跨越時空的旅程

宇宙的形狀只能存在于人類的理論推測與局部發現的綜合想象當中

從時空觀的角度來看，宇宙是人類關于時空存在范圍的極限概念。在牛頓力學時代，人們以為時空是絕對靜止的，宇宙作為星系運動的框架也應該是始終不變的。愛因斯坦雖然在相對論中提出了時空的可變性，但連他本人也沒有意識到宇宙作為時空存在的極限形式，其實也是具有可變性的。

1917年，愛因斯坦出于對廣義相對論方程中存在動態宇宙傾向的否定，加入了一個宇宙常數，用以證明宇宙空間的大小與時間無關，從而為靜態宇宙模型提供了依據。就這樣，愛因斯坦遺憾地錯過了宇宙膨脹的預言。然而，愛因斯坦提出的靜態宇宙球模型，卻成為引力幾何學與宇宙學完美結合的發端和標志，愛因斯坦因而成為現代宇宙學的重要奠基者之一。

不過，還在愛因斯坦時代，靜態宇宙球模型就已經得到了修正。1922年，弗里德曼舍棄了愛因斯坦的宇宙項而根據原有的引力場方程，得出了動態宇宙模型解，即證明宇宙具有膨脹性質。1929年，艾德溫·哈勃根據星系紅移現象，揭示了紅移與宇宙膨脹(亦即均衡擴張)的聯系，從而使動態的即膨脹的宇宙被人們當成觀測事實接受下來了。從這個觀測事實出發，有人甚至還計算出了宇宙膨脹起源的時間。

對此，愛因斯坦評論說：“這里確實存在著一個不可思議的困難局面。如果將哈勃發現的銀河光譜線位移解釋為一種膨脹(從理論的觀點看這是沒有多少疑問的)，那么，依此推斷，此種膨脹‘僅僅’起源于大約10億年以前；而按照天文物理學，恒星和恒星系的發生和發展很可能需要長得多的時間。如何克服這種矛盾，仍毫無所知。”愛因斯坦沒有預料到．在其后幾十年．宇宙年齡已經被修正為上百億年了。宇宙球模型也衍生出不少子孫

形形色色宇宙球模型的提出，大都是以承認時空彎曲為前提的：靜態宇宙球半徑是不變的，與時間無關；動態宇宙球則是不斷向外擴張的，體積與時間成正比關系。

當代盛行的大爆炸宇宙學更是把人類觀測到的宇宙膨脹，看成是某種體積無窮小而溫度、密度無窮大的奇點爆炸的必然延續，奇點爆炸的瞬間被看成是時空的開端，爆炸帶來的宇宙膨脹意味著時空的膨脹，宇宙一旦回縮到原始爆發前的狀態。則意味著時空的終結。

據稱已找到了大爆炸證據，這就是微波背景輻射；這種大爆炸的余溫至今仍彌漫在整個宇宙中。

迄今為止，最奇特也是最復雜的宇宙球模型是由美國的杰弗里·維克斯提出來的。據英國《自然》雜志2003年10月9日網絡版介紹，美國數學家杰弗里·維克斯研究了NASA微波背景輻射探測器發回的資料，提出了新的宇宙模型。這個有限宇宙相對說來并不大，大約只有70億光年寬度，形狀為五邊形組成的12面體，有如足球。這位數學家認為，人們之所以感覺宇宙是無限的，是因為宇宙就像一個鏡子迷宮一樣使人們產生錯覺。

或許新的宇宙球模型還會源源不斷地衍生出來，因為科學家們被宇宙新發現所激勵出來的想象力，如同宇宙新發現一樣是不會窮盡的；但無論是說宇宙在加速膨脹也罷，或者說宇宙不止一個也罷，總之將引力的幾何效應推廣到整個宇宙中，已經使宇宙在人們心目中產生了這樣的一種新形象：它是一個以爆發奇點為開端的、可膨脹可收縮的、同向共性或非均勻的、半徑與時間關聯的可測球體。

一個與閉合宇宙相關的問題——即時間在其間是如何閉合的呢?按照相對論，彎曲的時空必然伴隨著時間的周而復始(即循環式延續)；按照大爆炸宇宙學，閉合的并且膨脹的宇宙必然導致時間循環的終結。

面對這樣一個有始終、有限度的宇宙模型，人們似乎可以認為差不多已接近時空觀念的發展極限了。但問題的關鍵卻仍然難以搞清楚：宇宙作為時空存在的極限范疇，究竟是按照人類所能理解的極限存在的，還是按照大自然永恒本性存在的?簡言之，宇宙的存在極限到底是可知的還是不可知的?

