银河系成孤岛 宇宙其实不大

尘埃384

李占春——银河系成孤岛  宇宙其实不大

如果在未来几十年内，宇宙学的研究继续向着更精密的方向发展，我们将证实，描述宇宙膨胀速率的哈勃常数并非一个常数。从长远来看，唯一不变的是——就是变化。宇宙在暗能量的影响下加速膨胀将会是银河系外社交距离的终极表现，阻止了未来我们和银河系外文明的任何联系。以上是一篇文章的导语，作者洛布是哈佛大学天文学院的前任院长，哈佛大学黑洞计划的创办负责人，以及哈佛-史密森天体物理中心理论与计算研究所的主任。他主要研究领域是黑洞、宇宙的未来及外星生命等。
洛布在《银河系外社交距离将加速膨胀》中指出——传统的天文学同样被一种错误的永恒观念所渗透。天文学家通过收集宇宙的静止图像，产生了一种宇宙中没有新鲜事物正在发生的印象。但就像我在森林中漫步时的感悟一样，这些快照展现了不同年代，不同演化阶段的恒星与星系。电脑模拟通过求解物质运动方程，帮助我们拼凑出宇宙从诞生之初（这些信息被刻在宇宙微波背景辐射中）到现在的整个故事。这些模拟生成的人造宇宙快照类似于望远镜捕捉到的画面，帮助我们揭示宇宙的根源。最后得出的科学认知是，我们可能源自早期宇宙的量子涨落。也许我们应该把“量子力学日”加入到我们一年一度的母亲节、父亲节庆祝活动中。然而，观测结果组成的照片集中有缺失的页面：被称为宇宙黎明的时期，例如，最早一批恒星与星系出现的时候。这些页面将由下一代望远镜在下一个十年填补，比如詹姆斯·韦伯空间望远镜（JWST），地面上的极大望远镜以及氢原子再电离时期阵列（HERA）。
事件视界望远镜最近捕捉到大型星系M87中黑洞的静止轮廓图像。下一个目标是获取一系列图像或者视频，以展示黑洞周围吸积流随时间的变化。传统的静止图像在处理像星系一样，在数十亿年的时间尺度上演化的系统时是合理的。但宇宙中同样上演着如演化般转瞬即逝的事件，在人的生命长度内闪耀而后黯淡。维拉·C·鲁宾天文台的大型综合巡天计划（LSST）的目标，正是观测这些事件。LSST将在明年接收到第一缕光，并将在此后10年内为南天每一片区拍摄近一千张深度多彩照片，并为宇宙中那些转瞬即逝的事件录制有史以来范围最广的影片，完整地展示其壮美瑰丽。
在银河系中，靠近地球的短暂事件可能导致大灾难。比如，一次超新星爆发可能导致前所未有的大规模灭绝。如果一颗像2013年袭击车里雅宾斯克附近无人区，或者1908年袭击通古斯的陨石撞向纽约，可能造成远超新冠肺炎的大规模死亡与经济破坏。或者想想类似于2012掠过地球的日冕物质喷射那样的，来自太阳的大团炽热气体的冲击。这样的事件会关停通讯系统，使卫星失效，破坏能源网络。总而言之，对这类星际威胁的预警将对保障我们物种的延续起着至关重要的作用。
要确保我们的长期生存，最重要的是识别出那些运行轨道与地球存在交集的大型物体，就像6600万年前令恐龙灭绝的希克苏鲁伯小行星。在2005年，美国国会通过一项议案，要求NASA在2020年之前发现并追踪至少90%的直径超过140米的近地天体（它们足以造成地区性破坏）。而迄今为止，这类天体中只有三分之一被识别出……如果在未来几十年内，宇宙学的研究继续向着更精密的方向发展，我们将证实，描述宇宙膨胀速率的哈勃常数并非一个常数。（1962年，艾伦·桑德奇直接测量出宇宙膨胀速率为一个常数）从长远来看，唯一不变的是就是变化。宇宙在暗能量的影响下加速膨胀将会是后新冠时代银河系外社交距离的终极表现，阻止了未来我们和银河系外文明的任何联系。
