少年夢隨筆一：宇宙為何膨脹？

根據廣義相對論理論：時空交織呈現網狀，物質在網上運動，質量決定了物質壓迫時空網造成的曲率不同。時空網的變化決定了物質如何運動。

可以想像這樣一幅畫面：三維觀測者M，一張理論水平光滑的二維時空網1，物質A和B被投放在時空網上，各自壓迫時空網形成凹陷，A和B因為時空網凹陷形成的曲面相向運動。物質壓迫時空網凹陷形成引力波，A和B的相向運動被描述為萬有引力。

在廣義相對論的傳統科普中，經常採用這張圖（圖源來自網路，請大家只關注亮些的太陽，地球...請忽略）來進行科普：

這張圖很形象，但也限制了很多人的想像力。這種圖中，時空網是向「下」凹陷的。想像一下，觀測者M保持一個姿勢久了累了，他歪了下脖子，在自己視線中生成了一張新的、依然處於視線中間位置的時空網2，時空網2中，物質A和B依然壓迫時空網向「下」凹陷，

觀測者乾脆倒立起來，凹陷依然向「下」

上、下、左、右是對比而產生的概念，任何事物本身是不存在上、下、左、右概念的。物質對時空網的影響，應該被描述為「擠」，物質向四面八方壓迫時空：以物質為球心，時空「房子」被「擠」出來一塊空間。

終於說到宇宙膨脹，想像一個由無數二維時空網交織成的三維的、方方正正的時空盒子，物質A被投放到時空盒中，「擠壓」時空盒形成引力波，時空盒在引力波作用下向周圍膨脹；物質B也被投放到時空盒中，同樣「擠壓」時空盒形成引力波，物質C、物質D......所有的物質都在向外「擠壓」時空盒，所以時空盒本身是在不斷膨脹的。

廣義相對論已經告訴我們，「萬有引力」這個定義是不太恰當的，物質相向移動的原因是由於時空的彎曲，至於時空彎曲為何會造成物質相向移動和時間變慢，本人寫這個文章之前沒有研究相關文獻，只是寫到這裡突然想起了這個問題，在此妄言一二，各位權當YY來看：

物質「擠壓」時空，質量越大的物質周圍時空網扭曲越嚴重，可以想像為編織二維時空網的「線性」變長，「線性」一旦變長就不會回縮，之後向周邊移動（開始想用「傳遞」這個詞，感覺「移動」更合適），進而擴展為整個宇宙的時空「線性」變長，空間「線」變長代表著宇宙膨脹；時間「線」變長代表著時間的流逝。所以質量越大的物質周圍時間「線性」越長，這就是為什麼質量越大的物質周圍時間越慢；「線性」變長從另外一個層面來看意味著越重的物質周圍新形成的時空「線」密度越低，高低密度時空「線」之間形成勢能差，由此產生物質之間的相向運動。

想像出一支毛筆在白紙上畫線，我們所生活的宇宙，就是毛筆在白紙上畫出來的這條線，毛筆尖有可能散開到極大，也有可能收縮到擠小，對於生活在畫線里的我們來說，這就是宇宙的膨脹和收縮，不管今後畫線是極粗還是極細，都影響不了白紙上已經留下的印記粗細。宇宙即使有一天收縮了，也只是代表物質空間的「毛筆尖」和新畫出來的「線」的變細，並不會因為毛筆變尖了過往的畫線同樣變細，所以時間無法倒流。

2018年1月5日更新

同學提出一個問題，我覺得很好，問題如下：

說宇宙膨脹，它為什麼膨脹呢，它和誰比較才說它膨脹呢，物質一直是那麼多，就是說宇宙一直就在膨脹著，那還說它膨什麼脹，膨脹不就是它本來的樣子嗎，那個宇宙大盒子，從始至現在不就一直是那個樣子嗎。

猜想如下：

目前公認的膨脹，是因為自然科學定義的量化體系的問題，自然科學在很久之前自己定義了一個距離標準，試圖用這個標準丈量宇宙，用這個人定的標準測量出來的宇宙是膨脹的，得出膨脹結論的原因可能有很多，或者根本就是距離標準不完善所造成的，畢竟這個標準只能基於空間的三維標準設定的，沒有辦法計算高緯度的變化。對於宇宙大盒子來說，它膨脹不膨脹，誰也不知道，因為所有的觀測者都在盒內生活，沒有盒外生物的觀測角度。如果要舉例說明為什麼會有宇宙膨脹這個結論的話，下面這個例子差強人意：盒內有一張二維白紙，白紙上有一群二維生物，它們自己定義了白紙上多長為一米，二維白紙在三維盒內飄來飄去，隨意摺疊著，紙面的二維生物卻無法感知白紙的變化，它們測啊測啊，樂此不疲，某個時期，它們測出盒子距離自己生活的白紙邊緣越來越遠，另外一個時期，同樣的測試方法或許會得出變近的結果。而這一個周期，或許以萬億年計。而盒子到底是變大還是變小，或許只有等超越二維的三維測量方法制定出來才能得出真正的答案。