主宰宇宙的基本元素——二元宇宙论（续三）

主宰宇宙的基本元素——二元宇宙论——寻找创造和主宰宇宙的“上帝”谭辉先人类服从真理,真理服从“上帝”!“暗能量”的神话。几十年前，天文学家埃德温·哈勃发现，宇宙中，除了邻近银河系的仙女座星系外，其它星系似乎都在向着距离我们生活的银河系越来越远的方向移动；而且它们移动的越远，运行的速度就越快。在天文观察的光谱上面，向我们靠近的星系表现为“蓝移” ，比如仙女座星系；离我们远去的星系表现为“红移” 。有鉴于此，一部分天文学家认为，宇宙并非像原来大部分天文学家所判断的那样，宇宙膨胀速度随着时间的推移，会因为引力的作用逐渐减慢。然而，现代天文观察发现，宇宙膨胀的速度非但没有减慢，反而还在加速。有人推测，宇宙加速膨胀的动力可能来自于一种未被发现的“暗能量” 。一些天文学家经过计算认为，要达到宇宙加速膨胀的结果，暗能量至少要达到宇宙总成分的70% 。这就是 “暗能量”的来源。 “暗能量”和“暗物质”成为近年来物理学的热门话题，但至今仍然只是一个假设和猜测，并没有确切的证据支持。“暗能量” 是否存在？关键在于宇宙是否真的在加速膨胀？众所周知，宇宙已经膨胀了137亿年，至今膨胀仍然没有减慢。所谓加速膨胀，就是说宇宙在原来膨胀的基础上膨胀速度不但没有减慢，反而还加快了。如果宇宙真的在加速膨胀，那么，这个膨胀的动力来自于哪里呢？不知道。于是有人就想象出一个“暗能量” ，而且还猜测，暗能量只有在宇宙中占绝对优势，总能量大大超过引力才能达到这种结果。如果从逻辑上来分析，我们先看看这种增加的“暗能量”是否有存在的可能？是否和宇宙存在和发展的现实逻辑相矛盾？如果“暗能量”真的存在，而且占有压倒性优势，那么，第一，宇宙中所有的星球之间（包括恒星和行星之间）的距离就会越来越远，而不会像现在这样相对稳定。我们周围星系所受到的斥力应该远远大于引力，使得很少有星系能够维持在自己的轨道上，现在这样的星系，星系团，是不可能形成的；同时，也不会出现星系之间相互靠近的“蓝移” ，除非星系之间相互靠近的速度超过了宇宙膨胀的速度。比如地球自诞生以来，已经过去了40多亿年，但地球到太阳的距离并没有发生多大的变化，如果“暗能量”占压倒性优势，这种稳定是绝无可能的！另一个结果是，如果“暗能量”在宇宙中占压倒性优势，宇宙将永远膨胀下去，最终走向撕裂和崩溃！而且宇宙永远也不会出现收缩，更不会出现宇宙大爆炸的“奇点”及宇宙大爆炸。也就是说，这个推测与现实宇宙存在和发展的逻辑相矛盾；同时也不符合科学的自洽性原则。第二， “暗能量”来自哪里？二元宇宙论认为，宇宙的基本元素能量和负能量不但存在于物质和基本粒子之中，而且还广泛存在于宇宙空间；能量推动宇宙的运动和膨胀，但能量随着宇宙的膨胀密度会逐渐降低而不是增加，宇宙微波背景辐射就是证据。这种能量作为宇宙的基本元素自始至终都存在，在宇宙中所占的比例和负能量一样，各占一半，任何一方都不可能具有压倒性优势，否则，现实的宇宙根本就不会存在；能量和负能量任何一方所占比例的改变，都会影响宇宙存在的形式和发展方向，或者说和我们现在能够观察到的宇宙格格不入。能量来自于宇宙大爆炸；宇宙的膨胀动力来自于宇宙大爆炸所释放的能量，但这不是导致宇宙加速膨胀的“暗能量” 。因为，在宇宙膨胀的过程中，并没有增加额外的能量——至今也没有任何证据能够证明，除了宇宙大爆炸的能量外还有额外的能量增加，那么宇宙是否加速膨胀就得要打一个大大的问号？第三，宇宙为什么会持续膨胀？自宇宙大爆炸以来，时间已经过去了137亿年，宇宙一直处于持续膨胀状态。问题在于，为什么宇宙中强大的引力、黑洞等反制力量都不能使宇宙的膨胀速度减慢或者停止呢？二元宇宙论认为，从宇宙大爆炸开始，宇宙的能量就集中于一点，开始由里向外向三维空间方向膨胀，这个方向一直没有改变。而能够产生引力的负能量，一部分和能量结合生成物质，大部分被均匀的分布于整个宇宙空间。