「中國太極圖」與《果殼中的宇宙》
如果把「中國太極圖」無限放大展延,你會找到它的邊界嗎?存在於「中國太極圖」中的宇宙暗物質、暗能量是否真的遵循E = mc3?
地球人在探求人類歷史文明的過程中,湧現出了無數的哲人和科學家,他們為了人類的生存和發展奉獻了一生,並在探求宇宙歷史的進程中積聚了非常豐富的經驗和認識。尤其是近半個世紀來,理論和實踐的發展更是隨著宇宙的演變在突飛猛進、不斷向前。
圖5.1《果殼中的宇宙》201頁插圖
霍金先生將宇宙濃縮到果殼中,讓我們直觀地看到了宇宙的全部情景。
對廣域宇宙和微觀量子世界的探索讓地球人碰到了重重謎團,而這些未解謎團中最突出的問題是:宇宙的範圍有多大?宇宙的年齡是多少?宇宙的平均密度又是多少?在宇宙深處還有多少我們未知的各類星體?組成物質世界的最小物質基元是什麼?還有暗物質、暗能量為什麼那麼神秘難測?這些謎團都是地球人需要想方設法解決的科學難題,但這些謎中之謎卻讓地球人經歷了漫長的歲月而難以全解,使地球人一直處在科學最前沿若明若暗的迷惘中。
史蒂芬·霍金先生在地球人破解宇宙謎團的探索中走在了最前面,他形象地把地球人視野範圍中的宇宙描述為「果殼中的宇宙」,並認為「宇宙具有多重歷史,每一個歷史都是由微小的硬果確定的。」
霍金先生《時間簡史》和《果殼中的宇宙》兩本書的中文翻譯者、著名學者吳忠超先生將霍金先生的這一量子學說總結為:「整個宇宙是由一個果殼狀的瞬子演化而來,果殼上的量子皺紋包含著宇宙中所有結構的密碼」,「從廣義上看,粒子、生命和星體的處境都與果殼相似」。
霍金先生這一大膽奇妙的想法已使理論物理進入了宇宙的最前沿,他的智慧思維讓我們對宇宙的認識為之一新。「從超對稱到超引力,從量子理論到M(膜)理論,從全息論到對偶論」,把「愛因斯坦的廣義相對論和費因曼的多重歷史思想結合成能描述宇宙中所發生一切的完備統一理論」。霍金先生的理論使地球人在探索宇宙的進程中有了路標和方向,人們似乎已感覺到快要進入解開宇宙奧秘的神聖禁區,但從已取得的各項成果來看,霍金先生的超前思想仍處在百尺竿頭尚差一步的境地!
由於廣義相對論和量子理論兩者之間還難融合通用,使得物理學界頗費周折,每一位物理學家都想尋求早日突破。例如「超弦理論」認為,在每一個基本粒子內部,都有一根一維的細線在振動,它被科學家們形象地稱之為「弦」。由於弦的不同振動模式而使粒子表現出了不同的性質,弦振動的波幅和頻率越劇烈,粒子的能量就越大,粒子表現出的質量也相應越大;弦振動的波幅和頻率越輕柔,粒子的能量就越小,粒子的質量也相應越小。正是弦的作用才使不同的粒子在弦上「彈奏」著不同音階,由無數這樣的弦組成的宇宙,就像一支宏大的天然弦樂隊在不停地演奏著宇宙的不同曲調,各類粒子就在無數的弦上振蕩著演繹它們的歷史。「超弦理論」的思想和筆者介紹的「太極弦微波」、「太極曲線幾何」的思想有著驚人的一致。
圖5.2心臟星雲IC 1805
圖片版權與提供: Daniel Marquardt
直徑約 200光年的發射星雲 IC 1805,位於我們銀河系的英仙旋臂上,它是一個由光亮星際雲氣和黝黑塵埃雲混雜而成的天體,因為外觀酷似西方情人節的象徵「愛心」,故被命名為心臟星雲。這幅圖片涵蓋了大約 2.5度的天區(約滿月的 5倍寬度)。
美國哈佛大學理論物理學教授麗薩·蘭道爾被譽為理論物理學界的美女科學家,她和同事拉曼·桑卓姆發表的兩篇有關理論物理的論文得到了物理學界的認同,其論文的引用率排名第一。論文的主要成果是她們假設了宇宙中存在著超越時空四維的第五維或更多維的空間。
蘭道爾的理論模型給出:「我們假設引力存在於與我們所處的三維時空不同的另一張膜上,而引力膜和我們所在的膜之間,被第五維空間或更多維空間隔開。其他三種基本力(磁力、強力和弱力)被限制在我們的膜上,而引力則在宇宙中均勻分布。對我們這樣的三維空間來說,它的強大力量從宇宙多維空間中『泄露』出來後被大大弱化了。」這個模型解釋了為什麼引力小於其他三力的原因。
蘭道爾表述的宇宙第五維或更多維在哪裡?為什麼神秘的宇宙如此折磨考驗地球人?
圖5.3想像中的多維宇宙圖
圖片版權與提供:Clifford Pickover
這幅經過電腦增強對比的圖片給我們提出了宇宙中真的有其他的宇宙嗎?在其他的宇宙里,有沒有幾乎和你完全相同的你?如果雙重或多重宇宙的假說是對的,那麼上面的想法可能會成真!在這幅圖片里,各自獨立的宇宙分別以獨立的圓或球來代表。和其他球皆不相連的球,代表它們之間完全無法互通信息。某些宇宙可能擁有一些和我們宇宙相同的事物,而有些宇宙所遵循的物理定律可能不同,各個平行宇宙集合成一個多重宇宙。圖片中的人眼代表了這種多重宇宙假說可能只是人類腦子的狂想。對多重宇宙假說最常見的批判是它無法驗證,因此多重宇宙假說可能只是很好玩的想像。
熱衷於「超弦理論」的科學家又煞費心機地計算出了十維空間結構(有的甚至計算出了二十六維)。從理論上講,空間維數越高,它包含的內容就越豐富,就越能容納局域宇宙中更多的物質運動形式。
如果宇宙中真有十維或更多維空間,為什麼我們只能覺察到三維空間和一維時間呢?另外的維又是以怎樣的形式存在於宇宙呢?