【评析】：显而易见，文章作者透露两个问题：一是对哈勃常数的疑惑和质疑，对宇宙膨胀多少还是疑问丛丛；二是对银河系的结构和模型也是困惑多多，尤其是对系内与系外的膨胀为何差异巨大非常不解，当然这个不解，作为哈佛大学天文学院院长的洛布——没好意思说出来而已。最后，洛布表达了——对太阳系、地球和人类命运的担忧，这些担忧主要是源于前两个问题的思考乏力。其实，对这些问题和困惑，我们在之前文章——《哈勃与多普勒 加速膨胀存疑》《银河系已无垠 宇宙或是幻影》《银河系经络图 攸关地球痛痒》等系列评析里发表过看法，我们今天着重谈谈对宇宙及银河系生成及模型结构的另外之观察。
我们这个宇宙是什么形状的，演绎推理很多但并没什么定论。在新发表于《美国科学院院刊》的论文《世界的本质是立方体》中，研究人员证明了地球上自然的三维碎片的平均形状是立方体；自然的二维碎片的平均几何形状是“柏拉图”四边形和“沃罗诺伊”六边形。在一项新的研究中，四位科学家证明了一个古老思想的正确性。生活在公元前5世纪的古希腊哲学家柏拉图认为，构成了世界的五种“物质”——水、气、火、土和以太，每一种都与一种特定的几何形状对应，这些形状即所谓的柏拉图多面体（即边长相等的多面体）。其中，与土元素相对应的形状是立方体。现在，研究人员用现代科学方法证明了这一听似荒谬的想法，在本质上是正确的。在新发表于《美国科学院院刊》的论文中，研究人员用数学、地质学和物理学，证明了地球上自然的三维碎片的平均形状是立方体；自然的二维碎片的平均几何形状是“柏拉图”四边形和“沃罗诺伊”六边形。


对于研究人员来说，这是一个非常有趣的发现，它将我们对自然的认知与柏拉图视野中的“土”的概念联系在了一起，证明了柏拉图认为的土元素是由立方体组成的想法，与真实的统计平均模型一样。这项探索始于数学家Gabor Domokos的一项研究。2019年，Domokos发表了一篇论文，论文中描述了一系列几何模型。在柏拉图所提出的五种正多面体中，只有立方体能以完全紧密、无缝隙的方式填补空间。于是，Domokos用几何模型量化了另外四种几何形状会产生的缝隙，并且发展出了一个近似的平均几何模型。他用了三年的时间认真思考和测试这个模型，发现如果我们将一个三维的多面体形状随机地切断成两个碎片，再一次又一次地重复这种切断步骤，最终所得到一大堆有着不同形状的多面体的平均近似形状是立方体。由此，我们要问——宇宙是其中的哪一个[体]呢？
同我们的观点相似——宇宙可能是个巨大的封闭的近似球体，像不断膨胀的气球。据美国生活科学网站报道，宇宙空间是什么形状？我们所知道任何宇宙形状都可以是错误的，依据一项最新研究，宇宙可能不是像床单一样扁平，而是像一个巨大的充气气球。这项最新研究报告发表在11月4日出版的《自然天文学》杂志上，该研究报告源自宇宙微波背景（CMB）的相关数据，宇宙微波背景是大爆炸的微弱回声，但并不是任何人都对这项最新研究信服，该研究基于2018年发布的数据，与多年以来的传统观点相悖，也与近期另一项基于相同宇宙微波背景数据集的研究不一致。依据这项最新研究，如果宇宙形状是弯曲的，那也是平缓地弯曲结构，这种平缓的弯曲结构对人类生活、太阳系甚至银河系的运行并不重要，但是在银河系之外深邃黑暗的宇宙空间，天体保持着直线运行，最终将绕圈循环，并回到最初的起始点。
