感言百年《相对论》

李 世 香

感言：

百年前爱恩斯坦提出的《相对论》，对人类科学的发展产生了极大的影响，人类对宇宙的认识也因此得以不断的深化。目前，人类对宇宙及其演化的基本认识是：

       1、我们的宇宙从大爆炸到现在是137亿年，也就是说我们的宇宙的年龄是137亿年；

       2、宇宙中发光天体包括我们太阳在内占4%，暗物质占23％，暗能量占73%，这就是一幅今天我们宇宙的图像。

      3、暗能量dark energy是斥力性质的，本源尚不清楚。现在看来，这个dark energy不是一个变量，至少在300亿年的时间内不是一个变量。在更大的时空上还是不是继续为不变量，尚不得而知。期间，宇宙将一直像现在这样加速膨胀下去。

      至于宇宙的演化趋势，木人先生在《大科技》杂志上，发表了一篇题为《宇宙新理论：银河系将成为宇宙中的孤魂野鬼》，非常生动，这里摘其一部分(其后，继续感言）以餐读者。

  “现在，宇宙常数起死回生了，爱因斯坦视为一生中最大的错误，到头来竟是对的。虽然，宇宙依旧不是如爱因斯坦早年所想的那般静止不动，但至少，宇宙常数不为零现在已是大多数人所接受的“事实”。这段宇宙常数被发明、被扬弃、又死而复活的历史告诉我们，今日被大多数人或被学术权威相信是正确的事，明日很可能会被证明是错的。

　　暗能量两次改变宇宙进程

　　这里有一个奇怪的问题：为什么宇宙常数可以帮助爱因斯坦的公式导出一个静态的宇宙，而到了今天宇宙常数复活时却又导出了一个加速膨胀的宇宙？

　　我们在前面说过，宇宙暗能量是一个定量，能量密度不会随宇宙体积增加而降低，也就是说无论宇宙大小，暗能量的密度都是一个固定值。这样的行为和其它我们熟悉的能量形式，如辐射(光子)能量和一般粒子能量都不一样，这类可观测的能量密度会随宇宙膨胀而下降。而正是因为暗能量的性质怪异，它才能够提供不寻常的宇宙排斥力。随着宇宙空间的不断膨胀，宇宙间物质密度不断降低，而宇宙排斥力却固定不变，这样，曾经帮助爱因斯坦使宇宙静止的宇宙排斥力(宇宙常数)现在成了宇宙加速膨胀的推进剂。

　　宇宙排斥力的作用曾经使整个宇宙的历史产生过两个转折点。第一次是在宇宙起源之初，在第一秒刚开始的某一时刻，宇宙的尺度突然急剧猛增，那就是我们通常所说的宇宙剧烈暴胀阶段。这个阶段宇宙的膨胀是指数式的，也就是说，在每个固定时间周期里宇宙尺度就扩大一倍。我们假设这个时间周期为1个滴答，那么，2个滴答之后尺度增大到4倍；3个滴答，尺度增加到8倍；10个滴答，这个空间区域膨胀到1000倍以上。在那个暴胀期间，暴胀力异常之强，使得大约每隔100亿亿亿亿分之一秒(10-34秒)宇宙尺度就扩大一倍。这几乎是个无限小的时间间隔，它就是前面所说的1个滴答。仅仅100个滴答后，一个原子核大小的区域就会暴胀到大约1光年的直径。

　　为什么宇宙表现出这样诡异的行为？这主要是由于早期宇宙完全被真空暗能量所控制，而那时的宇宙几乎还没有任何物质粒子，因此也就几乎没有任何引力对膨胀起刹车作用，只有强大到几近失控的排斥力造成宇宙的尺度增长得越来越快。

　　暴胀造成的尺度急剧猛增也解释了我们现在的宇宙为何在各个方向上都如此均匀，因为宇宙任何初始的不规则性都会被空间扩展抹平，这非常像一只汽球，当它胀大时其上的皱纹便会消失。同样，不同方向上早期膨胀速度的任何变化也很快被急剧的暴胀所淹没，因为暴胀在各个方向上都有相同的作用力。

　　后来，随着宇宙温度逐渐冷却，宇宙中结团成块的物质逐渐增加，从粒子到原子、到星云、到恒星和星系，物质密度越来越大，这就意味着物质的引力作用越来越强，并渐渐在与暗能量的抗衡中占了上风，使宇宙膨胀的速度缓慢下来。

　　然而，大约六七十亿年前，暗能量又一次改变了宇宙的历程。根据最新的观测资料，天文学家估计，那个时期物质引力失去了对宇宙的控制，控制权再次落入了神秘的暗能量之手。这个变化的具体原因迄今无人知晓，最大的可能是，那时期宇宙物质在持续数十亿年密集产生后，进入一个平稳时期，物质产生的数量在逐渐变少，而宇宙仍旧在不断膨胀，致使宇宙空间中物质密度随宇宙体积增加而不断降低，但暗能量的密度却还是恒定的，因此宇宙的排斥力在与物质引力的较量中重新占了上风。