蘭道爾計算出,在宇宙膨脹過程中,三維和七維的宇宙處於相對穩定的狀態。對此,她的解釋是:「宇宙在演化過程中,自然而然地會呈現出穩定的三維和七維形式。三維空間存在的範圍是最大的,這也是為什麼我們只能覺察到今天這個三維空間構成的世界。」
一些科學家對此持有不同的看法,認為計算出來的空間維不一定和經驗維度相同。蘭道爾對這些不同觀點不僅能泰然處之,而且還提出了她的「放鬆原則」:「想太多不如什麼都不想。」
圖5.4螺旋星系 NGC 1350
圖片版權與提供:H.Boffin, H.Heyer, E.Janssen (ESO),FORS2, European Southern Observatory
圖片中這個壯麗的宇宙島在南天的天爐座內,距離地球約有 8?500萬光年,大小約為 13萬光年,略大於我們的銀河系。NGC 1350中藍色年輕星團會聚的旋渦臂,形成一道環繞明亮巨大星系核心的圓環,使這個星系像是清澈的宇宙之眼。NGC 1350的外圓環應該是以暗物質為主,它是一個經典的「太極規範場」星系。
霍金先生根據自己的科學實踐,寫出了繼《時間簡史》後的又一力作《果殼中的宇宙》,在這本書中他以慣有的風趣幽默介紹了宇宙演化中所發生的不同歷史。當人們幸運地發現宇宙中存在有「對稱」或「超對稱」時,才初步確定了宇宙時空中除了我們所體驗到的維以外還有額外的維,這些維被稱為「格拉斯曼維」,因為它是用格拉斯曼變數的數而不用通常的實數來度量。格拉斯曼變數是反交換的,即A×B=-B×A。日內瓦的大型強子對撞機觀察到了額外維存在的可能性,額外維的模型之間存在一種所謂的「對偶性」關係網,它能把已提出的五種弦理論和「十一維超引力」的思想對接在一起。「對偶性」暗示,不同的弦理論只不過是同一基本理論的不同表述,這個基本理論已被科學界稱為M(膜)理論。
由於弦理論中沒有無窮大,故用它來計算一些高能粒子碰撞及散射事件顯得很方便。然而,它卻不能描述非常大數目的粒子能量如何能彎曲宇宙或者形成束縛態,比如黑洞。對這種情形,人們需要「超引力」和「超引力」所顯示的「超對稱」,「超對稱」可以解釋宇宙中不同物質的不同景象。
圖5.5虛實時間宇宙圖
該圖是實、虛時間宇宙或粒子運動演化的太極重疊圖。它體現了虛、實時間的 8字正、反演曲線,給時間賦予了形態,反映了宇宙場景和量子場景中星體及粒子實中有虛、虛中有實、此消彼長、此起彼伏、虛實結合、相依演化的多重歷史。如果再加上宇宙中的引力場、磁力場;星際介質密度、真空物質密度;時空中微小起伏的溫度;粒子、星體、星團、星系和星系群演變的速度;以及粒子振蕩起伏的頻率、波長、質量、能量、方向、振幅範圍等諸元內容,這張繪圖就能更圓滿地顯示出多維宇宙中的多重歷史風采!
霍金先生為了描述量子理論如何賦形於時間和空間,大膽慎思地引入了「虛時間」概念,它是用所謂的虛數來度量時間,這把我們引入了奇異的宇宙世界。您千萬不要把虛時間只當做是一種數字遊戲,它的確能從我們不為所知的世界中得到答覆。現階段,地球人需要找到一個能準確描述宇宙的數學模型。
引入「虛時間」後,為表示它的客觀存在,讓它和實時間處在了相互垂直的十字線數學模型中,這個模型仍然表達著宇宙中的所有歷史都是在虛、實時間構成的閉合宇宙球面內發生的事情。它的規則是:按照實時間中的歷史確定在虛時間中的歷史,反之亦然。為了更清楚地解釋用虛時間構成的虛擬時空概念,霍金先生用地球的緯度線和經度線在地球南北極點之間的關係作了直觀地說明,讓我們能理解量子理論在虛實時間方向上時間能增加或可以減少的可能性。虛時間的數學模型不僅預言了已能觀測到的效應,而且預言了我們尚未觀測到但是卻又客觀存在的效應,宇宙在虛時間中的開端可以是時空中規則的點,而且相同的定律在開端處正如在宇宙的其他地方一樣成立。
霍金先生還認為,如果把量子引力和全息原理相合併,我們就能跟蹤宇宙中起重要作用的黑洞之內的東西。霍金創立的黑洞熵公式表明,任何閉合空間區域的最大熵永遠不能超過其外接表面積的四分之一。全息原理的根本思想是:由於熵包含了一個系統中總信息的測度,故與三維世界中的所有現象相關聯的信息能被存儲在它的二維邊界上,這好比一個全息圖像一樣(二維的全息圖板上包含著三維圖像的足夠信息),在一定意義上講,這個世界是二維的。
霍金先生進一步又說明,看來我們也許生活在一張3-膜上,即一個四維(三維空間加一維時間)面上,它是五維區域的邊界,而其餘的維被捲曲得非常小。膜上世界的態負載著發生在五維區域內的一切密碼。
圖5.6環狀星雲 M57
圖片版權與提供:H. Bond et al., Hubble Heritage Team (STScI / AURA), NASA