成为物质的那一部分负能量，一小部分演变成为黑洞。也就是说，虽然能量和负能量在总量上相等，但是宇宙大爆炸过后，大部分能量集中于一个点，向三维空间方向辐射，负能量则被分散于宇宙空间及物质之中，无法形成一个统一的，和宇宙膨胀方向相反的反制力量。即使是无数个黑洞，在直径达920亿光年的宇宙里，也只能在一个很小的范围内产生影响，对宇宙的膨胀起不到全面制动的作用。正是由于上述原因，宇宙才可能持续膨胀达130多亿年。再过若干亿年以后，宇宙中的大小黑洞通过兼并形成一个宇宙大黑洞（这个过程一直都在进行），把宇宙中的的所有物质都集中起来，产生出能够和宇宙斥力抗衡的强大引力，形成反制宇宙膨胀的力量，宇宙的膨胀速度就将逐渐减慢，最终停止（引力和斥力平衡期）并转向收缩。根据以上的分析和判断，宇宙是否加速膨胀就值得严重怀疑了？判定宇宙加速膨胀的关键依据是，银河系、仙女座星系以外的星系都在向着距离我们越来越远的方向移动；而且它们移动的越远，运行的速度就越快。好比我们站在一列高速运行的火车上（相当于我们所在的银河系），看另外两辆火车的运动，一辆向我们对面开来（相当于仙女星系），离我们越来越近。根据多普勒效应，在这种情况下，火车的声波会被压缩，波长变得较短，频率变得较高，火车的声音会越来越强（这种像现象相当于星系光谱的“蓝移”）。另一辆火车（相当于河外星系）向我们相反的方向开去，离我们越来越远。根据多普勒效应，在这种情况下，火车的声波会被拉长，频率变得较低，火车的声音会越来越小（这种像现象相当于星系光谱的“红移”）。而且，由于两辆火车是向相反的方向运动，靠近或者离开的速度等于两辆火车速度之和，所以，无论是相互靠近的“蓝移” ，还是远离的“红移”都会表现得十分明显。出现这种情况，难道我们会认为这是因为地球的膨胀或者收缩所造成的结果吗？河外星系为何远离我们而去，还存在一种可能，就是并非宇宙在加速膨胀，而是它们在向其它星系靠拢（如同我们所在的银河系和仙女星系一样）。假设站在河外星系观察向它靠拢的星系，光谱同样是“蓝移”；反之，如果站在河外星观察我们的银河系，表现为相互远离，光谱必然是“红移” 。另一方面，由于河内星系受到本身引力的制约，抵消了部分宇宙膨胀的动能，河外星系没有河内星系引力的制约，但他们会受到其它星系引力的影响，他们之间相互靠近的速度等于两个星系运动速度之和，与此同时，还会受到宇宙整体膨胀的影响。光谱“红移”说明，我们所处的银河系和河外星系的运动方向是相互远离，而不是相互靠拢，那么，相互离开的速度应该等于两个星系运动速度之和+宇宙膨胀的速度。也许正是由于这些多重因素的叠加，导致河外星系高速远离我们而去，相对于观察者所处的地球而言，光谱则表现为“红移” 。根据上述分析和判断，可以得出以下结论：1. 宇宙仍然在持续膨胀，但并没有加速膨胀。2. 导致宇宙加速膨胀的“暗能量”并不存在：暗能量在宇宙中占绝对优势的判断，不符合现实宇宙大部分观察事实和宇宙的发展逻辑，因此，这个判断可能是错误的。弦理论（超弦理论）为什么能够比较好地解释宇宙？上个世纪60年代末，理论物理学提出了一个新的学说——弦理论（又叫超弦理论）。弦理论的一个基本观点是，宇宙的基本单元不是电子、光子、中微子和夸克之类的点状粒子，而是很小很小的线状的“弦”（包括有端点的“开弦”和圈状的“闭弦”或闭合弦）。弦的不同振动和运动就产生出各种不同的基本粒子；能量与物质是可以转化的，故弦理论并非证明物质不存在。弦论中的弦尺度非常小，操控它们性质的基本原理预言，存在着几种尺度较大的薄膜状物体，后者被简称为“膜” 。直观的说，我们所处的宇宙空间可能是9+1维时空中的D3膜。弦理论是现在最有希望将自然界的基本粒子和四种相互作用力统一起来的理论。这个理论看起来真是让人感到很“炫” ，似乎超出了一般人的理解能力。