我們無法跳出宇宙看宇宙，因而宇宙的形狀只能存在于人類對宇宙的理論推測與局部發現的結合想象當中。基本結論或許是：人類對宇宙存在極限的認知只具有相對性的特征，亦即宇宙的存在極限只具有相對可知性。

人類科學的發展不允許也不需要包容一切的終極理論

愛因斯坦生前試圖將引力場與電磁場統一到一個純引力場中，惜無結果。有人認為是愛因斯坦后半生的研究方向搞錯了。無可諱言，每個人都有歷史造就的狹隘性，都難免會被特定時代所局限。

但無論怎樣，愛因斯坦作為統一場論的拓荒者，其對科學的執著精神、持久的熱忱以及天然的責任感，永遠值得人們尊重，值得世代后人效法。

在愛因斯坦身后，充滿奮斗精神的人們前赴后繼，對統一場的探索始終沒有中斷過。但沒有硝煙的科學戰場同樣殘酷無情，在任何偉大探索的征途上，付出一生的辛勤而落得兩手空空的犧牲者絕非少數。不圖痛快一時的感官享受，只求有限一生的價值創造，這只能是覺悟者既定的人生選擇。

如今在統一場論陣地上堅守未敗、有望修成正果的。可能也只有廣義弦論、圈量子引力學等極少數理論了

廣義弦論尤其令人感興趣。這一理論是由解釋強力作用的狹義弦論發展而來的。大約在20世紀后期，該理論開始受到人們的重視并逐漸形成研究熱潮，如今廣義弦論已成為囊括超弦理論、M理論、膜理論等多種假說的一種略顯龐雜的理論體系了。

廣義弦論把時空看成是由無數具有卷曲結構的微型空間組合而成的整體，而構成微型空間的最小單元即是假想的一維弦；不同的弦共振模式與層出不窮的粒子態和諧對應。據B.格林等研究者聲稱，廣義弦論已成功地解決了廣義相對論與量子理論之間的矛盾，即星系尺度上平滑彎曲的四維時空與超微尺度上激蕩起伏的量子泡沫之間的對立。

不僅如此，據說廣義弦論業已為統一四種相瓦作用力掃清了理論障礙，實證前景相當樂觀；但缺乏最起碼的實驗證據，始終是廣義弦論無法突破的第一瓶頸。

以人類現有的超微探測手段，在可預見的時間內遠不足以實現對假想弦的驗證。

然而，這種現實缺陷并未能阻擋住廣義弦論雄心勃勃的推進趨勢。作為愛因斯坦未竟事業的繼續，廣義弦論的目標就在通過統一廣義相對論與量子力學，統一所有已知的相互作用力，進而統一所有的物理學理論和物理學現象，進而發展成為終極理論。

不過，我們可以認定人類需要終極理論嗎?抑或說終極理論有存在的必要嗎?

事實上，在確認地球文明能夠保持正常發展的前提下，展望人類知識探索及其知識擴張的諸多可能性前景，我們尚未發現未來的科學史有任何終結的趨勢。

這就提醒我們，終極理論的概念沒有什么實在價值；終極理論的提法只會使人類目光短淺，只見樹木不見森林。若不想放棄終極理論的提法，那么它也只是在較長的時間里能占據統領地位的理論而已。

廣義弦論還有一個不甚自信的傾向，那就是它有些刻意追求與大爆炸、黑洞等現有理論的完全一致性了。倘若這類傳統理論有所修正的話，那就勢必會動搖廣義弦論的生存根基。

然而無論怎樣，廣義弦論呈現給人們的理論成果畢竟是美妙、精巧且不乏天才猜想的，若以此奇弦來奏響遙遠的新物理學樂曲當是天籟之音。

遺憾的是，由于缺乏可觀察的客體，廣義弦論等待科學驗證的過程可能將是極其漫長的，人們的耐心甚至將為此受到煎熬。不過若現實一點，譬如通過建立電腦模型來演繹并推廣廣義弦論的理論模型，當可緩解該理論苦無實證的現實困境。(待續)