環狀星雲 M57位於北天的天琴座 (Lyra)內,大小約為 1光年,距離地球約有 2?000光年。除了土星的環系之外,M57可能是天空中最著名的環狀天體了。它猶如星空中的一顆藍寶石,從爆炸初期到目前基本穩定的中間部分生成有大量的年輕恆星,它們聚合為寶石狀的橢圓環狀星雲,展現出宇宙中存在十分迷人的太極奇幻景象。
圖5.7Arp 272星雲碰撞
圖片版權與提供:NASA, ESA, Hubble Heritage (STScI / AURA) - ESA/Hubble Collaboration, K. Noll (STScI)
這張圖片是慶祝哈勃太空望遠鏡 18周年的系列照片之一。圖片的視野大約有 15萬光年,拍攝的是距離地球約 4.5億光年,位於武仙座星系團的Arp 272星雲。它被記錄在天文學家奧爾頓·阿爾普(Halton Arp) 的特殊星系目錄中。天文學家認為它們是兩個互撞的星系NGC 6050及 IC 1179以及相連的旋臂。Arp 272印證了相鄰星系在不同旋轉方向運動時會發生碰撞的事實,它可能是遙遠未來仙女座大星系和銀河系之間發生碰撞的一個示範。
在這裡,我們必須要提到理查德·費因曼(1918 -1988)的多重歷史思想。理查德·費因曼是一位罕見的物理學家,他生命中充滿了科學傳奇,他不僅找到了量子力學中新的研究方法,獲得了1965年的諾貝爾物理學獎,而且還破譯了瑪雅象形文字,這是一個不可思議的文化成就。費因曼堅定地認為:一個粒子從時空的某一位置A到另一位置B時,並不是只有一條路徑,而應有每一個可能的路徑。他賦予每一個路徑或軌道以兩個數,一個是波幅的大小,另一個是相位,也就是它是否處在某區域的波峰或波谷之中。粒子從A到B的概率是把通過A和B的所有路徑的有關波求和,這就對微觀世界中粒子的運動做出了符合實際的說明。對宏觀宇宙中的物體,費因曼又聰明地保證除了一個路徑外,所有路徑在求和時都能抵消,這一路徑或軌道正是牛頓經典運動定律中出現的那一個。費因曼的多重歷史思想和我們看到的經典運動沒有矛盾。
霍金先生、費因曼先生、蘭道爾女士等一批科學家的不同思想都從不同的角度解釋了宇宙多重歷史的因果關係,給我們演繹了宇宙的奇異景象。據此,我們再回過頭來看「中國太極圖」中的宇宙信息就會發現:二維的「中國太極圖」正是三維宇宙和一維時間的標準表達圖形,加上「太極S曲線」和兩個小魚眼的千變萬化,十分完美地體現了一個多維的多重歷史宇宙!
宇宙是多維的,但多維的宇宙空間僅存在於極小的量子範圍中,它會因該範圍中物質變化的微小擾動而不斷地生成和湮滅,由不穩定的高維衰變成穩定的低維,在「太極量子規範場」中不斷演化著它們的生命,這就是我們觀察不到四維以上時空的真正原因。宇宙中高維的「太極規範場」量子態存在的時間非常短暫,它們和大自然元素周期表中105號以後元素的生成情況類似,可以被合成和發現,但僅僅只能存在幾微秒甚至更短的時間就會衰變成序號更低的穩定元素。儘管它們存在的時間很短暫,但它們確實存在於宇宙之中。
圖5.8COBE衛星拍攝的宇宙微波背景全天圖
圖片版權與提供: COBE Project, DMR, NASA
這幅歷史性的全天圖,是NASA根據1989年 11月發射的宇宙背景輻射探測衛星 COBE兩年的觀測數據構建出來的,為宇宙微波背景輻射(CMB)理論提供了依據。圖中顯示了冷熱區域的交替起伏,紅色區域的溫度略高,說明宇宙中存在著極為微小的背景輻射波動!這是一張宇宙的「嬰兒照片」,它忠實再現了宇宙童年的每一個起點和漣漪,呈現了初期宇宙所輻射出的宇宙微波背景。該圖將宇宙大爆炸初期殘留的微小「擾動」和穿越宇宙時空速度的差異清楚地顯現了出來,表明了宇宙「太極規範場」的普適性。
「中國太極圖」所顯示宇宙的全部物質信息,可以用圖5.8來印證,科學界對這張宇宙微波背景全天圖極為讚賞,因為它是地球人能觀測宇宙中所有明物質結構的藍圖。從圖中的紅藍背景看出,微小起伏的變化和整體範圍內由紅到藍的溫度變化可計算出大約為十萬分之一,就是這十萬分之一足以使早期宇宙中物質更密集的局域中產生額外的引力吸引,阻止了它們永久膨脹下去。美國科學家約翰·馬瑟和喬治·斯穆特因發現了宇宙微波背景輻射的黑體形式和各向異性,他們榮幸地獲得了2006年度諾貝爾物理學獎,他們的發現進一步支持了宇宙大爆炸理論。
在宇宙時空中,如果物質密度超過宇宙密度的臨界值時,星系間的引力就會讓它們之間的膨脹分離減緩下來,最終相互吸引直至相撞,這類相撞使星體、星團、星系等在實時間宇宙中呈現出了歷史的終結,然後又以另外新的形式出現在宇宙中。
