宇宙趣談

張燕平

宇宙是人類想象的永恒主題，有關宇宙的神話傳說奇妙變幻、瑰麗多彩，這些往往被歸結于人們的豐富聯想。其實，宇宙比我們的想象更加神奇，更加不可思議。

微塵中的世界

佛教傳說中，釋迦牟尼曾經施展神通，在一粒微塵中創造了一個世界。然而，比起這樣的神通，我們所處的宇宙也并不遜色。我們的宇宙存在于虛無之中，在它之外沒有空間和時間，宇宙的邊緣僅僅是人們的想象，實際是不存在的。如果以我們所處的位置為中心，把離我們最遠的位置當做宇宙的邊緣，這個邊緣是重合在一起的，是一個點，因為在所謂的邊緣之外是沒有空間的，邊緣上任何兩點間的距離都是零。從這點上理解，我們的宇宙被封閉在一個點里，這個點只是一個概念，它沒有大小，沒有實體的存在；但這個點里別有洞天，存在著一個宇宙。

當你看到陽光中浮動的一粒微塵，或許里面也隱藏著一個宇宙呢！也有氣勢磅礴的創世，一樣或不一樣的風花雪月，以及無數人的悲歡離合；同樣必不可少的，還應該有一些人——像我們現在一樣——正在對自己所存身的宇宙展開想象和思索。

“環繞”宇宙，回到起點？

我們知道環繞地球航行的故事，這個壯舉證明了地球是圓的。如果我們在宇宙中向著一個方向沿直線飛行，重復這個壯舉，最終會怎樣？是又回到起點，還是從此杳無音訊，不知所終？茫茫的宇宙，漫長的時間，大概后一種結果更容易被接受。但是，我們要探討這個問題，需要假設一個理想的狀態，比如，不考慮時間的因素等，這樣會使問題變得簡單。

在地球儀上，離北極點最遠的一定是南極點，在球面上任何一點都能找到與之相對應的距離最遠的一個點。在宇宙中也是如此。假定地球是在宇宙的中心，我們測量周圍空間，找出距離地球最遠的地方，當做宇宙的邊緣，宇宙邊緣之外是沒有空間的，這個距離地球最遠的邊緣其實就是重合在一起的一個點。我們從地球出發，沿直線向一個方向移動，就一定能到達距離最遠的那個點，就像是從北極出發，沿著地球表面無論哪條經線，一直向前，肯定會到達南極一樣。從地球出發直線前進，不管朝向哪個方向，肯定會到達同一個點，就像光線匯聚在焦點一樣。我們可以把宇宙中與地球位置相對的那個最遠的點稱為“焦點”，宇宙中各個不同的位置都有其相應的焦點。

到達地球的焦點之后，我們會發現，現在距離我們最遠的點是地球，地球是我們現在所處位置的焦點，我們向任何方向前進，都會到達地球。

如果沿著來的方向繼續前進，我們到達地球的路線和我們離開地球出發的路線會在一條直線上。也就是說，我們在宇宙中沿著一條直線前進，最后到達了原來的出發點，完成了環繞宇宙的壯舉，從而證明宇宙是圓的。

看見自己的背影？

記得以前看過一幅畫，一個人手拿單筒望遠鏡，把綴滿星辰的天空像帷幕一樣揭起一角，伸出頭向外看。宇宙太大了，觀察起來實在不方便。我們假設宇宙是靜止的，光線不會被遮擋或吸收，不考慮時間的因素，或者干脆讓宇宙變得只有電影院那么大，我們站在中央會看見什么？

均勻的背景——焦點。我們會看到，自己在一個被均勻背景包裹成的球里面。我們向前后左右上下看，到處都能看到這個背景，這個背景其實只是一個點，是與我們位置相對應的焦點。不論向哪個方向看，我們的目光肯定要經過這個點。確切地說，是焦點位置所發出的光，在我們所處的位置匯聚。也就是說，我們在周圍看見的其實都只是這一個點。

