奧秘無窮的時間與空間

先說時間，如果從最原始的意義上去考察，從我們最基本的體驗中去探索，時間的本質(zhì)可歸結(jié)為“現(xiàn)在”、“過去”、“未來”。由于“過去”和“未來”是以“現(xiàn)在”劃分的，那么什么是“現(xiàn)在”呢?

愛因斯坦曾經(jīng)為“現(xiàn)在”這個問題大傷腦筋。他解釋道：“‘現(xiàn)在’這種經(jīng)驗是人所專有的東西，是同‘過去’和‘將來’在本質(zhì)上都不同的東西，然而這種重大差別在物理學中并不出現(xiàn)。也不可能出現(xiàn)。這種經(jīng)驗不能為科學所掌握?！?/p>

時間特有的難以捉摸之處，確實讓許多科學家痛苦但卻無可奈何。從普通人的觀點看，時間最突出的特點有兩點：一是它沒有開始也沒有結(jié)束，二是不可逆轉(zhuǎn)。時間常常被喻為流水，被喻為飛箭：過去不可改變，未來一片茫然。

目前在時間本質(zhì)上，大致有兩種觀點：一種認為時間是循環(huán)的；另一種認為時間是線性不可逆的。

牛頓在經(jīng)典力學中對時間的解釋是：“時間就好像一條無頭無尾的均勻連續(xù)流逝的長河，和物質(zhì)運動無關(guān)，它是絕對的、無限的。絕對空間與絕對時間互不依賴，也不與物質(zhì)和物質(zhì)的運動相關(guān)。”

愛因斯坦在他創(chuàng)立的相對性原理和光速不變原理中，對時間有了新的認識，他認為時間與空間并不是互相孤立的，而是不可分割地聯(lián)系著，空間與時間互相滲透、轉(zhuǎn)化。

蘇聯(lián)學者魏尼克曾經(jīng)提出’一個全新的關(guān)于時間物質(zhì)和時間場的假說，認為宇宙萬物都屬于時間物質(zhì)，都具有時間的連續(xù)性。時間物質(zhì)也像輻射、波一樣，不停地放射著一種時間粒子，它能起信息載體的作用。

再說空間，科學家們過去對空間有著各種各樣的解釋：牛頓的空間與物質(zhì)是各自獨立的、完全脫節(jié)的，它們只是互相貼附在一起，而不發(fā)生相互作用，因此牛頓的空間模型只適用于空間的某一局部而不適用于宏觀整體；愛因斯坦的空間具有相對性，他的空間被劃分為一系列相對孤立的系統(tǒng)，他考慮的空間是體積有限同時又沒有邊的奇異空間，大體上相當于正曲面所有的性質(zhì)；現(xiàn)代數(shù)學家則把空間劃分為三類，即零空間、正空間和負空間。人們所謂的平直空間即零空間。當然愛因斯坦還有一個著名的四維時空理論，在相對論中，他確認了時空的四維統(tǒng)一性。

現(xiàn)在科學家認為：和光同時具有波和粒子兩重性質(zhì)一樣，空間也具有兩重性。這兩種性質(zhì)是指相對于某種參照系而言的，在遠離引力場的宇宙中，空間應(yīng)當是平直的，即所謂的零空間；在引力場中，空間則應(yīng)當是彎曲的，即正空間與負空間。假如將一束激光向宇宙任意一個方向射去，并且永遠運行下去的話，那么這束激光所走的路線即所穿過的空間究竟是平直的還是彎曲的呢?這就需要看這束光所經(jīng)過的區(qū)域而定了：如果光束在無邊無際的宇宙空間中穿行，這個空間就是零空間，就一定是平直的；如果光線在行進途中與某星系或某個大質(zhì)量的星球擦肩而過，受其引力影響，這個空間就必然是彎曲的，其空間的彎曲量則根據(jù)星系或星球引力場的大小而定。所以，可以說牛頓的平直空間是基礎(chǔ)，愛因斯坦的彎曲空間是變量，現(xiàn)代的數(shù)學空間是綜合，三者統(tǒng)一起來就完善了。

如何證實宇宙中存在彎曲空間?科學家用哈勃太空望遠鏡對一個叫AC-114的星系團進行拍攝時，發(fā)現(xiàn)這竟然是一個遙遠星系的鏡像，那個我們本來無法看見的遙遠的星系正是通過這個巨大的前景星系團來成像的。這個星系團的引力恰如一片宏偉的天然透鏡，使來自遙遠星系團的一束光線通過AC-114星系團彎曲、集中，并會聚成幾個光譜完全相同的圖像，于是我們就看到了AC-114星系團背面更加遙遠的星系或超大規(guī)模星象。這就是由引力透鏡所造成的空間彎曲的證據(jù)。

從愛因斯坦的廣義相對論導(dǎo)出，物質(zhì)的時間、空間、質(zhì)量隨物質(zhì)的運動速度的變化而變化，這樣打破了經(jīng)典力學中的“絕對時間”和“絕對空間”的觀點。時間的速度并不是固定不變的，運動較快的物質(zhì)，時間流逝的速度則較慢。時空可以轉(zhuǎn)換，時間和空間可以縮短。

事實上，筆者認為空間本身沒有質(zhì)量，由于它容納了物質(zhì)，它便具有質(zhì)量；空間本身無所謂時間，由于它“默許”了物質(zhì)的運動，于是便產(chǎn)生了時間。從某種意義上來說，空間無所謂物質(zhì)，又不能沒有物質(zhì)；空間無所謂時間，又離不開時間。

