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52、宇宙膨胀之我见

已有 2278 次阅读 2018-3-28 15:10 |个人分类:吃饱了饭|系统分类:科普集锦| 时空相对性, 宇宙大爆炸, 主观, 客观, 测量

宇宙膨胀之我见


《楞严经》原文:“不知身色,外洎山河虚空大地,咸是妙明真心中物。”

亦诚如我在《我的人天观》一文中所言,没有离开具体观察者之外的所谓“客观世界”,当然,也没有离开所谓“客观世界”之外的“观察者”。此实为一而二、二而一之问题。

本文从观察者----我们的感觉出发,谈谈我对目前科学界几乎公认的一件事----宇宙膨胀现象的看法。


一、时间相对性通俗解释

上了一定的年龄,比如中年之后的人,就会有一种很明显的感觉,那就是时间过得越来越快。本来,“快”“慢”是用来形容速度的,怎么用来形容时间了呢?其实,他所说的“快”,是指地球的公转、自转、钟表指针转动这一类时间计量工具的转动速度。这时候他是以自己的感觉为参照系来看待时间计量工具所测的时间的。

如果以计量工具所得时间为参照系,那么他会说钟表时间没有变,是人感觉的时间越来越短了。

如图51-1所示:


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图52-1  时间相对性通俗解释

一般人都会认为钟表时间是可靠的,人的感觉是靠不住的。“感觉”太模糊、笼统,没办法度量、比较。不过我认为以此否定“感觉时间”的存在,是没有说服力的。

有一个方法可以直接获取“感觉时间”。将一个人关在黑屋子里,使其不能接收外界任何与时间有关的信息。让他每过相等的时间,比如24小时,向外界发出一次信号。外界记录下他发出信号的时间。这个时间,就可以作为“感觉时间”的粗略度量。

如果这个实验做的时间足够长,比如从小做到老,就会发现,他相邻两次“感觉时间”记录所对应的“钟表时间”的刻度会越来越多(见图)。

说这些有什么意义呢?它牵涉到我们对宇宙天地的基本看法,破除我们平时很多固执但并不必然的观念,让我们理解很多以前不理解的说法。

一个老人与一个小孩面对面坐在一起,看着钟表指针转一圈,这时他们经历的“钟表时间”是一样的。好像很难想象他们还会经历什么不同长短的“感觉时间”。其实你只要明白“钟表时间”与“感觉时间”之间只不过是一种“对应、映射”关系,而不是“相等”关系,就会明白老人与小孩经过的“感觉时间”是不一样的。小孩经过的“感觉时间”长,老人经过的“感觉时间”短(A—>x,A—>y,并不表示x=y)。

另外,我们中国人都知道的“山中方七日,世上已千年”故事,其实是有可能发生的。它也是爱因斯坦“星际旅行故事——坐光速飞船到太空中遨游一圈回来,发现地球上已经过去千百万年”的早前版本。它表示同样长的“感觉时间”,在不同情况下,会对应差额很大的“钟表时间”。

不过我们要明白,这两个故事它只提出环境的改变,并没有考虑人体生理的改变(返老还童性质)的因素。如果没有人体生理的改变,那么人的“感觉时间”是不会变的。如果强行踏上“太空旅行”的旅途,那也会象在地球上一样很快死去,根本不会再活着回到地球。所以,要明白“生理改变”是“因”,“环境时间改变”是“果”,不能倒果为因。

二、空间相对性通俗解释

同样的道理,可以考察我们的“感觉距离”。成年后,时隔多年,我回到儿时生活过的地方。我最大的一个感触就是,记忆中那么宽广、高耸的地方,现实中竟变得如此狭小、低矮!不举太多的例子,就说我小时候经常在其中游泳的湘江。小时候站在岸边看河面,堪称“烟波浩渺”“一条大河波浪宽”。看对岸,人物就像蚂蚁一样。到了后来,再看湘江,简直成了一条小水沟,好像我只要使足劲,就可以从此岸跳到对岸似的。

仿照前图,可以画出“空间相对性通俗解释”图。见下:

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图52-2  空间相对性通俗解释

从这张图里,我们很容易明白一句有名的佛语:“一花一世界,一叶一如来”(也有说“一花一净土,一土一如来”的)的意思。佛陀告诉我们,宇宙没什么绝对不变的大小,而是取决于我们生命的状态,生命的感受。一粒灰尘里面,一个生命也可以感觉它就是整个宇宙。同样,我们现在感受的整个宇宙,另一个生命也可能感受它就是一粒灰尘。

直接获取“感觉距离”的方法如下:让某甲面对背景完全单调的环境,如一望无垠的大草原,或平坦的沙漠,或大海上,总之不要有任何参照物。在离某甲一定距离的地方,比如10米,或100米(但此距离永远不要告诉某甲,以免他以后受此影响),立一根杆,让某甲熟记自己与杆之间的距离。然后将杆拔掉,恢复环境的单调性。以后每隔相同的时间,比如1个月或1年,让某甲站在原处,由某甲指挥,再立一次杆,使其距离,等于他记忆中以前他与杆之间的距离。这个实验就这样不断做下去,如果时间跨度足够长,比如从小做到老,就会发现,他每次立的杆的位置,一次比一次距他更远。这说明,不变的“感觉距离”,对应的“测量距离”会越来越远(见图)。