如果宇宙中物質密度低於宇宙密度的臨界值時,則引力不足以阻止星系相互分離。假如所有的恆星都燃燒完它們的全部有效成分,則宇宙不僅變得寂寞寒冷,而且再也不會重新啟動大爆炸而獲得新生。所幸的是,宇宙密度不會低於臨界值,因而我們也無需為若干億年後的宇宙死亡擔心了。
霍金先生以他的奇思妙想把浩渺的宇宙描述得精彩紛呈,它酷似一個果殼,而這個果殼又能把虛、實時間中發生的一切都作為密碼儲存在它上面,我們也許是被束縛在這個果殼之中,永遠無法衝出這個果殼的界面。用霍金先生的思想來總結他的這一認識:「事件總是由更早的事件引起,後者依序又是由比它還要早的事件引起,存在一個向過去延伸的因果性之鏈。」
世界上已有不少的學者在研究「中國太極圖」,其中不乏真知灼見者。他們對「中國太極圖」所表達出的思想大部分都受到中國古代學者思想的影響,還都沒有發現「中國太極圖」中的宇宙奧秘並把它開發出來。
圖5.9棒旋銀河系
圖片版權與提供: R. Hurt (SSC), JPL-Caltech, NASA,GLIMPSE
巡星計劃讓天文學家深信我們的銀河系並不是一個平常的螺旋星系。從銀河系盤面內的位置望去,銀河系真實的結構很難分辨,但是由斯皮策望遠鏡所進行的三千萬顆恆星觀測結果表明:銀河系有根 2.7萬光年長的大型核心棒,這個新的棒狀結構和太陽與銀河中心的連線成 45度夾角;太陽的位置在離銀河系外緣三分之一的位置,天文學家認為太陽在這個中心棒域之外。從圖中可發現,棒旋銀河系是最經典的「太極規範場」之一。
圖5.10三裂星雲 M20
圖片版權與提供: R. Jay GaBany (Cosmotography.com)
三裂星雲(Trifid Nebula)是個著名的恆星形成區。在星雲中央,三道巨大的塵埃暗帶匯聚在一起,中央的那顆大質量恆星提供了三裂星雲發出輝光的能源。三裂星雲又名 M20,距離地球大約有9?000光年遠,使用良好的雙筒望遠鏡向北天人馬座的方向觀察便可以看到,它的年齡大約是 30萬年,是已知最年輕的發射星雲之一。三裂星雲完全是以「太極規範場」的演化方式在演化著它的生命。
我對「中國太極圖」的開悟是經歷了地球人難以置信的時空之夢頓悟的,這個離奇的事情也是我多年夢想造成的:2006 年9 月16日凌晨3時許,我由於思考本書中的幾個疑難點得不到要義而迷迷糊糊地進入了夢鄉,恍惚之中發現我最欽佩的史蒂芬·霍金先生所著《時間簡史》中61頁的「中國太極圖」似有所動,但霍金先生在書中對此卻什麼都沒說!我對「中國太極圖」的感悟心得早就想與霍金先生交流,這難道是巧合嗎?我的這個心愿不由得以「生命場信」之光傳遞給了霍金先生,沒想到霍金先生同樣以「生命場信」之光非常樂意地表示要和我馬上交流!由於他在尋求物理學大統一的「量子引力論」上遇到了困難,我們相約在宇宙天堂見面。忽然,一道強光閃了一下,一艘由紅、綠、藍三色組成的四面透明的宇宙太極球輕輕地停在了我的面前,隨即太極球上的太極門自動打開,讓我身不由己地上了太極球(實質上是我虛化的精神影子上了太極球),沿著「太極時光隧道」即刻抵達了宇宙天堂!我非常幸運的比霍金先生早到萬分之一秒。在這萬分之一秒的時間裡,我看到了宇宙天堂的宏大壯觀、美麗異常!我僅僅能站在宇宙天堂中的「宇宙現在時」中心區域,左邊是「宇宙過去時」的無影門,右邊是「宇宙未來時」的神秘門。如果不慎離開「宇宙現在時」中心區域,無論向左、向右進入哪個門,都不可能再回到宇宙現在時中心!就在我暗自驚心時,霍金先生通過宇宙「蟲洞」也到了「宇宙現在時」中心區域。我看到的霍金先生是1962年他畢業於英國牛津大學時的形象,他看到的我是1962年剛上高中時的形象,我們像久別的親兄弟一樣擁抱在了一起!瞬間,也許是千分之一秒時間,我們倆人頭腦中想交流的彼此想法都進行了圖像探討並卓有成效地得到了解決!在宇宙天堂中,根本無須語言翻譯!只要腦想心動,什麼都能溝通。宇宙天堂的超常速度讓我們異常高興!在宇宙天堂中心我們還永久留下了相擁而笑的「四維全息圖像」!我只問了霍金先生一句話:您為什麼只用「中國太極圖」的圖像而不作任何說明呢?他笑而答道:我在等待能揭開「中國太極圖」神秘面紗的人呢!就這一問一答,已奠定了「中國太極圖」會在宇宙中重放光明!我和霍金先生僅僅相處了地球時的「三秒鐘」,但這「三秒鐘」卻留下了時空中的永恆!這「三秒鐘」是「宇宙現在時」中心的「宇宙奇子鍾」顯示的,它的精度是每一「宇宙年」誤差一「宇宙秒」,而這一「宇宙秒」是兩個正、反宇宙互相演變轉換和時間箭頭反轉時造成的。
圖5.11美麗的螺旋星系NGC 7331
圖片版權與提供:Vicent Peris (OAUV/PTeam),Gilles Bergond,Calar Alto Observatory.
