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关于多维宇宙模型的探讨

hand2000 · 2006-12-05 · 来源:http://hand2000.anyp.cn/default.aspx
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关于多维宇宙模型的探讨

    宇宙从何而来?是神创造的?还是本来就有,无始无终的?从古至今,无论是宗教家,哲学家,还是天文学家都提出了不同的理论。但是时至今日,仍没有定论。没有一种理论可以完美的解释几乎所有宇宙现象,不是缺乏实际观测的依据就是自相矛盾。本人在经过长期的对各个宗教的宇宙观,以及哲学流派及科学理论模型的研究分析,推导出了一个相对比较完美的宇宙模型。虽然不一定能完全解释所有宇宙现象,但是却比其它宇宙模型更有说服力。仅此作为一种学术观点加以论证。
    探讨宇宙模型,就不得不首先探讨一个哲学上的本质问题,也就是什么是物质,什么是精神。结合多种科学的观点,本人在此将物质定义为振动的能量场。也就是说,物质的本质是能量场,物质形态的变化是能量场的不同表现形态。物质最本质的存在模式是振动,或者说是运动,宇宙中没有不运动的物质。说到精神,似乎一般人都将其理解为虚无飘渺的东西,比如灵魂。但是,究竟有没有灵魂,或者灵魂究竟是什么,仍没有定论。这里,本人引入一个重要的概念,就是信息。在此将信息定义为物质(能量场)的内在表现形式。这就可以推论出一个重要的具有突破性意义的哲学理论,就是物质和信息是一个统一体,是在同一时间同一客观存在的不同表现形式。无论是一个光子还是一个人,都是物质和信息的统一体,只是物质(能量场)和信息系统的不同的复杂程度决定了不同的振动(运动)模式。信息系统可以理解为一种“程序”。不仅生物体的遗传受到遗传信息系统的控制,而且所有的物质运动都受到信息系统的控制,只是控制不同物质的信息系统的复杂程度不同。随着信息系统的复杂程度的不断增加,最终生物体的信息系统的进化产生了意识,意识的产生是与人的身体的进化同步进行的,没有先后之分。人的精神与整个物质、信息系统比,的确是后产生的,因为人是宇宙自身进化的一个里程碑。简单的认为物质第一性或精神第一性,或者谁先谁后,谁决定谁是没有意义的。下面我将展开论证新的宇宙模型。

一、关于大爆炸理论的探讨


(big-bang cosmology)现代宇宙系中最有影响的一种学说,又称大爆炸宇宙学。与其他宇宙模型相比,它能说明较多的观测事实。它的主要观点是认为我们的宇宙曾有一段从热到冷的演化史。在这个时期里,宇宙体系并不是静止的,而是在不断地膨胀,使物质密度从密到稀地演化。这一从热到冷、从密到稀的过程如同一次规模巨大的爆发。根据大爆炸宇宙学的观点,大爆炸的整个过程是:在宇宙的早期,温度极高,在100亿度以上。物质密度也相当大,整个宇宙体系达到平衡。宇宙间只有中子、质子、电子、光子和中微子等一些基本粒子形态的物质。但是因为整个体系在不断膨胀,结果温度很快下降。当温度降到10亿度左右时,中子开始失去自由存在的条件,它要么发生衰变,要么与质子结合成重氢、氦等元素;化学元素就是从这一时期开始形成的。温度进一步下降到100万度后,早期形成化学元素的过程结束(见元素合成理论)。宇宙间的物质主要是质子、电子、光子和一些比较轻的原子核。当温度降到几千度时,辐射减退,宇宙间主要是气态物质,气体逐渐凝聚成气云,再进一步形成各种各样的恒星体系,成为我们今天看到的宇宙。大爆炸模型能统一地说明以下几个观测事实:(1)大爆炸理论主张所有恒星都是在温度下降后产生的,因而任何天体的年龄都应比自温度下降至今天这一段时间为短,即应小于200亿年。各种天体年龄的测量证明了这一点。(2)观测到河外天体有系统性的谱线红移,而且红移与距离大体成正比。如果用多普勒效应来解释,那么红移就是宇宙膨胀的反映。(3)在各种不同天体上,氦丰度相当大,而且大都是30%。用恒星核反应机制不足以说明为什么有如此多的氦。而根据大爆炸理论,早期温度很高,产生氦的效率也很高,则可以说明这一事实。(4)根据宇宙膨胀速度以及氦丰度等,可以具体计算宇宙每一历史时期的温度。大爆炸理论的创始人之一伽莫夫曾预言,今天的宇宙已经很冷,只有绝对温度几度。1965年,果然在微波波段上探测到具有热辐射谱的微波背景辐射,温度约为3K。
    这一宇宙模型更多的支持了“创世说”,也使得在进化论和日心说后一度遭受打击的神创论宗教如获至宝。但这一理论却是对主张物质永恒不灭的唯物论的一大打击。但就目前所获得科学观察证据而言,大爆炸模型仍不能解决一些疑问,如为什么会产生大爆炸?如果简单的说是神的意志未免太牵强了。还有,现在科学家观测到宇宙似乎正在加速膨胀,宇宙的将来又将如何?是不断膨胀走向“热死”,还是开始收缩回到奇点?就目前的观测及理论来说,科学家比较支持“热死”说,就是宇宙将无限趋近绝对零度,几乎静止。
   