目前，進行時空研究的學者大致提出了以下幾種觀點：

平行世界論

德·勃洛欣采夫和弗·澤列寧兩位學者，在分析了大量天文觀測數(shù)據(jù)，并通過理論上的計算和大量研究后得出如下結(jié)論：我們所看到的宇宙(總星系)不可能形成于四維宇宙范圍內(nèi)。也就是說我們周圍的世界不只是在長、寬、高和時間的四維時空中，形成的宇宙可能是由上下毗鄰的兩個世界構(gòu)成的，它們之間的聯(lián)系雖然很少，卻幾乎是相互重疊的。這兩個物質(zhì)世界通常是很少相互影響的“形影”狀世界。在這兩個重疊式世界形成時，將它們“復(fù)合”為一體的相互作用力極大，各種物質(zhì)高度混雜在一起，進而形成統(tǒng)一的世界。后來宇宙發(fā)生膨脹，引起物質(zhì)密度下降、引力衰減，從而形成兩個實際上互為獨立的世界，就是在我們的時空中存在一個與我們毗鄰的平行世界。

兩種物理表象世界論

代表人物有中國學者楊寶根。楊寶根把我們所能看到的世界稱之為“第一物理表象世界”，把我們視而不見的時空世界稱之為“第二物理表象世界”。他認為無生命的物質(zhì)和有生命的物質(zhì)均可在時空世界存活，我們看得見摸得著的第一物理世界與神秘的第二物理世界是相互重疊的。第二物理時空是自然界中物質(zhì)與意識相結(jié)合的一種高級物質(zhì)運動形式。在第二物理時空中時間此第一時空慢得多，時間起著主導(dǎo)作用。第二時空世界可以隱含在第一時空中，成為隱形狀態(tài)，也可以直接顯露在第一類時空中，成為顯形狀態(tài)。兩類時空是互相重疊的，我們可以生活在第一類時空中，也可以呆在第二類時空中。第一類時空與第二類時空是非同時性的。楊寶根把從“第一物理表象世界”進入“第二物理表象世界”稱之為隱形；從“第二物理表象世界”返回到“第一物理表象世界”稱之為顯形。隱形的過程是瞬時的，顯形也是突然的。

正負宇宙世界論

持這種觀點的學者把我們?nèi)粘Ｉ畹奈锢頃r空稱之為正宇宙，它具有長、寬、高三維，光速為其極限速度，可看得見摸得著，時間呈正向流逝，空間不具有伸縮性；把另一物理時空稱之為負宇宙，負宇宙具有長、寬、高、時間四維，速度可超光速，看不見摸不著。當速度達到光速或超光速，時間可以倒流，也可以停止，空間可以伸縮。以上正負兩種時空具有相對的非同時性。從正宇宙進入到負宇宙時，稱之為隱形；從負宇宙進入到正宇宙時，稱之為顯形。兩種時空是同時存在相互依存的。負宇宙包含于正宇宙之中，正宇宙的一切物理法則都包含于負宇宙的宇宙大法則之中。

“十維時空”世界論

有些學者認為時空不是四維而是十維。著名科學家錢學森在《自然辯證法要與科學技術(shù)同步發(fā)展》一文中曾經(jīng)指出：“按現(xiàn)在的最新的理論——超弦理論來講，時空不是四維而是十維，那么比一般時空多出來的六維是從哪里來的?……超弦世界是十維，有六維是你看不見但又起作用的，你看不見就會認為物體的運動是掌握不了的，是非決定性的，其實是那六維，六個因素沒有考慮。”

早在20世紀80年代，西方物理學家葛林、約翰·休瓦茲就提出了“超時空”論，他們認為宇宙不是三維空間，而是九維空間，連同時間一維，稱為“十維時空”。九維空間又分成三宇宙：我們居住的看得見而實有的三維空間稱為第一宇宙；看不見而虛有的三維空間稱為第二宇宙；看不見而實有的三維空間稱為第三宇宙，也被稱為“平行世界”。

那么看不見而虛有的第二宇宙又是個什么世界呢?筆者認為這里很可能是指的陰性世界。它們是由波或場等陰性物質(zhì)形成的世界。

“M論”理論

“M論”理論是不久前由美國普林斯頓大學的保爾·斯坦哈特教授提出的。該理論認為，宇宙共有十一維空間，其中六維因繞成微小絲狀可忽略不計。大爆炸發(fā)生前，宇宙是由兩個四維平面構(gòu)成的，其中一個平面是我們今天的宇宙，另外一個是“隱藏”的宇宙。研究人員稱，這一隱藏宇宙的隨機波動，使其產(chǎn)生變形和接近我們的宇宙。當它“濺”入我們所在的宇宙時，撞擊產(chǎn)生的能量在大爆炸中轉(zhuǎn)化為現(xiàn)在宇宙的物質(zhì)和能量。

這一理論解釋了宇宙為什么膨脹及如何膨脹等有關(guān)宇宙的重要細節(jié)，其研究結(jié)果將可能揭示出150億年前大爆炸發(fā)生前宇宙發(fā)生了什么。目前，英國劍橋大學和美國太空望遠鏡協(xié)會的科學家正在研究這一宇宙形成的新理論。劍橋大學的瑞斯教授說，這一有關(guān)大爆炸發(fā)生前早期宇宙的看法，強調(diào)了宇宙與微觀世界的聯(lián)系，但只有等人們對空間和時間有了更深入的認識后，這些觀點才能進一步確認。

“M論”理論強調(diào)大爆炸發(fā)生前，宇宙還曾經(jīng)發(fā)生過另外一次大震蕩。