,它那边传过来的引力波就会以光速到达地球,它释放出的宇宙级伽马射线也会以光速到达地球。如果这种威力能在这么远的地方传过来后,仍能足以巨大改变地球轨道附近的时空结构和时空密度,那么,就会对地球造成重大影响。” “谢谢您的点拨。我现在知道了,我们的地球依靠诞生时的原动力,一直以来围绕太阳进行公转,是那样地有规律有秩序,这种稳定状态其实不会是一直以来都这样的。从地球形成以来至今,其轨道的变化在一开始应该是十分巨大的,后来逐渐稳定下来了,但一定也是会存在变动较大的时期。以后相信一定还会有变动较大的时期存在。” “你说到点上了。因为,宇宙在加速膨胀,超大质量宇宙天体时不时又会突然发生剧烈变动,这一切都会扰动着太阳系内各个星球之间时空结构和时空密度发生日新月异的变化。迟早有一天,当地球运行轨道附近的时空结构和时空密度出现了引起地球“出轨”的“临界点”时,“天劫”就会不期而遇从天而降。” 入夜,宋波躺在尼克为他安排的房间里,翻来覆去回忆着今天在天途星的所见所闻。特别是和尼克晚上一起探讨的宇宙观,其中尼克对“时空”的认识真是闻所未闻,而又觉得讲得十分透彻、鞭辟入里。尼克独特的思考问题方式,好象就是从最简单明了的浅显道理出发,抽丝剥茧、一层一层扒开事物的本来面目。他对这个时空概念的认识,就没有象我们那样有绝对时空观和相对时空观等很多的不一致混乱概念的存在,他只有一种很清晰明了、简明扼要的一针见血的宇宙观。 这样的思考方式让宋波深受启发,他开始想象,如果地球上的科学家们也能用这样的方式来看待世界,或许人类对宇宙的认知将会取得更大的突破。然而,宋波也清楚,地球上的人们,习惯了用复杂的数学公式和理论来描述宇宙,对于尼克这种简明扼要的一针见血的认识方式,可能会觉得太过简单,甚至有些可笑。但宋波坚信,只有敢于挑战传统,才能有新的突破。 就这样,宋波带着满心的期待和决心,躺在外星人的房间里,渐渐的睡去。他的梦里,是地球人用尼克的思考方式,解开了一个又一个宇宙的谜团,地球的科学界因为他的努力,掀起了一场新的科学革命。
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