二、关于循环宇宙论的探讨

    本人并非专业人士,也不可能找到什么科学依据,但是通过对哲学的思考,我个人认为,宇宙的这一悲惨结局并不一定发生。也许正像佛教的轮回观点,宇宙也将生生不息。

    美国普林斯顿大学的天文学教授保罗· 斯坦哈特与英国剑桥大学教授尼尔·图罗克共同提出了新的观点。他们指出,宇宙是处于不断循环的过程中。如今的宇宙是在上个宇宙的尘埃中诞生。“大爆炸并非空间和时间的起点,而只是宇宙的两个不同阶段中间的过渡。”

  科学家介绍说,他们的这一新理论的框架来自于弦论。弦论的基本内容是,宇宙物质已知是由各种极小粒子组成,但因为人类受到物理实验精度的限制,实际上并无法测定出这些粒子是否真的是无限小的点。科学家假设这些粒子是极小的弦( 曲线),然后据此描述基本物理定律。弦论能解释其他基本理论无法解释的物理现象,被认为具有广阔的发展前景。此外,还有理论认为,人类所在的宇宙之外还有另外一个无限大的平行宇宙。这两个宇宙在多重维度(我们所处的空间只有四个维度) 中互相区分开来。

  两位科学家根据上述现有理论计算出,在这两个宇宙之间有一个力场,可以将两个宇宙呈周期性地互相吸引、尔后又再排斥开来,如同人们鼓掌时两只手的动作一般。新理论认为,当两个宇宙互相碰撞的时候,第五维度暂时消失,这时就会发生一次大爆炸。新的物质世界在原有消散的物质尘埃中被重新“创造”出来。

  于1968年最早提出弦论的意大利科学家加布里埃莱·韦内齐亚诺对新理论表示接受,认为该理论将使人们认识到 “大爆炸只是某些事件的果,并非所有事件的因。”
    在1920年代,当爱因斯坦正在构思他的一般相对论时,曾引进了一个后来为大家所熟知的宇宙常数概念来解释他“静态宇宙”理论。

    根据爱因斯坦的理论预言,宇宙将在自己的重力作用下崩解,但是观察结果却清楚地显示:事实正好相反。宇宙常数代表了一个自由空间相关的连续的力,正是它抗拒着宇宙自身的重力从而抵制宇宙收缩。

    这个概念后来因为观察到宇宙在扩张而被放弃了,同时这也被认为是爱因斯坦研究生涯中的最大错误。然而,人类的认识总是一再被修正。1998年,当宇宙被观察到正在加速扩张时,宇宙常数重新获得重视。

    宇宙常数的重新引进帮助科学家们在数学上解决了推算与观察之间的矛盾。但是同时也提出了新的疑问,那就是物理学似乎还缺少了什么。

    据剑桥大学的图洛克(Neil Turok)教授介绍说,当科学家们计算宇宙常数的数值时,发现它比预期小的太多了。为什么会这样?这成了当代物理学的一个大问题。而目前唯一的解释是, (或许)本来就该如此。而史坦哈德特与图洛克已经发展出一个新理论来解释为何宇宙常数值是如此的小。他们提出在大爆炸以前就已经存在一个宇宙。这也意味着现在这个宇宙远比已知的还要古老。
    循环宇宙论的观点目前还没有获得有力的科学观察的支持。但是随着暗物质和暗能量的发现,这一问题或许能有所改观。循环宇宙论还有一个重大的问题无法解决,就是如何证实。如果宇宙在灭亡之后还有一个新的开始,我们是否能知道?显然不能。因为身处于宇宙中的人类早在宇宙走向灭亡前也必然灭亡。那讨论这一问题就失去了意义,成为不可知论。