NGC 7331這個巨大美麗的螺旋星系是天文學家最愛的目標,同時也是 18世紀梅西葉編著星雲星團表時沒有收錄的較明亮星系之一。NGC 7331位於北天的飛馬座內,離地球約有 5?000萬光年遠,大小與我們所在的銀河系相同。NGC 7331的背景星系視角大約是其十分之一,因此在後方星系襯托之下,更顯示出了層次感。這張圖片給我們提供了宇宙深處多個星系幻化美麗的演化圖景。如果把這些星系放大觀察,就不難看出宇宙中運動的所有星系都是以「太極規範場」的形式在演化著它們的命運,而所有的星系又朝著更大的「太極規範場」運動和演化。
宇宙天堂讓我和霍金先生的時間倒流了「三秒鐘」,讓我們看到了在地球五千年前能看到的宇宙全景!我和霍金先生均以來時的方式返回了地球。這次歷史性的「時空神交」,不僅使我明白了地球人虛化的精神影子能以光速運動的原因,也即「太空引力和磁力(也可稱之為地球的反重力)克服地球引力、磁力」在「太極時光隧道」(是一個超高電壓和超低溫的隧道)中同方向共同作用(返回時兩力相反),才能確保我的精神影子不會被壓成「薄餅」或拉成「蘭州牛肉麵條」!而且知道了以紅、綠、藍三色光色子組成的太空飛行材料會在宇宙中以光速任意穿越時空。與霍金先生的神交與討論使我進一步開悟了對「中國太極圖」廣博精微的理解!當我從夢中醒來時,深感慶幸能回到地球,否則,宇宙天堂的一秒鐘是地球時的一千多年,如果我的精神影子不能及時與我的肉體合二為一,那我的肉體就會灰飛煙滅或成為「木乃伊」!而我的精神影子則只能為美國羅斯福總統讓愛因斯坦給我們五千年後的地球人寫的信剛好「出世」作見證了。當我把這次夢幻時空與霍金先生神交的奇異情景講述給同室的俞天范先生時,他也極為激動,認為這是一個人幾輩子都難遇到的造化!這驗證了中國古語:「失意乃是通往天堂之梯。」這也是人生跨越苦難最神奇的天路!
圖5.12星系 M81和 M82的演化運動圖
圖片版權及提供: Rainer Zmaritsch & Amexander Goss
圖中左邊的星系是 M81,而右方綴著紅色雲氣和塵埃雲的則是不規則星系 M82。
M81和 M82因自身旋轉方向的原因,正發生著相互作用。它們每次擦身而過,歷時大約要數億年。在最近的一個回合里,M82的重力可能曾引發盤旋 M81的密度波,產生了 M81厚實的旋渦臂。而反過來,M81則在 M82內造成數處狂暴的恆星形成區,以及因為劇烈碰撞而發出明亮 X射線的雲氣團。在未來的幾十億年內,這兩個星系將合併成一個星系,它們的未來一定是一個「太極規範場」圖景。
中國在明代以前,就科技發明而言,已是世界的最先進水平。從可考察認定的這之前世界上六百多項創造發明中,中國「二分天下有其一」,湧現出了祖沖之、張衡為代表的一大批世界級科學家,真正體現出了中華文明的燦爛輝煌。但在近代三四百年間,中國科技文明卻落到了世界之後!更令人難堪的是代表當今世界科技最高水平獎勵的諾貝爾獎沒有一位中國本土科學家獲得,而只有美籍華人楊振寧、李政道、丁肇中、李遠哲、朱棣文和崔琦六人獲得。在當今天體物理學、量子力學科技領域中,看到的都是外國科學家的名字和他們的成果,難道中國本土科學家就不能實現零的突破嗎?而代表中華文明發展和宇宙演化最完美和諧的「中國太極圖」長期沉睡在丟失的文明中,這難道不令人扼腕心痛嗎?如果通過本書的介紹能引起世界科學界的重視並且發揚光大它的奇異功能,那麼,可以毫不誇張地說:應該把「中國太極圖」這一人類共有的瑰寶列為聯合國世界文化科技遺產的第一位!
圖5.13星夜圖
圖片版權與提供: NASA and the Hubble Heritage Team (AURA/STScI)
哈勃望遠鏡拍攝的十佳圖片中位居第八位的以梵高作品《星夜》命名的星夜圖。這顆紅色的恆星位於銀河系外層空間邊緣,麒麟星座方向,距地球約兩萬光年,名叫「V838 Monocerotis」。它周圍塵埃雲中的旋渦狀結構完美地呈現出了太極規範場的演化運動圖像。
圖5.14梵高畫作《星夜》
繪圖及提供: Vincent van Gogh; Digital image courtesy of Wikipedia
名畫星夜(Starry Night)是梵高最著名的代表畫作之一,它是1889年創作的。星夜迴旋的畫風,讓很多觀賞者認為更能鮮活地呈現夜空。星夜的風格被歸類為後印象派,這是一種流行在 19世紀末的畫風。
「中國太極圖」是華夏始祖——伏羲為探求宇宙哲理,仰觀天文,俯察地理,運用他的超人天智,奇蹟般地把宇宙中萬事萬物萬象用太極圖直觀地表現了出來,十分準確地開示了宇宙的生成和發展,科學地包含了宇宙的過去、現在和未來。伏羲以非凡的膽識和智慧,天才地總結出了「無極生太極、太極生兩儀、兩儀生四象、四象生八卦、八卦生萬象」的宇宙生成認識觀。中國另一位哲人老子在伏羲太極圖的基礎上又發展為「道生一、一生二、二生三、三生萬物」和「人法地、地法天、天法道、道法自然」的宇宙運行思想。伏羲和老子認識宇宙的唯物思想對中華文明的發展起到了不可估量的作用!可以毫不誇張地說,「中國太極圖」中「太極曲線幾何」和「太極規範場」對當今世界科技最前沿、最神秘之謎的破解具有巨大的開導意義。
在宇宙中,目前證明地球人是太陽系中唯一存在的高等智能生命。從「中國太極圖」隱藏的對稱和諧關係來看,地球人的根在地球,地球的根在太陽,太陽系的根在銀河系,銀河系的根在宇宙。與此相伴而生的暗物質也應該如此,「中國太極圖」中隱藏的暗物質和它的運動方式目前我們還不能完全認識它!