在很多人眼里弦理论非常高深莫测，晦涩难懂，每一个问题都涉及到很多分支，让人很不好理解。这里我用最通俗易懂的语言，简单给大家科普一下弦理论的基本原理。20世纪初，物理学出现了两大革命性理论，一个是针对宏观世界的相对论，一个是针对微观世界的量子力学，这两大理论给物理学带来了革命性的变化，它们共同奠定了现代物理学的基础。但量子力学和广义相对论却有一个无法调和的矛盾，那就是由于不知道是否有“引力子”的存在。量子力学无法解释引力， “引力子”无法被纳入到标准粒子模型中。另一方面，量子力学把随机性看作是物理世界的内禀性质，认为微观世界的运动遵循“不确定性原理” 。简单地说，就是量子力学认为，微观世界的运动就好像掷骰子一样，微观粒子的出现只是一种具有随机性的概率，无法准确的计算和预测。有人甚至认为， “不确定性原理”是大自然的基本原则。而爱因斯坦则认为，宇宙的运动是可以精确计算和预测的。比如地球围绕太阳运动，科学家可以精确计算出地球的运动轨迹，以及地球每个时间段具体的空间位置。爱因斯坦坚信“宇宙是经典物理式的，像钟表那样机械地嘀嗒运转，每个瞬间都决定着下个瞬间” ，他坚决反对非决定论（随机性）是大自然的基本原则。他说， “无论如何，我都确信，上帝不会掷骰子” 。上述两大理论的矛盾至今也没有得到很好的解决。爱因斯坦曾经用后半生研究“统一场论” ，试图把宇宙中的四种基本力——强力、弱力、电磁力、引力统一于一个简单的数学方程中，最终以失败告终。失败的一个主要原因是引力显得很另类，无论如何和其它三种基本力无法达成统一。弦理论的出现在很大程度上是为了协调这两个理论的矛盾，完成爱因斯坦提出的的统一场论。弦理论所要做的就是将我们所理解的物质、能量、时间和空间都统一到一个以“弦”作为基本元素的数学框架中，这样，就可以用一个统一的理论描述世间万物。弦理论被誉为21世纪最伟大的理论之一。弦理论有几个基本观点：1.宇宙的基本单元不是由过去所说的点状基本粒子构成，而是由很小很小的线状的“弦” 构成。这个“弦”又分为“开弦”和圈状（闭合弦）；由于“弦”以不同的频率震动，于是便产生出各种不同的基本粒子，好比小提琴可以演奏出各种不同的音符一样。或者说，构成宇宙的基本粒子，是由“弦” 演奏出来的“音符” 。2. 能量与物质是可以转化的，弦的振动是一种能量到实体物质的转化，万物的本质只是振动的能量而已。简而言之，物质，因能量的振动而产生。3. 我们所处的宇宙空间可能是9+1维时空中的D3膜。就是说弦理论认为，我们所处的宇宙空间不是原来认为的四维时空（三维空间+一维时间），而是三个三维空间+一个一维时间，即9+1维时空。其中，现实的四维时空就是我们所处的宇宙，另外两个三维空间是我们感觉不到的、全部被卷曲到一个小尺度空间中的世界。 D3膜是说我们所处的四维时空是一层薄薄的四维超曲面膜，称之为超膜；其余三维空间还有很多不同的超膜。引力可以在各个超膜之间传播；超模之间的相互靠近发生的碰撞便是宇宙大爆炸。这就好比中国古代神话传说中的阴阳两界，人死后可以从阳界进入阴界；鬼（人的灵魂）可以穿越阴阳两界。在东方文化中一直流传着阴间和阳间的传说。所谓阳间，就是我们人的肉眼所能看到的这个物质世界。用现代科学的语言讲，这个空间可以用长、宽、高来描述，也就是说，这个空间是三维的。所谓“阴间” ，就是人死后“灵魂”所存在的空间，而这些灵魂是有形象的，具有类似人的形象，叫做“鬼” 。在东方传说中，阴间也是一个极其丰富的世界，除了“ 鬼”之外，还有其它动物、植物、物体存在，也有各种建筑物的存在。用现代科学的语言讲，这个空间也可以用长、宽、高来描述，也就是说，这个空间也是三维的。但阴间我们是看不见摸不着的。

主宰宇宙的基本元素——二元宇宙论（续三）

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