三、宇宙信息论

    已有的宇宙模型无法系统的解释宇宙的成因和发展规律。这正是本人引入宇宙信息论这一重要理论的原因。
    宇宙中物质和能量的存在和运动是有规律的,这种规律的物质表现就是信息元,信息元的构成各不相同,它们是物质属性的内在体现。宇宙是时间、空间和信息的组合,空间是物质存在的外在体现,时间是物质运动的外在体现,信息是客观存在(物质及运动)的内在体现。
    为什么我们的宇宙今天是这个样子,而不是别的样子?为什么宇宙中的规律是这样,而不是那样?如果不是一种未知的力量创造并保持了这种规律,那它就是宇宙本来就有的。那么宇宙的内在规律是什么呢?又是由什么决定的呢?众所周知,宇宙是大爆炸的产物,那么今天宇宙中的规律应该在爆炸的一瞬间就已经决定了。假设是上帝创造了宇宙,首先上帝必须是存在的,如果上帝存在,那它也是客观存在的,而不是简单意义上的精神,认为精神可以凭空创造物质显然是极其错误的。如果上帝是客观存在的,那它是从哪里来的呢?神学解释说上帝是自有永有的,那同样宇宙为什么不能自有永有呢?如果宇宙本身就是有生命,有思想的呢?科学研究证明,我们的宇宙今天之所以是这样,是由宇宙的初始能量决定的。宇宙的大小也许是无限的,但总的能量是有限的。如果宇宙诞生之初的能量比现在大或小,今天的宇宙就不是这样的了,这的确是符合因果律的。
    我们知道宇宙的运动是有规律的,就像时间的运动方向一样,从混沌中,已知的四种基本的力,或者说就是能量场的振动使物质不断变化、分解组合,形成了原子、分子,进而组成了尘埃、石头、星球,在漫长的进化中又诞生了生命,生命的经过漫长的进化又诞生了人类,如果说这一切都是偶然的,恐怕一切都可以用奇迹来解释。我认为实际上这一切都是必然的,因为宇宙有它自己的“计划”。宇宙并不是我们想象的那么简单,宇宙存在“自进化机制”。
    物质和信息同样不能独立存在,而是一个统一整体。物质间信息交换的过程实质上是物质和能量交换的过程。假设宇宙的信息元由 –1、0和1构成,但并不是简单的加减组合,而是有机的组合,它与物质的存在和运动在本质上是一致的,这如同生物的基因一样可以看作是一种编码,可以组成-1 0、-0 1,0 1、1 0,-1(0)1等基本形式。-1和1直接组合又变成0,三个、四个、五个组合可以形成更多的形式,它们构成物质和运动的内在信息。如组成一个0-101010,表示一个质子,0-1010表示一个中子,0-10表示一个电子,则0-1010100-10100-10表示一个氢原子,000表示运动,0001表示“向上”运动,000-1表示反向运动等等。这些信息组成一个信息系统,对应相应的物质(能量场)形态。
    每一个物质信息系统都在不断地进行着交流,这种交流正是运动的基本形态,是促进个体或宇宙整体进化的重要手段。最初,宇宙中的基本粒子通过相互碰撞来交换物质和信息,形成新的物质信息系统。然后,重原子内部的场的振动导致分裂,衰变成更轻的原子,直到原子内部的能量场振动达到相对稳定的状态,才有了我们今天所知的微观宇宙。相对稳定的原子和离子的运动和碰撞逐渐产生各种分子,组成更复杂的物质信息系统。分子再组成更复杂的有机物质甚至生命的物质信息系统。但这并不是一个随机的偶然的结果,而是信息系统的内在调控。假设基本粒子的随机组合是可能的,也就是物理定律可以更加灵活,那么我们今天的宇宙中所产生的物质信息系统将是毫无规律可循,充满各种可能的时空。但这种假设显然是不成立的。这就涉及到一个根本的问题,即宇宙的规律从何而来?规律为什么是这样而不是那样?规律是否不可改变?

四、人在宇宙中的地位

    说道新的宇宙模型,就不得不提出人的问题。人的根本问题就在于我们存在的意义。因为宇宙的进化是有方向的,这个方向就是智能的出现和进化。因为人类是宇宙的一部分,人类的进化也就是宇宙进化的重要表现。正是通过智能的进化使宇宙本身获得了新的“扩展”。这种“扩展”不是简单意义上的物质或信息的扩展,而是“生命整体的扩展”,是宇宙进化的新的动力。
    人类的进化就是一个不断克服自身局限性的过程。说到人的局限性,也许很多人不屑一顾,这种谁都知道的问题何必拿来说呢?但是我们却不得不面对并认真讨论这一问题。关键在于我们用什么样的态度来看待人的局限性。
    我曾经和朋友谈到一个很有趣的问题。我们正常人看一朵红色的花是红色,这点一般情况下并没有人怀疑。但是对于一个红绿色盲来说,他看到的这朵花却不是红色,我们不能说他看到的是红色。假设因为基因遗传的原因,世界所有的人都是红绿色盲,那么所谓“红色”也就“不存在”了。由此可见,任何人对外部世界的认识都是带有主观色彩的,都是有局限性的,这种局限性并不是个别现象。这与人自身的物质和信息系统的局限性是密切联系在一起的。正是因为红绿色盲的基因中缺乏对红光所传递的“红色”的信息反映,所以无法在神经系统中形成“红色”的概念。人无法看见红外线,但是一些昆虫却可以,并能做出反映,这就是因为它们的基因中包含了对红外线的感知的信息系统,并形成了感知器官。蝙蝠可以发出超声波,也能感知超声波,它们可以利用超声波来探测猎物和障碍物,这是因为它们的遗传信息系统中包含了这一功能,并能相应的生长出器官,而人却不行。可见,生命的进化方向是有选择的,而不是无序的。一切不符合进化方向的系统都被更大的系统所制约,比如地球上的生物进化就受到地球,甚至整个太阳系的物质信息系统的制约,而太阳系的进化又受到银河系乃至更大系统的制约。可见,这种机制不是偶然产生的,而是从一开始就有的,有目的,有方向的运动。
    人类的独特性在于人可以通过认识、理解自己所在的系统而能动地对这一系统进行强有力的反馈,并在规律的制约下使系统产生改变,这一特性是没有意识的物质信息系统所不能做到的。人的进化目标是不断靠近规律的本质,并扩展自身的能力,与这一本质融合为一体,使宇宙本身的进化获得新的动力,从一个无限到达一个新的无限!