地球在宇宙中也是如此。與地球相對應的焦點發出的電磁波在各個方向上把地球包裹起來，從地球上看，這個點就是整個宇宙的背景。

我們看到的這個背景有兩個特點：一是均勻，因為各個方向上看到的都是同一個點（這個點對于地球來說比較大，但在宇宙中只能算是個點），沒有區別；二是宇宙中所有的物質都存在于背景所構成的界限之內。這個背景對我們來說，就相當于宇宙的邊緣，因為這個宇宙的所有內容，都在這個焦點包裹的范圍內了。

看到了影子。如果我們發現了比背景更遠的物體，我們在相反的方向上，一定能在背景之內找到它，前者只是后者的倒影。因為前者繞過了更遠的距離，所以比后者看起來更古老，二者時間的差距是光通過物體與背景之間2倍距離的時間。也就是說，假設在距離地球相對應的焦點1光年處有顆超新星爆發，2年之后，我們應該能夠從天空中相反的位置再次看到它的爆發。

胸懷宇宙。在比背景更遠的地方，我們能夠看到的是應該存在于我們背后的物體遠離我們的一面，但它的影像上下相反，左右也相反。

再向前看，我們就能看到自己的背影，這個背影的上下、左右也是相反的。同樣的道理，向上看，會看到自己的腳底；向下看，會看到自己的頭頂。我們站在宇宙的中心向周圍上下望去，會看到自己的巨大倒影將宇宙包裹在內。很有趣吧，而實際上，我們不可能看到這樣有趣的現象。

我們在形容某人心胸寬廣時，經常說的一句話是“宰相肚里能撐船”，而在理論上我們的肚里能盛下宇宙！這個境界更高，所以愛好天文的人往往少有煩惱。

我們永遠是宇宙的中心

也許有人會問，如果我們站在宇宙的邊緣會看見什么？回答是：我們只能站在宇宙的中心，不管我們移動到什么位置，從我們所在的位置看，我們永遠是宇宙的中心。因為當我們移動時，宇宙中與我們位置相對應的那個焦點也在相應移動，它所構成的宇宙的界限和背景也在移動，我們永遠處于背景所包裹范圍的正中央。

模擬宇宙旅行

讓我們來模擬一次宇宙旅行。假設我們從地球出發，沿一條直線前進，在后方設置一個巨大的、尖端向上的圓錐體路標，它能發出綠色的光。在飛行過程中，這個路標距離我們越來越遠，然后，我們會在更遙遠的前方看見一個尖端向下的綠色路標，它是后方路標的倒影。我們繼續向前飛，當飛到兩個路標中間的時候，會發現路標的綠光充滿了整個宇宙，整個宇宙的背景都是路標發出的綠光。這是因為我們現在的位置正是路標在宇宙中所對應的焦點，路標發出的光經過了整個宇宙，全都匯聚在這個點。

繼續向前，我們飛出了路標焦點的范圍，周圍的綠光消失了，前方綠光的來源是那個路標，但是，它變成了尖端向上的，我們后方的路標變成了尖端向下的倒影。繼續向前飛，我們會經過路標，又回到了地球。飛船的前方，就是我們當初出發的方向。

宇宙旅行需要好運氣

許多人都夢想做一次宇宙旅行，其實我們一直在搭乘地球做“集體宇宙旅行”。地球這艘“飛船”的生活設施很完備的，對宇航員也沒什么特別要求，所，以這樣的旅途是很輕松的。但是，對于一次完美的宇宙旅行來說，好運氣是必不可少的。比如，上一代宇航員恐龍運氣不夠好，飛船外飄來的一塊石頭造成了一次不幸的事故。

希望我們的“飛船”運氣足夠好，不會運行到某一顆恒星的焦點位置，否則天空會被刺眼的陽光永久占據，直到我們駛出這個區域——也許傳說中的后羿遇到的就是這樣的麻煩。