無限宇宙，其形幾何

●邵瑞琦

茫茫宇宙，無邊無際；仰望長空，蒼穹無限。宇宙間萬事萬物均由物質組成，有物必有形，那么宇宙的形狀又是什么樣的呢?這個問題聽起來似乎是很玄妙，其實只要知道物質占有空間就一定會有形狀的簡單道理，這個問題也就很自然了。

在遠古時代，人類對自然界的認識，僅僅限于兩眼所能看到的現象。看到太陽每天東升西落，夜晚滿天繁星閃爍，天明天黑往返相同，就好像頭頂上有一個巨大無比的罩子。太陽、月亮、星星都是在罩子頂上按固定的位子運行，風雨雷電是在天地之間形成。人類活動的大地是這罩子底下的平面，樹木、動物以及人類，都是在大地這個平面上生息繁衍，世代相傳。當時認為宇宙的形狀是“天圓地方”，一切自然界的存在，都是為了大地這個平面上的生物的存在而存在。

到了中世紀，在宗教需要的影響下，人們認為整個宇宙由地球和天空組成，天空總是在地面的上方，無論在何處，天空到地球的距離都是一樣的。不論是在山頂還是山谷，天空也隨著起伏變化，地球是整個宇宙的中心，形成了“地心學說”，即太陽、月亮和星星都是圍繞地球運轉的，是由“上帝”創造出來供給人類和其他生命使用的。雖然“地心學說”比“天圓地方”有所進步，但是它帶有強烈的宗教色彩，是不科學的。

后來經過大量的觀測天空發現，有些星星的運動路線不是固定的，但又存在一定的周期性，仿佛是在圍繞別的東西在旋轉，后來被證實了這個東西即是太陽。經過科學家的不斷精心觀察和計算，在觀察計算的基礎上，提出了“日心學說”。此時，人們又普遍認為太陽是宇宙的中心，是太陽給地球帶來了萬物生機。這一新的學說比“地心學說”向科學認識世界又邁進了一大步，然而卻與宗教發生了前所未有的沖突，許多科學家因此付出了高昂的代價，甚至于獻出了生命。

隨著宇宙天文學的產生和不斷地發展，人類的視野不斷地被延伸，于是發現太陽只是太陽系的中心，地球等九大行星是圍繞其轉動的群體，它們幾乎是在同一個平面上。從遠處看，它們就像一個旋轉的螺旋，具有相當的穩定性。經過科學家不斷努力和研究的結果表明，太陽系的確存在，證明“日心學說”是正確的。

當天文學從“神圣”的宗教桎梏中掙脫出來后，發現地球不但不是宇宙的中心，就連太陽也不是宇宙的中心，它只不過是廣闊無垠的銀河系中的滄海一粟。這時，人類的眼光又投向了更加遼闊的銀河系。那么，什么是銀河系呢?如果我們在晴朗的夜晚用雙眼觀察一下天空，就會發現在我們頭頂的上方，有一條銀白色的不規則的一片區域，這就是銀河系。它是由數量極大的無數顆距離我們非常遙遠的星星群組成。由于十分遙遠，用肉眼看起來已分不清相互獨立的星星個體了，只是像云霧一樣稠密。我們的太陽系只是這稠密星云中微小的一員，并在隨著銀河系的旋轉而運動。銀河系的形狀從側面看，中間厚兩邊薄，猶如兩個相互對著扣起來的盤子，從中間看，像一個渦旋的平面。我們的太陽系就是在渦旋臂上，離邊緣約有1／3的地方。銀河系就像我們的太陽系一樣，也是圍繞著一定的中心旋轉的。

銀河系的中心又在什么地方?通過近代天文觀測和推測，認為銀河系里大約有1000億顆像太陽一樣的恒星，有的體積或質量比太陽大，有的體積或質量比太陽還小，所有的恒星都在圍繞著銀河系的中心旋轉。然而這個中心里又是由什么組成的?根據太陽系的行星環繞太陽運動來看，太陽系的99％的質量集中在太陽這個恒星上，在引力的作用下，其他占1％質量的行星在圍繞太陽公轉。太陽是整個太陽系質量的重心點。那么銀河系也一樣，在它們的中心也同樣存在著一個“太陽”。但這個“太陽”不是一個，而是一群由密度很大、數量很多的高密度星群組成。就如同太陽質量很大，但密度卻很小一樣，它們占據了銀河系質量的90％，在引力的作用下，其他星體或星系都在圍繞著這個質量重心旋轉。

用現代大型地面天文望遠鏡和衛星上載的哈勃望遠鏡觀測，不難發現太空中任何一部分區域。距離非常遙遠的地方，都可以看到像銀河系一樣的星系，我們稱之為河外星系。按照統計，現在可以觀測到的宇宙空間里，大約有1000多億個像銀河系一樣的星系，統稱為河外星云。

河外星云數目繁多，組成的形態也各式各樣，但是大多數可以歸結為橢圓星系、旋渦星系和不規則星系三大類。在我們這個能觀察得到的宇宙空間里，河外星系就如站在地球上看銀河系一樣，只是相對稀疏一些，它們也同樣在宇宙空間中運轉。那么星系又是圍繞什么中心旋轉的呢?這就提出了比星系更高層次的中心是什么東西的問題。

由于目前科學水平和觀測試驗手段的限制，人類還沒有比較精確的方法去認知它，但目前已有不少的科學家在向這方面努力。最有影響的應算是“宇宙大爆炸”理論的推理。按照這個學說，宇宙的產生源于一次原始的宇宙物質爆炸。它結合了運動學和物理學特性兩個方面的理論，認為宇宙當初處于超高溫、超高密度、超高原子能量的特殊條件下，由于特殊的物理條件的形成而發生了宇宙空前的大爆炸?，F在宇宙的形式是由當初的大爆炸以及隨后產生“膨脹”后形成的。

在宇宙原始大爆炸產生后，在爆炸點(相當大的一個范圍)就形成了宇宙的中心，這個中心地點相當于星系的中心和太陽系的太陽，科學家稱之為“奇點”。假若我們能到達宇宙外的某一處，觀賞浩如煙海的宇宙世界，同樣也能看到整個宇宙中的各個星系，就像銀河系里的星星一樣，呈現旋渦形式。為什么會變成這種形式呢?這是因為在最初爆炸之前，宇宙物質在三超狀態下，處于自身高速旋轉運動形式中。爆炸之后，宇宙物質被強烈的爆炸推力拋射至四面八方，在旋轉力的作用下，宇宙物質就朝著原來的旋轉方向繼續旋轉下去。離宇宙中心近的物質旋轉速度比離得遠的速度快，同時在離心力的作用下，形成了渦旋形式，整個宇宙物質的形狀就會變成扁平的圓盤樣子。

宇宙究竟會是什么樣子，還有待于科學技術的進一步發展，從人類所能觀察到的宇宙現象，去證實它的形狀。