宇宙学家称这种想法为“封闭宇宙”，它已存在了一段时间，但它不符合现有的宇宙运行理论，因此在很大程度上不被人们接受，取而代之的是一个“平坦宇宙”概念，宇宙向各个方向沿伸且没有边界，自身不进行回路循环。目前，宇宙微波背景最佳测量的异常数据资料提供了宇宙是封闭结构的有力证据（但并不是绝对证据），封闭宇宙和开放宇宙的区别有点像被拉伸的平板和膨胀的气球，无论是哪种情况，整个宇宙都处于膨胀之中。当某个平面结构被拉伸时，该结构上的每个点都保持直线彼此远离；当宇宙膨胀时，其表面每个点都彼此远离，但是这个球状宇宙的曲率将使该运动的几何结构变得更加复杂。研究报告合著作者、罗马智慧大学宇宙学家阿里桑德罗·梅奇里（Alessandro Melchiorri）称，这意味着如果有两个光子，它们在封闭宇宙中平行移动，最终会相遇在一起。
根据我们的观点——宇宙的开启是从宇宙坍塌收缩开始的。环绕宇宙并同宇宙为一体的[绝对世界]停止——膨胀或拉牵宇宙空间扩张，即停止了对新时空的开辟，[绝对世界]开始反向而行——挤压宇宙空间，如此宇宙世界——空间和天体——分崩离析，[绝对世界][绝对能场]对普遍物质能量展开碾压摄缩，最终使得宇宙成为[绝对世界]包裹的一维的形状。至此，一维宇宙之上的【点宇宙】又开启了爆炸暴涨之旅，宇宙重启——走上诞生发育成长之途。至于宇宙形状，是立方体、圆体、多面体还是层层叠叠复合体，这些好像不太重要，因为离我们很远很模糊，但又十分重要，因为与我们息息相关。那么，这个息息相关的地方体现在哪？那便是宇宙体在膨胀里臃肿，也就是说宇宙体在向肥胖无限发展，尽管其“鼻子耳朵眼睛”还在正常运转，但宇宙体终有嘎然熄火的时候。这里的，所谓鼻子耳朵眼睛就好比我们银河系等等星系天体，以及暗物质和未知能场。
问题是非常严重的。正如洛布所云——宇宙在暗能量的影响下加速膨胀将会是后新冠时代银河系外社交距离的终极表现，阻止了未来我们和银河系外文明的任何联系。其实，洛布说的只是冰山一角。银河系之所以没有支离破碎，是因为系内黑洞对系内天体有制约力，这个制约力即是系中心超巨黑洞以及遍布系内的大大小小的黑洞，以及天体彼此之间的量子引力。除此之外，我们还认为萦绕银河系的是[绝对能场], 这个[绝对能场]有可能是【点宇宙】暴涨产物，也有可能是原始黑洞抛洒时期形成星系之初的产物，或者即是宇宙之前之初的存在。总之，它如同胎盘一样保护着银河系。而我们人是谁呢？我们既是【点宇宙】产物，也是银河系产物，我们人类的宇宙仅仅只是银河系而已。浩瀚的宇宙，其实与我们毫不相干，因为我们只能隔岸观火和望洋兴叹。至少，从目前人类的条件和视野来说，只能如此想象，因为面对宇宙时候人类就显力不从心。当然，不好高骛远也不行，宇宙意志还是人类天性，看来都有存在的必然。
话虽这么说，仰望星空——银河宇宙，两者既是一体又是二者，但我们都不得不面对现实。19世纪末，奥地利物理学家、哲学家恩斯特·马赫（Ernst Mach）曾公开否认原子的存在。他讽刺地问那些原子的拥护者：“你们见过原子吗？”今天，许多科学家也在用相似的态度嘲讽着一个观点——我们所见的宇宙并非单独存在，它只是多重宇宙“泡泡”中的一个。汤姆·西格弗里德撰文《多重宇宙是科学吗》指出——多重宇宙理论的反对者认为，我们无法看到其他的宇宙，因此这个理论无法被证明。此外，他们还认为用多重宇宙理论来解释现实，明显违背了奥卡姆剃刀理论。奥卡姆剃刀理论认为简单的解释优于复杂的解释。但马赫对原子的看法，毫无疑问是错误的。