圖5.15碰撞中的螺旋狀星系
圖片版權及提供:Debra Meloy Elmegreen (Vassar College) et al,& the Hubble Heritage Team (AURA/STScI/NASA)
這張圖片展現了兩個星系正在互相碰撞形成類似面具的情景。左方的 NGC 2207和右方的 IC 2163星系位於距地球 1.4億光年外的大犬星群,兩者靠得最近的時候,大約是在 4?000萬年前。現在較小的 IC 2163星系正以逆時針方向旋轉靠近較大的 NGC 2207星系,而 NGC 2207星系又以順時針方向旋轉運動。天文學家預測,大約 5億年後,左邊較大的 NGC 2207會把右邊較小的 IC 2163給吞食掉,這兩個星系將最終融合為一體。隨著時間的推移,它們會形成一個新的「太極規範場」星系。
圖5.16科學家觀測到的黑洞群天文圖像
圖片版權與提供:M. P. Muno (UCLA) et al., CXC, NASA
天文學家在監控銀河系中心時,意外地找到大量 X射線變光源存在的證據,它們可能是位於雙星系統內的黑洞或中子星,而且分布在銀河系中心超大質量黑洞的周圍。該圖是錢卓拉觀測站監控計劃所發布的 X射線組成圖片。圖中 A、B、C、D四個用圓圈出的變光源距離中心超大質量黑洞都不到三光年。如果它們能證實,就印證了宇宙中不同空域中的黑洞會相互作用,最終演化生成更大的黑洞,以「太極規範場」的形式孕育新的宇宙物質生命。
第一章中已介紹伏羲、女媧畫卦的詳細情況,讓我們看到了先天八卦圖的真容,也讓我們對先祖創生八卦的思想有了比較系統的認識,知道了伏羲八卦的深刻含義。用先天太極圖來比對現代科學對宇宙的觀測成果,不能不讓我們對伏羲、女媧的先天大智所折服!我們的先祖創造了人類共有的精神財富,為後人直觀認識宇宙打下了堅實的基礎,從而使後人在先天太極圖的引領下可以不斷地去實踐伏羲、女媧的宇宙認識思想。但極為可惜的是,如此偉大的寶圖中最精妙閃光的東西被埋沒了幾千年。值得欣慰的是,這兩幅寶圖並未徹底消亡,除了前人口傳心授的部分內容外,還能從秦代西安未央宮殘留的瓦當中看到它們的遺迹,這真是不幸中的萬幸!
至此,讓我們再回到伏羲所畫的「中國先天太極圖」場景中進一步領略宇宙中的無限多重風光,下面幾幅圖和照片可以清楚地看到這一偉大的歷史遺迹(圖5.17~圖5.22)。
圖5.17伏羲所畫的先天太極圖,它在秦代的瓦當中得到了印證。
圖5.18女媧所畫的人類生成太極圖,它在秦代的瓦當中得到了印證。
新莽瓦當·青龍新莽瓦當·白虎新莽瓦當·朱雀新莽瓦當·玄武
圖5.19~5.22漢代四瓦當圖
在漢代以前古人喜歡將天地間的大事及「神靈」刻畫到房頂的瓦當中,以表達對天地萬物的崇拜和敬仰。這些瓦當給我們保存了古人認識宇宙的思想。
什麼是宇宙的過去和未來?宇宙的無限風光是否有盡頭?宇宙龐大的萬物運動結果是否可以預測?這些問題已讓很多科學家探求和爭論了許久而沒有結果。
為了方便和加深對「中國太極圖」中宇宙萬事萬物關係的理解,讓眾多的天文愛好者和讀者更簡單地直觀了解宇宙深處的奧秘,有必要規定和引入「太陽系年、銀河系年、宇宙年」的概念,它們和目前使用的「天文單位、光年」有本質的區別。
眾所周知,地球繞太陽公轉一圈是365.242 2天(即365天5小時48分46秒),地球同時也自轉了365.242 2圈;太陽系在銀河系強大的引力作用下繞銀河系公轉時,它也在整體自我旋轉。我們已知道太陽系繞銀河系公轉一圈大約是2.5億年,在2.5億年歲月中我們能否知道太陽系自轉了多少圈?我們只知道太陽本身自轉一圈(太陽自轉會合周期)大約是27.275天,那麼以「族長——太陽」為主的太陽系自轉一圈究竟需要多少年?銀河系在自轉的同時,它又繞著宇宙質量中心在公轉,銀河系公轉一圈需要多少年?它本身又自轉了多少圈?這些問題科學家還給不出答案!
筆者相信,這樣貌似簡單的問題卻能讓科學家大傷腦筋,簡單中的複雜問題更讓天體物理學家們費盡心機也難以說明!就人類目前所觀測宇宙歷史的神秘真容而言,現階段無人能解答這個問題!但它們卻是地球人需要知道的問題。從地球人創造初級文明以來,古今中外的哲人們都無法揭開這個謎底,而中國偉大先祖伏羲卻讓他創生的「太極八卦」給我們解開了這道難題,而且還告訴了宇宙的過去、現在和未來!
