人類對(duì)時(shí)間概念的誤解,長(zhǎng)久以來導(dǎo)致了對(duì)宇宙的諸多曲解。諸如宇宙是否以超光速在膨脹?可觀測(cè)宇宙的半徑真的鎖定在465億光年嗎?宇宙的形狀是什么樣子?
愛因斯坦揭示,時(shí)間乃是除長(zhǎng)寬高三維之外的第四維度,且與長(zhǎng)度具有等效性。換言之,一秒的時(shí)間跨度,在某種意義上,可等同于約三億米的長(zhǎng)度。由此,我們甚至可以說,此刻的我與一秒前的我,在距離上已相隔約三億米之遙。
在宇宙中,是否存在絕對(duì)靜止的物體?這個(gè)問題,對(duì)于稍有物理學(xué)常識(shí)的人來說,或許顯得有些荒謬。因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)與靜止,不過是相對(duì)于所選參照系而言的相對(duì)概念。一個(gè)多世紀(jì)前,科學(xué)家曾構(gòu)想出一種名為以太的絕對(duì)靜止物質(zhì),認(rèn)為它無處不在,是光傳播的媒介,所有物體皆相對(duì)于以太運(yùn)動(dòng)。然而,邁克爾遜-莫雷實(shí)驗(yàn)卻最終否定了這一觀點(diǎn),證明了以太并不存在。
但我要告訴你的是,宇宙中確實(shí)存在一個(gè)絕對(duì)靜止的參照點(diǎn)——那就是宇宙大爆炸的奇點(diǎn)。宇宙中所有有質(zhì)量的物體,都在以光速向四周遠(yuǎn)離這個(gè)點(diǎn)。奇點(diǎn),作為時(shí)間和空間的起點(diǎn),由于各物體遠(yuǎn)離的方向各異,從而形成了我們所見的宇宙膨脹現(xiàn)象。這一過程中,并不需要暗能量的參與。
那么,奇點(diǎn)究竟在何處呢?你只需伸出手指,指向任意一個(gè)方向。沒錯(cuò),無論哪個(gè)方向,只要你順著它延伸137億光年,便會(huì)到達(dá)那個(gè)奇點(diǎn)所在的位置!但這并不意味著滿天都是奇點(diǎn)。奇點(diǎn),它是一個(gè)獨(dú)一無二的點(diǎn),這正是宇宙的奇妙與神秘之處。當(dāng)然,我們無法通過光學(xué)手段直接觀測(cè)到奇點(diǎn),因?yàn)槲覀兯芸吹降淖罟爬系墓猓怯钪嫖⒉ū尘拜椛洌鞘谴蟊ê?8萬年才產(chǎn)生的。在此之前,光子尚未脫耦,因此我們無法窺見奇點(diǎn)的真容。
關(guān)于宇宙膨脹是否超光速的問題,許多人認(rèn)為宇宙膨脹是超光速且不違反相對(duì)論的。他們常喜歡用氣球膨脹、面包上的葡萄干或橡皮筋上的螞蟻等例子來形象說明,這些陳詞濫調(diào)相信大家并不陌生。但實(shí)際上,宇宙膨脹的速度并不超光速,而是等于光速。宇宙的年齡,可通過光速除以哈勃常數(shù)來計(jì)算。而距離我們最遙遠(yuǎn)的物體,便是那個(gè)絕對(duì)靜止的奇點(diǎn)。更遙遠(yuǎn)的位置,則是連空間都不存在的一片虛無。
至于可觀測(cè)宇宙的半徑是否為465億光年,這一結(jié)論又是如何得出的呢?我們所觀測(cè)到的遙遠(yuǎn)天體,并非其當(dāng)前的狀態(tài),而是其過去的樣子。越是遙遠(yuǎn)的天體,其年齡越為年輕。科學(xué)家根據(jù)宇宙膨脹的速度,計(jì)算出最遠(yuǎn)天體如果膨脹到現(xiàn)在,即宇宙137億歲時(shí),它與我們的距離。但這一計(jì)算方式存在誤區(qū)。因?yàn)槠纥c(diǎn)是時(shí)間和空間的起點(diǎn),時(shí)間是宇宙膨脹的因,也是產(chǎn)生空間的因。時(shí)間和空間是相互依存、無法分割的。我們無法脫離時(shí)間而單獨(dú)用空間來描述整個(gè)宇宙,這種方法只能描述其局部。例如,目前觀測(cè)到的最遙遠(yuǎn)天體JADES-GS-z14-0,距離地球130多億光年,但其年齡僅約三億歲。用簡(jiǎn)單的邏輯推算,三億歲的它便跑到130億光年之外,那么當(dāng)它與地球同齡時(shí),距離將遠(yuǎn)超現(xiàn)在的四十倍,即五千億光年開外。隨著科技的進(jìn)步,未來定會(huì)有更遙遠(yuǎn)的天體被觀測(cè)到,屆時(shí)對(duì)于宇宙的描述和計(jì)算也將面臨新的挑戰(zhàn)。
至于宇宙的形狀,科學(xué)家們眾說紛紜,有認(rèn)為是球形的、馬鞍形的,還有認(rèn)為是甜甜圈形的。但實(shí)際上,我們無法讓宇宙定格在某一時(shí)刻來描述其形狀。正如老子所言:“大音希聲,大象無形。”宇宙的形狀,已經(jīng)超出了我們?nèi)S視覺所理解的范圍。
一些科學(xué)家推測(cè),隨著宇宙的持續(xù)膨脹,在暗能量的驅(qū)動(dòng)下,那些遙遠(yuǎn)的天體終將超越光速,逐漸遠(yuǎn)離我們的視線。屆時(shí),我們將再也無法觀測(cè)到它們,銀河系或?qū)⒊蔀橛钪嬷械囊蝗~孤舟,除鄰近的幾個(gè)星系外,四周將是一片虛無。然而,事實(shí)真的如此嗎?答案是否定的。暗能量或許并不存在,而我們可觀測(cè)宇宙中的物質(zhì),不僅不會(huì)減少,反而可能會(huì)日益增多。
宇宙中的第一縷光,即宇宙微波背景輻射,誕生于大爆炸后的38萬年。在此之前,由于宇宙物質(zhì)密度極高,光子被厚重的物質(zhì)緊緊束縛,整個(gè)宇宙沉浸在一片黑暗之中。直至38萬年后,隨著宇宙的膨脹,物質(zhì)逐漸稀疏,光子終于掙脫束縛,這一過程被稱為光子退耦。若以超越宇宙的上帝視角審視,那一刻,整個(gè)宇宙仿佛突然煥發(fā)了光明。而對(duì)于身處宇宙之中的我們而言,由于光子傳播需要時(shí)間,只有歷經(jīng)漫長(zhǎng)旅程抵達(dá)地球的光子,方能進(jìn)入我們的視野。這便形成了以我們?yōu)橹行模霃竭_(dá)137億光年的球形區(qū)域,其表面即為最初散射面,也是我們可觀測(cè)宇宙的邊緣。
試想,在光子剛剛退耦之時(shí),我們的可觀測(cè)宇宙何其渺小,最初散射面如同屏障,遮擋了我們的視線。然而,隨著時(shí)間流逝,更遙遠(yuǎn)的光子不斷抵達(dá),我們所能觀測(cè)到的物質(zhì)也日益增多。隨著最初散射面以光速向四周擴(kuò)張,越來越多的曾被遮擋的物質(zhì)將涌入我們的視野,我們的宇宙也將因此變得更加豐富多彩。