这说明,我们所感觉到的世界,是在逐步变小,或者说,世界在向观察者方向“坍缩”。而且很可能,越靠近观察者的地方,坍缩得越厉害。比如,假使他第一次同时立了三根杆,分别距他100米、200米、300米,将来可能测出他立杆的位置,分别距他150米、280米、390米……

不过,根据科学家的研究,我们现在所处的宇宙,正在不断膨胀。这与我上面的看法,是不是相矛盾呢?

我认为是没有矛盾的。因为两者采用的是不同的参照系。“坍缩”是从“测量距离”参照系来看“感觉距离”(图52-2上图);“膨胀”是从“感觉距离”参照系来看“测量距离”(图52-2下图)。高个子看矮个子越来越矮的话,矮个子看高个子必定越来越高。反之亦然。二者不相反才奇怪。

前面我也说了,“感觉距离”的坍缩,可能是非线性的,越靠近观察者的地方,坍缩得越厉害。对遥远的星系来说,没有坍缩。这与我们看星星从小看到老,也没感觉它有什么变化,是吻合的。

科学家认为宇宙中离我们越远的星球,膨胀(远离)我们的速度越快,而我们自身周围的空间,是没有膨胀的。这与我前面关于“坍缩”的看法,形成一对“互藕”的关系。

三、时空“联动”解释

上面是单纯从“感觉距离”来看“宇宙膨胀”。也可以从“感觉时间”来看“宇宙膨胀”。

现在的“宇宙膨胀”是计算出来的,不是直接测量出来的。而计算,是建立在一些“公理”“定律”“假设”基础上的。比如现代物理学规定“光速不变”。本来,“光速”应该等于光线走过的距离除以所费的时间。这个实验只能在地球表面做。科学家通过大量、各种形式的实验,排除各种实验误差后,没有发现光速本身会变化,于是干脆将光速规定为常数。

这样一规定,将“长度(距离)”这样一个独立的物理量,作了本质性的改变,变成了一个“时间”的“因变量”。它锁定了时间与距离变化的“线性联动性”。

这样,天文距离的度量单位:光年,即光在一年时间内所走过的距离,也会随着“年”这个时间单位的缩短而缩短。用“光年”来度量宇宙尺度,它肯定就会膨胀了。或者说,只要坚持“光速不变”这一设定,那么宇宙就会随着时间的变快而膨胀。

科学家认为宇宙在膨胀的基本根据----从星球传到地球的光线,其频率都存在着“红移”现象。这一现象也可以用我上述关于时空相对性的观点加以解释。见下图52-3:


52、宇宙膨胀ä1‹æˆ‘见

图52-3

这张图画的当然比较夸张了,为了图面简洁嘛。实际当中,人随着年龄增加,对环境景物的光谱感觉,“红移”变化可能是极微小的。环境“距离坍缩”的感觉,是不是由“光谱红移”造成的,我不能肯定。这里就作为一种设想提出来吧。

说了这么多,是想说明,我们感觉、观测的这个宇宙,从我们出生(也可能是成为受精卵的)那天起,至我们死亡的那天止,它就一直处在既膨胀又坍缩的过程中:从内向外看,它不停地在膨胀;从外向内看,它不停地在坍缩。宇宙的膨胀与坍缩,与我们生命的成长衰老,息息相关。

生于现代科学昌明之时,很多人对我这种大谈“感觉”的文章,可能会嗤之以鼻。这些人其实是不明科学的出发点与归宿点,只迷信科学过程中的部分----测量与计算。而完整的科学过程,它的最初素材,必定是来自我们的感觉,过程中的各种公理定律假设,也必须紧扣我们的感觉,最后的结论,还是要回归我们的感觉。如果结论与感觉不符,不能轻易就肯定结论,否定感觉。也许我们的感觉是对的,导致结论的过程是错的。这才是真正的“科学精神”。

通过以上分析,也让我们明白,我们描述宇宙发展变化的两个物理量,时间与空间(距离、长度),其实有两种参照系(测量与感觉,或者说客观与主观)。"客观”并不比“主观”更接近真理。在远离我们日常生活的时空环境条件下,“测量”与“感觉”都会发生极高度的“非线性”变化,我们根本搞不清哪是“测量”变了,哪是“感觉”变了。比如科学家认为宇宙大爆炸发生于大约138亿年以前,实际上所谓“大爆炸”说不定就是我们每个人由精子、卵子结合成为受精卵的那一瞬间。

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(本文首发于:http://blog.sina.com.cn/s/blog_6ad0d3de0102wi2d.html

首发时间:2017-03-04 16:05:19)




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