巨大的太陽系在銀河系中乃至宇宙當中僅僅是滄海一粟而已,但它卻是這個宇宙中的驕子。以太陽系的運動方式來推測銀河系和整個宇宙的運動,具有局域可代表全域的特徵,因為它完全可以代表「中國太極圖」表達的「宇宙星系運動總圖」的全部內涵。
圖5.23當星系重疊時
圖片版權及提供:W. Keel & R. White(Univ.Alabama, Tuscaloosa),Hubble Heritage Team (STScI/AURA),ESA, NASA
NGC 3314是一個橢圓星系和一個旋渦星系相互重疊所組成的,它位於長蛇座內,距離地球約有 1.4億光年。位於前景的星系,幾乎是正面對著我們,它有一個風車狀的外觀。在背景星系輝光的襯托下,前景星系黝黑蜿蜒的塵埃帶清楚可見,真實反映了這個星系的旋臂結構。如果這兩個星系不是相互作用,它們之間至少應有若干萬光年的距離。從圖片中可看到,這兩個星系的旋轉方向不同,它們要麼相對平衡旋轉、要麼相互作用而發生碰撞,將很有可能會合成一個巨大的「太極規範場」星群。
圖5.24螺旋星系 Arp 271
圖片提供與版權: Gemini Observatory, GMOS-South, NSF
螺旋星系 NGC 5426和 NGC 5427正危險地擦身而過。它們也被稱為 Arp 271,大小約 13萬光年,位於室女座方向,距離地球約 9?000萬光年遠。在外觀上,這兩個螺旋星系非常相似,都具有旋臂和緻密的核心。在未來的數千萬年內,雖然因潮汐力作用聚集的氣體會促進新的恆星生成,但它們的成員星卻不會互撞。
筆者認為,根據伏羲太極圖演變出的64卦所表達的不同意義可以推算出宇宙的年齡。當然,這種計算方法是否得當,還需要專家們進一步研究論證。
以太陽系隨銀河系自轉一圈所需的時間2.5億年為基準,除以64即等於390.625萬年,它說明太陽系每390.625萬年自轉一周,繞銀河系一圈共自轉了64周;銀河系繞宇宙質量中心公轉一圈時也同樣地自轉了64周。銀河系每自轉一周所需的時間為2.5億年,64周共需時間:64周×2.5億年/周=160億年,也就是說銀河系繞著宇宙質量中心公轉一周所需的時間是160億年。包含無數個星系並以銀河係為代表的大宇宙也在整體旋轉,當宇宙完成一周的旋轉後,大爆炸形成的宇宙範圍停止膨脹,反過來又因宇宙質量中心引力的巨大作用使宇宙收縮反演為宇宙大爆炸的「奇球」和「奇點」……
現在可以這樣定義太陽系年、銀河系年和確定宇宙的年齡:
一太陽系年=390.625萬年(地球時)
一銀河系年=2.5億年(地球時)
一宇宙年=160億年(地球時)
用這樣的定義來計算和理解太陽系、銀河系及宇宙的運動關係,顯得更為直觀、明確。
依據伏羲先天太極圖中顯示宇宙生成64卦圖的形成原理可知,銀河系繞著宇宙質量中心旋轉64圈即64卦所需的時間就是現宇宙的年齡!因此,現宇宙要完成它演化「一宇宙年」的時間至少需要160億年,目前,它仍處在膨脹時期。
圖5.25兩個正在互相作用的星系 NGC 1531/2
圖片版權與提供: T. Rector (U. Alaska Anchorage), Gemini Obs., AURA, NSF
這幅引人注目的照片是一對正在相互作用的星系,看起來較小的NGC 1531是一個有著明亮核心的星系,正好位於前景旋渦星系 NGC 1532中央的上方,它表明的是大質量星系吞併較小質量星系的前期。這個組合在南天的波江座方向,距離地球大約 5500萬光年遠。
未來宇宙的年齡和演化的結果會是什麼樣呢?「中國太極圖」又告訴我們:
如果將一銀河系年作為宇宙64卦(每卦為6爻)中的一爻(2.5億年/爻)來計算,則宇宙中存在
64卦×6爻/卦=384爻,
384爻×2.5億年/爻=960億年,
由於這個宇宙是由實、虛時間組成,故應除以2,即960億年÷2=480億年。也就是說,未來宇宙的生命是480億年,虛時間宇宙也同樣是480億年。
還可以從64卦中的對稱平衡來分析,64卦其實是32卦相互反演的產物,也說明實、虛時間是「同時而不同形」。因此,以64卦的一半來計算實時間,則32卦×6爻/卦×2.5億年/爻=480億年,兩個計算結果完全相同。從以上計算結果可知,宇宙從大爆炸開始到將來回到原點再重新發生大爆炸的全部時間是480億年,換而言之,宇宙反演一次需要「三宇宙年」。
以實、虛時間演化的實、虛宇宙,它們相互依託、相互纏繞、相互推動著宇宙的全部生命歷史。宇宙在不斷地發生形態和質的變化,即:大爆炸——白洞——膨脹——有限無界——收縮——黑洞——奇球、奇點——大爆炸……生生不息、往複循環著宇宙的永恆歷史。
宇宙中各類星系都有它們自己運動的規律,無論它們是何種類型的星系,還是何種類型的運動,都是在有限無界的宇宙大太極球中按照「對稱」和「對稱自發破缺」的方式演化著它們的生命。
對一個星系而言,本身就是一個完備的運動系統,如果僅僅是在「太極規範場」中運動,它的總動量永遠守恆。但如果系統外有另外的星系或是有一個能量巨大的力量來對這個星系的系統發生作用,則原來的對稱平衡關係就會被打破,它們要麼遠離,要麼對偶旋轉,要麼就發生碰撞融為一體,產生出一個相對平衡的新星系。
圖5.26馬卡萊恩之眼
圖片版權與提供:Ken Crawford (Rancho Del Sol Observatory)
它表明兩個星系剛要發生作用的情景。
如果相鄰星系的旋轉方向不同,它們的角加速度旋轉方向會構成一個廣義上連續的「太極S曲線」,此時相鄰星系的引力和磁力會複合成為一個讓相鄰星系相互吸引的合力,讓它們不斷靠近並相互吸引。隨宇宙時間的推移,相鄰星系會逐步縮小距離,加快彼此靠近的速度,最終發生碰撞演變為新的運動體系,產生新的星系。它們的演變方式證明了旋轉方向不同的相鄰星系會產生如下結果:
