對宇宙圖景與自然規律的探討

劉镕冰

摘 要：對自然規律的認識和探尋，是人類文明不斷進步和發展的基石，從身邊的物理現象到遙遠的天文觀測，人們通過對已有認識的總結建立相應的理論規律，在實踐中應用并且不斷完善。近代基礎物理的發展促進了人們對于宇宙學的研究，而關于宇宙的各種學說也引發了大量的討論和爭執。真實的宇宙圖景和自然規律是什么樣的，而我們與自然又是什么關系，這將是人類需要不斷探索的問題，也是自然辯證法所研究的重要課題。

關鍵詞：宇宙圖景；自然規律

對于生活在地球上的我們而言，天文觀測給我們展示了一個令人嘆為觀止的宇宙圖景。它們像是受到一股神奇的自然驅動力因而有規律的運行著，我們會思考自己與自然的關系，作為自然的一部分，是我們的行為影響自然的演化，還是自然規律在悄然地決定我們的行為，人類的發展與自然的演化存在什么樣的內在聯系。

科學界在已經掌握的理論和認識基礎上，對宇宙圖景和自然規律提出了一些學說和討論，但已有的理論和認識并非完善，這些學說或者假設則更無法驗證，所以本文只是對這些問題進行探討。

一、去中心化的歷程

應該說人類最初對世界的認識是幼稚的，公元2世紀，托勒密提出地心說。16世紀哥白尼建立了日心說，通過日心說的建立認識到地球只是太陽系內普通眾多行星之一，并不帶有宇宙中心這一特性，這是將我們自身去中心化的重要一步。

隨著近代天文學和物理學的進一步發展，我們也逐漸看到，太陽系僅僅是銀河系中一個普普通通的星系，這進一步將太陽從宇宙中心這個位置去除。現在我們認識到，銀河系、太陽系、地球在整個宇宙尺度上沒有任何特殊地位，所以人類對于宇宙在宏觀尺度認識上的逐漸進步，將我們自身的中心化完全去除掉了。那么，如果我們進一步加大去中心化的力度，認為我們所在的宇宙也處于無足輕重的地位呢？這就可以認為我們的宇宙僅僅是眾多宇宙和宇宙群中的普通成員，在托比阿斯·胡阿特的《多重宇宙》中，就向我們展示了這一假想。

對于我們的宇宙中有一些不變的物理定律，如光速（3×108 m/s）、絕對零度（-273.15oC）、電子帶電量（-1.602×10-19C）等等，為什么宇宙中會有這樣的規律和這樣的數字。多重宇宙的理論在這方面給了我們一些思路和啟發。既然我們知道我們的宇宙中會出現太陽系這樣的特殊情況，那么聯想到我們的宇宙是不是也只是眾多宇宙中的一個特殊情況，也就是說我們宇宙中所有的規律和特征都只是無窮多宇宙所導致的必然存在，而這些物理規律和物理常數其實僅僅只是我們所在宇宙的規律。在其他宇宙中，我們現在用到的數學公理、物理定律或許都不成立，因此在整個宇宙集中，通用的規律或許并不存在。

二、對時空的認識

在經典物理學中，時空是指時間和空間，用以描述物體的運動和相互作用；經典物理學認為時空是相對獨立的，也是絕對的，空間在各個方向上均勻延伸，時間以恒定的速度流逝。相對論的建立改變了人類對絕對時空的認識，愛因斯坦在狹義相對論中展示了時間和空間各自的相對性，對于不同的慣性參考系，時間的流逝快慢不是絕對的，空間的度量也不是絕對的。在廣義相對論中，進一步展現了引力質量與慣性質量的關系，認為時間和空間不是無關的，時間和空間相互耦聯，是描述物體運動的分量在宏觀維度的體現。

如果我們認為時間和空間都是描述物體運動的宏觀維度，對于我們所處的三維空間，物體在位置坐標上是可以朝正方向和反方向移動的，然而時間坐標上卻只能沿著一個方向移動，這可以由熱力學的熵增原理解釋。我們用熵來表示體系的混沌程度，體系的混沌度越高，則熵值越大，體系的變化必須滿足其熵增的條件。那么是否存在時間維度上的反方向移動呢？要回答這個問題，就必須追問熵增原理存在的原因，而這目前并沒有答案。假設熵增原理是由宇宙大爆炸時刻的初始條件決定的，那么結合多重宇宙的觀點，眾多宇宙中必然存在一個宇宙，它的初始條件恰好與熵增原理需要的初始條件相反，這樣，時間就朝著我們定義的反方向移動。這就意味著，或許在某個宇宙中，正在發生與我們所在宇宙中的事件完全相反的事件，破鏡重圓、水往高處流也許正在發生。這其實也并不難理解，如果我們僅僅把時間當成一個描述運動的維度坐標，朝著哪個方向移動其實并不重要，但是有一點應該是一致的，如果該宇宙中時間的宏觀維度只有一維，那么它的移動只能沿著一個方向，而這個方向由宇宙誕生的初始條件相關。

是否存在一個宇宙，在這個宇宙中，時間的宏觀維度不是一維，而是二維或者更高維呢？我認為這也是可能的，物理學中有很多物理量和物理規律都滿足對稱性，既然時間和空間都是描述物體運動的宏觀維度，那么時間也許和空間一樣都多個維度，那么在這個宇宙中，會出現很多奇特的現象，事件的過程會根據其初始條件和某個規律來選擇一個時間路徑，然后事件沿著這個時間路徑發生。

三、我們與自然的關系

很多時候，我們認為人類不同于其他動物，人類正在利用自然資源和自然規律影響自然的演化，但是如果我們換一個角度來思考，或許人類到目前為止所經歷的所有歷程都是自然規律導致的必然結果。

《三體》中也對宇宙中的自然規律本身提出了思考，書中說到宇宙規律不是絕對的，而是可以被改變的，其中對光速和時空維度進行了特別的假想，認為我們宇宙誕生之初光速是無窮大的，宏觀時空維度與微觀時空維度一致，都是十維。這些想象或許有些天馬行空，但給我們提供了一種思路，人與自然的關系不是相互獨立的，人類的發展歷程是自然選擇的一種必然，而反之，人為的影響或許不僅能影響自然環境和演化進程，甚至可以影響到宇宙中最基本的自然規律。

參考文獻：

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