宇宙是怎樣的?當你在夏季的夜晚仰望星空的時候,當你在讀霍金的《時間簡史》的時候,你是否產生過這樣的疑問一一
宇宙有沒有邊際?
宇宙的外面是什麼?
宇宙從哪裡來?
又要到哪裡去?
在浩如煙海的星辰中,地球只不過是滄海一粟,一萬年也不過是白駒過隙……
人類存在的意義又是什麼?
關於宇宙起源,目前流行的說法是“宇宙爆炸論“。此觀點認為,在宇宙生成之前存在一個奇點,該奇點品質和密度無限大、體積無限小。在某一條件滿足時,奇點發生了爆炸,時間與空間從此產生。宇宙大爆炸至今,宇宙的體積一直處在不斷膨脹中,且有加速膨脹之勢,科學家從天體彼此遠離的速度(哈勃常數)上,已經證明了這一點。
由於宇宙的加速膨脹,人類或許永遠沒有機會測到宇宙的邊界了,更不要妄想看到宇宙之外是什麼樣了。或許,“宇宙之外“本身就是個偽命題。
有人說,數學是開啟宇宙之門的鑰匙。現代科學發展,都得益於數學的高度發達。下面,我們就從維度上猜想一下,高維度中的世界是什麼樣子。
首先宣告,這裡所說的維度既不是單純意義上的數學維度,也不是現代意義上的空間維度,而是綜合上述維度認知上的維度推斷。這句話怎麼理解呢?單純依靠數學維度或物理維度或空間維度認知,是不能推斷和描述高維度的情景的,因為它們都是整體中的一個片面,只有將它們的屬性特徵綜合起來推斷,才能對高維世界有一個比較清晰的認識。
先來說數學維度,我們拋開晦澀難懂的數學定義,用盡量通俗的語言來描述維度及其之間的關係。數學維度是一個相對的概念,通常認為:零維就是一個點(儘管沒有意義),一維是一條線,二維是一個面,三維是一個體,四維是時間。五維是什麼?實際上,數學維度是指相對於誰是幾維的,例如線是相對於點的一維,面是相對於點的二維,而體相對於面卻是一維的。從這一點來看,維度是相對的概念,絕對維度不存在。
言歸正傳,明確數學各維度之間存在怎樣的關係,是我們推斷高維情景的一個重要途經。我們來看,一維線是零維點的無限延伸,零維點是一維線的投影;二維面是一維線的無限延伸或閉合,一維線是二維面的投影;三維體是二維面的無限延伸或閉合,二維面是三維體的投影。
我們得出一個結論:
高維是低維的無限延伸或閉合,低維是高維的投影。無限延伸則無內外,閉合卻形成內外之分。
繼續,三維體的無限延伸是什麼?注意不是靜態延伸,因為靜態無論怎麼延伸終究還是三維。體的延伸指動態延伸,即體的運動,產生了時間,時間就是第四維。反過來,三維體是四維時間的投影。
四維時間的無限延伸是什麼?同樣不是說時間線上的延伸,而是指時間線垂直方向上的延伸,即無數條時間線的疊加。那又是什麼呢?對了,就是平行時空。平行時空就是第五維。同樣,四維的時空是五維平行時空的投影。
為了簡單起見,以下我們將四維稱為時空線,將五維稱為時空面。如果將時空面捲曲閉合後,就會形成六維時空,稱為時空場。
實際上,對於任何維度本身,無限延伸是相對的,閉合才是絕對的。因為無限延伸意味著必須是絕對直線方向的延伸,然而這是不可能的,任何方向上任何偏差最終都會導致閉合。而低維閉合又會形成高維。同樣,維度無限延伸也是不可能的,任何一個方向上的任何偏差最終都會導致維度上的閉合。當維度不斷往高趨向於無限維時,其實也就趨向了零維。
回過頭來,我們再看零維點,為什麼前面說它沒有什麼意義呢?這個點就真是一個點嗎?把它開啟,裡面其實就是無限維世界。因為維度最終要閉合,無限維閉合後就是零維。
下面,我們再從空間維度上來看。實際上,這樣說是不準確的,因為它的內容將涉及弦和力,而空間只是物質存在的一個屬性而已。
弦理論認為,物質不是無限可分的,在小於普朗克長度的空間中,存在著一種弦,它通過不同頻率的振動,形成了不同的基本粒子。這與我們前面的推斷是相符的,即宇宙不會大到無限延伸,它最終都會閉合為弦。這樣說,可能很難理解,更是很難想象。
對於宇宙,我們前面只猜想到了第六維,更高的維度就很難想象了,但是相信一定有,而且最終都會閉合成零維。
按照弦理論來講,弦分為開弦和閉弦兩種,而閉弦是很難振動的,開弦更易振動而形成粒子。所以閉弦更像是一個零維點,是由無限維閉合而成。所以實際上可能是,閉弦在某種條件下斷開,使低維向高維擴充套件,從而形成了宇宙。
最後,我們從認知概念上來推斷。我們知道,低維度的一些概念,到了高維度就會消失,因為概念都是相對的。
零維點,即為無(沒什麼意義)。一維線上有前後的概念,二維面則會有前後左右周圍的說法。注意,這前三維其實還沒有形成物質。直到三維體的出現,物質一詞才有了實際意義,這時我們只能看到內外的概念了。物質運動形成了時空,內外不存在了,取而代之的是過去現在和未來。四維時空延伸閉合形成五維平行時空,時間區分就模糊了,彎曲閉合的時間線導致未來的未來成為過去,而過去的過去卻成了未來。五維平行時空閉合後形成六維時空場,時間在這個維度上其實已經沒有意義了。六維再往上,物質將趨於消失,時間和空間也將隨之消失。
我們可以猜測,六維可能會延伸閉合為七維,或者,六維直接延伸閉合為零維。誰知道呢?弦理論的出現,已經說明了宇宙並非全由物質構成,因為弦不可能是物質的,它只是一種生成物質的東西。儘管,弦理論還沒有被實證。
老子在《道德經》中講:道生一,一生二,二生三,三生萬物。什麼意思?