纵观历史，反对多重宇宙的人总会被证明是错误的。事实上，最早提出多重宇宙的正是提出原子论的古希腊哲学家留基伯（Leucippus）和德谟克利特（Democritus），他们认为原子理论需要一个无限大的宇宙。后来，科学家通过望远镜发现，大量的恒星在一个距离较远的区域中聚集成了一个圆盘状结构——银河系。正如哥白尼证明地球只是“太阳系宇宙”的一部分，太阳系也只是银河系众多“宇宙”中的一个。宇宙的定义再次被改写：它是一个被虚空包围、由恒星组成的巨大圆盘。但在银河系之外，还存在一些被称为星云的模糊斑点。
19世纪40年代，美国天文学家奥姆斯比·麦克奈特·米切尔将它们描述为宇宙岛。但此后，多重宇宙的观点再次遭到了嘲笑，一度被抛弃、遗忘。直到1924年，埃德温·哈勃发现，一些模糊的星云（如仙女座星云）确实是像银河系一样巨大的宇宙岛。哈勃最先提出了当今宇宙的定义：宇宙就像在时空中不断膨胀的气泡，由数十亿个类似银河系的星系组成。20世纪80年代，一种有关宇宙形成的新解释——暴胀宇宙学为多重宇宙的争论提供了新观点。如果在宇宙大爆炸后，宇宙极其快速地膨胀（暴胀），那么这个过程可能会在其他地方重演。如果暴胀理论被证明是正确的，那么我们的宇宙将只是众多宇宙泡泡中的一个。
据此，我们认为宇宙里诸如银河系这样的星系即是【点宇宙】进化出来的一个个宇宙泡泡，泡泡与泡泡相贴，它们的切面即是能量信息通道，并由此与[绝对世界]及各泡泡之间相联，每个泡泡都有其内在的规律规则。我们认为银河系即是泡泡宇宙之一，这些泡泡构成了宇宙泡泡，宇宙泡泡有多少或者无数，我们不得而知，但我们以为我们的宇宙是重重叠叠的宇宙，或迟早要被被证明确实如此、确实重叠。这样，我们便可以轻装上阵，及时调整好注意力和精力，在如上宇宙宏观思路指引下，在宇宙探索上——发挥好我们古老文明的悠久魅力和精深。在上面所议的【一维点宇宙】宇宙生成说里，我们认为【点宇宙】创生了银河系。诚然，包括银河系在内的——我们的宇宙——由【点宇宙】直接创生也有其可能，而且甚至是唯一合理的可能。如此，大千世界出现了重重叠叠的如同我们宇宙的宇宙。回望古人的预言，早我们二三千年呢——所谓三千大千世界。
【补记】：在宇宙大爆炸之前，暗物质已经诞生？在一项发表于《物理评论快报》（Physical Review Letters）的研究中，约翰·霍普金斯大学物理系的博士后托米·腾卡能（Tommi Tenkanen）通过一个巧妙的方程，构造出一个令人惊讶的暗物质模型：早在宇宙大爆炸之前，暗物质就已经出现了。Tommi Tenkanen 说“这项研究揭示了粒子物理和天文学之间的新联系。如果暗物质由大爆炸前产生的未知粒子组成，那么它们会以独特的方式影响星系在天空中的分布方式。这种联系也可以用来揭示它们的身份，并帮助我们了解大爆炸之前的宇宙。”“如果暗物质真的是大爆炸的残余物，那么在许多情况下，研究人员就应该已经在不同的粒子物理实验中观测到暗物质的直接信号了”。【注：在我们推理解读里，[绝对世界]及[绝对能场]——包含暗物质暗能量及未知能场。在我们宇宙模型里，绝对世界始终覆盖笼罩宇宙，绝对能场穿行宇宙空间及周围，包括宇宙暗空间。】
补评：宇宙——永远是一个相对概念，谈宇宙也不能说是什么绝对或永恒，宇宙只是一个现象——现象的存在或存在的现象而已。而这个现象关键即是空间，空间是[物质能量]的表现形式和手段，是其量子及量子态效应的展示；当然，其中也离不开[绝对世界]及[绝对能场]的决定性功能与作用。