五、“母体”,时间和空间的源头

    通过前面的一系列的讨论,终于要到达本文的中心论点了,这就是时间和空间的源头和本质。以大爆炸理论的观点,宇宙必然有一个开始,称为奇点,这个奇点的确是奇特,因为它没有原因!这和循环宇宙论最终的不可知论一样,所不同的是,它一开始就没有原因,或者找不到原因。于是有人就说,不需要原因。宇宙的开始或许不需要原因,但是宇宙的演变方式和方向为什么是这样,而不是那样?这也不需要原因吗?退一万步讲,这些规律或许也没有原因,不需要有原因。或许人类的诞生也不需要原因,但是人类的生存和发展不需要原因吗?我们每天所做的,所想的,不需要原因吗?而这一切一切的原因,归根到底还是“宇宙为什么存在?”
    古往今来,人类多少先贤哲人无数次提出这个问题,无非是想找到人类自身存在的意义。如果人类的存在没有意义,那我们为何存在?当人类存在的意义丧失,人类就必然走向堕落,自我毁灭或相互毁灭。一个沉重的话题摆在我们面前,人类的前途就是等待一个灰暗的末日吗?不!我要大声地宣告,人类的前途并非一片灰暗,而是要迎向光明,关键在于我们的选择。

    我个人认为对宇宙的认识应当有几个层次,第一个层次就是我们的感觉器官对外部事物的感知,比如看到、听到、摸到的;第二个层次就是事物运动的规律,比如万有引力定律,能量守恒定律,热力学三定律等等;第三个层次就是为什么宇宙中的规律是这样的,而不是那样的,也就是决定宇宙规律的内在因素,比如宇宙的初始能量大小,这是宇宙内在的信息;第四个层次就是宇宙的本质是什么,它的存在和进化的目的是什么。我们今天的认识还处于很低的层次,宇宙的表象我们没有完全了解,事物运动的规律我们的把握还很模糊,人类探索真理的道路还很漫长。但我们应当知道,我们是宇宙的一部分,我们的进步必须同整个宇宙的进步方向相一致(人与宇宙万物的统一和谐)。

    在万有之先,时空之外,一个自有永有的存在,那就是“母体”。它既非简单意义上的物质也非简单意义上的精神,在“母体”中,没有时间和空间的分别,只有能量和信息的高度统一,无法用语言描述其存在的状态和运动,它看似虚无,却是实在,看似不在,却是永恒,看似静止,却是不息,看似微小,却是无限。宇宙就好象从它那里吐出的泡,一个又一个,这些独立存在的宇宙却又通过“脐带”与“母体”紧密相连,宇宙产生,进化,最终又回到“母体”,“母体”在这一过程中获得了新的“扩展”。这就是宇宙产生的原因和存在的意义,也是人类的最终归宿——与“母体”融为一体,获得新生。然后母体又产生新的“宇宙泡”,开始新的循环。
    也许立即有人会问,这个宇宙模型同样没有证据可以证实,同样是一种推测,有什么道理呢?是的,这个宇宙模型同样只是一种推测,但是与其它模型不同的一点在于,它指出了宇宙的进化方向和人类的进化方向,并解释了宇宙存在的意义和人类存在的意义。如果有心的人认真思考一下就会发现,这一理论将人类有史以来的主要理论佛教、基督教、伊斯兰教的世界观,甚至马克思的辩证唯物主义世界观有机的结合了起来,消除了各意识形态之间的分歧,为人类指出了一条光明的道路。
    或许这一理论不是真理,但我们追寻真理的脚步永不停歇!

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