　　自那以后，宇宙间物质密度愈见稀少，而暗能量密度却始终恒定，因此，宇宙加速膨胀终成定局。

万物将被撕裂，宇宙将终结

　　星系不断地漂移远去，宇宙终将变得寒冷、黑暗、没有尽头，是我们不可避免的命运吗？而这，还远不是宇宙最令人心寒的结局——宇宙可能还有一种更悲惨的下场。

　　目前，关于暗能量的来源主要有两种理论。一种观点认为，暗能量类似爱因斯坦“宇宙常数” 所假设的，是一种从真空中弥漫出来的能量，不会随时间改变，密度固定。但也有科学家提出，暗能量与一种变化的动态能量场相关，密度随时间而改变。

　　按照暗能量稳定存在的假设，宇宙将会永远加速膨胀下去；而如果暗能量本身不稳定，那么宇宙有可能迎来动荡的末日。已经有迹象表明，这种动态的能量场似乎正变得日益强大，宇宙中暗能量的密度有不断增加的趋势。这意味着，爱因斯坦所发现的宇宙常数似乎在随着时间的推移在增长。

　　如果真是这样，那宇宙的前景将更加悲惨。暗能量越来越大，直到最后失控，不仅使宇宙膨胀的速度增加，更使其加速度也在不断增加，结果将是一场宇宙大崩裂！

　　要理解这个问题，你可以想像一下，一辆小车每行进1公里，它的速度就增加了10公里/小时，然后每行进100米又增加了10公里/小时，然后每行进1米又增加了10公里/小时。这样的速度是多么恐怖！过不了多久，汽车就会被自身的加速度撕裂，很快，我们的汽车发动机也将四分五裂，不管我们花费多少心血都没有意义。

　　显然，宇宙的情况也是如此。如果宇宙仅仅是速度增加，而加速度是恒定的，正如前文所述，所有的星系最终都将超越光速相互退行漂离，结果，每个星系都会在一个寒冷、黑暗的宇宙里像幽灵一样的漂荡。但加速度的急剧变化将使宇宙膨胀的速度快到不可思议，强大的暗能量将撕裂宇宙中所有捆绑在一起的物体，它会撕裂星系的星群，它会撕裂恒星，它会撕裂行星和太阳系，直至最终撕裂一切。

这就是加速度增加与速度增加的不同。

　　而这一切都取决于宇宙中暗能量的密度是不是在不断增加。

　　如果暗能量真是如某些科学家所估计的那样正变得日益强大，那么宇宙的终结时间恐怕连500亿年都不到了，也许只有200亿年。如果我们人类能在以后的200亿年中能幸存下来(由于太阳只剩下50亿年的寿命，这看起来疑云重重)，到时候科学家们就能看到一些迹象。

　　——在大裂变前10亿年，所有的星系会离我们非常非常遥远，就像是在空间中被蒸发了，再也看不到了；

　　——大裂变前的6000万年，银河系也分崩离析；

　　——大裂变前的3个月，我们太阳系的行星也飞离(假如它们还存在的话)；

　　——当地球爆炸时，最后的时刻也就到来了；

　　——当最后30分钟来临的时候，原子甚至原子核也要崩裂了；

　　——时间终止了。

　　后来会发生什么? 宇宙会再循环聚合吗? 一切都不再可知。

　　暗能量，这个躲藏在黑暗中的神秘力量，乃是宇宙命运的真正主宰”！

继续感言：

让我们接着木人先生文章倒数第二句话说。“后来会发生什么? 宇宙会再循环聚合吗? 一切都不再可知。”其实，科学家对宇宙及其演化的猜想、发现和推测，早已尽在太极图之中了（包括佛家的宇宙“成住坏空”说）                              

图片说明：p为黑鱼头与白鱼尾的交点；q为白鱼头与黑鱼尾的交点；mn为过圆心o垂直于pq的直径。 

1、太极图中黑鱼（阴性物质——暗能量、暗物质）与白鱼（阳性物质）相互消长的运动是不停地周而复始地进行的。

        2、黑鱼沿着qnp方向从0到100，相应的白鱼沿着pmq方向从100到0——整个宇宙就完成了一个成住坏空的周期。因此，那些提出暗能量与一种变化的动态能量场相关，密度随时间而改变的科学家是对的，爱因斯坦所发现的宇宙常数不是似乎在随着时间的推移在增长，而是必然的。结果将是一场宇宙大崩裂，直至最终撕裂一切——时间终止了。至于后来会发生什么?也并非一切都不再可知，宇宙必然会再循环聚合。

      3、宇宙中发光天体包括我们太阳在内占4%，暗物质占23％，暗能量占73%，仅仅是现阶段宇宙的物质结构状况，它说明宇宙已经演化到了太极图中的pom这个扇面部分，黑白鱼物质（能量）比为96：4，已经到了黑鱼头白鱼尾。我们确实是在末法时期。根据现有的科学观测数据，用太极图的数学公式推算宇宙的演化过程，应当不难。

       4、在太极图圆周上，m、n是宇宙阴阳性物质（能量）的平衡点；p是“宇宙”的末日点（空）；q是“宇宙”的极盛点。原则上讲，宇宙的阴阳消长是持续的、渐进的、周而复始的，因此，没有什么“宇宙大爆炸”一说，只不过近q的扩张（近p点的收缩亦然）由于上述原因，加速度极大（暴胀），因此就像“爆炸”了似的。  

        5、人们通常所谓的“宇宙”及其演化是指白鱼的消长（可见的），即使如此，“大爆炸”也绝不是宇宙的起点，反倒是“宇宙”由盛转衰的起点（q）。宇宙无始无终！

                                于2005年春节

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