引力+磁力(和引力方向一致)=複合吸引合力
這是相鄰星系發生碰撞的主要原因。
圖5.27老鼠星系NGC4676
圖片版權與提供:ACS Science & Engineering Team, Hubble Space Telescope, NASA
它表明兩個星系已開始相互作用。
如果相鄰星系的旋轉方向相同,它們角加速度旋轉的方向也是相同的,此時相鄰星系的電磁場和磁力會發生重大變化,除相鄰星系引力相互間吸引之外,它們電磁場中的磁力會超過引力場中的引力而成為斥力,讓相鄰星系相互遠離。各星系相互遠離的速度遵循哈勃定理(V = Hd)。相鄰星系的這種演化趨勢證明了旋轉方向相同的相鄰星系會產生如下結果:
磁力(和引力方向相反)-引力> 0
這是相鄰星系分離的主要原因。
還有兩種特殊情況:雖然兩星系的旋轉方向相同或是不同,但它們之間引力場的引力和電磁場的磁力相互平衡(也受周邊星系及宇宙大「太極規範場」影響),相互間保持一定距離而發生「對偶」轉動,既不靠近,也不遠離,成為相對平衡的局域旋轉星系天體。這種運動趨勢證明了相鄰星系間存在如下演化結果:
引力+磁力(和引力方向相反)=0
這是相鄰星系對稱平衡轉動的主要原因。
圖5.28碰撞星系NGC 520
圖片版權與提供:Gemini Obs., AURA, NSF
它是兩個星系已碰撞在一起的圖景。
前四幅圖片給我們展示的是不同空域中兩星系相互作用的天體圖。
從相鄰星繫上述三種演化結果可知,星團、星系、星系群間相互運動也會出現類似情況。
宇宙自發生大爆炸以來,最初的爆炸物質會隨著宇宙的膨脹而快速降溫,爆炸的能量和物質會沿著「太極弦波」運動的速度發生衰減,這可以從宇宙微波背景輻射的觀測結果中得到證實:宇宙剛開始發生大爆炸時產生灼熱的輻射是以超過每秒2.7×1016千米的速度向外瞬爆著,此時它的波長極短,頻率極高,能量極強。隨著宇宙的暴脹和溫度的降低,大爆炸產生輻射的波長、頻率沿「太極弦波」由超高速降為光速以下的微波,使科學家拍到了宇宙微波背景的圖片!如果再將時間推移,宇宙微波還會衰減為波長更長的射電波等,這也是哈勃紅移的主要原因。
宇宙零K溫度區域即是宇宙由膨脹到收縮的臨界溫度區域。無論宇宙大爆炸膨脹的範圍有多大,只要宇宙溫度降低到零K時,就會讓宇宙的膨脹靜止轉而發生大收縮!零K不僅是宇宙溫度低溫的極限,而且也是宇宙膨脹停止的極限。特別是到了有限無界的宇宙邊緣(溫度為零下273.15 ℃即零K區域)時,宇宙會發生指向它的質量中心收縮的現象,不僅在直線方向發生收縮,而且會在曲面和球體上發生整體收縮!
圖5.29球狀星團半人馬座Ω的中心
圖片版權與提供:NASA, ESA, and the Hubble SM4 ERO Team
當恆星互撞時,會產生什麼天體呢?為了弄清這個問題,天文學家長久以來,一直在研究銀河系球狀星團半人馬座Ω的中心區域。它距地球大約1.5萬光年,恆星密度大約是太陽附近恆星密度的 1萬倍,因此恆星互撞的機會也比較高。當兩顆恆星互撞時,它們很可能會合併成為一顆大質量的恆星,或者形成一個雙星系統。靠近雙星系統的恆星彼此之間有很強的交互作用,如果有一顆恆星的氣體掉到白矮星或中子星這類緻密天體的表面時,偶而就會輻射出紫外光或X射線。在這張圖片中,半人馬座Ω中心的各類恆星都可以清楚地分辨出來,除了很多質量比太陽小的黃白色昏暗恆星外,還有數顆橘黃色的紅巨星,以及少量的藍色恆星。
愛因斯坦曾對牛頓的萬有引力定律作過如下評述:當物體的速度接近光速時,牛頓萬有引力定律需要大幅修正。筆者前面已介紹過,以光速運動的物質會出現不同的形態。光速是這個宇宙中物質運動的臨界速度,小於光速運動的物質遵循牛頓運動定律;等於光速運動的物質遵循愛因斯坦的質能公式;而大於光速運動的物質會遵循什麼規律呢?筆者推理,它必定遵循E=mc3的暗能量和暗物質運動規律!
因為一維時間內,牛頓運動定律是計算物體以直線運動的規律,它顯示的是牛頓定律在一條直線中的計算方法:
F = ma
(公式中F為物體所受之力,m為物體的質量,a為物體的加速度)
愛因斯坦質能公式顯示的是一維時間內物體質量與能量在空間二維平面內正負方向相離的計算方法:
E=mc2
(公式中E為能量,m為質量,c是光速)
而暗能量和暗物質運動規律公式是一維時間內對物體質量與能量在三維球體空間運動計算的方法:
E=mc3
(公式中E為能量,m為質量,c是光速)
在E=mc3方程中,c3表達的內容是:宇宙大爆炸開始時,奇點物質除按照太極縱波方式在正負方向以光速爆炸外,還以太極橫波的方式沿球面向外瞬爆,它們的複合速度c3構成了宇宙大爆炸最初三分鐘產生的暗物質和暗能量。由於地球人還沒有掌握超光速的觀測技術,故不能完整地觀測到暗物質和暗能量存在與運動演化的真容。這個推理與暗能量、暗物質公式是否成立,有待科學家們進行驗證後確立。
圖5.30馬頭星雲
圖片版權與提供: Nigel Sharp (NOAO), KPNO, AURA, NSF
獵戶座的馬頭星雲是夜空中最好辨認的星雲之一,它是一個大型暗分子雲的一部分,有時它又被稱為巴納德 33。這個有著不尋常形狀的天體,是18世紀末從一張照片底板上發現的。星雲紅色的輝光,主要來自星雲後方遊離的氫氣;暗色的馬頭主要來自濃密的塵埃遮掩了它後方的光;馬頸底部左方的陰影,是馬頸所造成的陰影。貫穿星雲的強大磁場,正迫使大量的氣體飛離星雲。馬頭星雲底部的亮點,是來自正在新生階段的年輕恆星。馬頭星雲距地球約 1?500光年,這張圖片是用基特峰國家天文台的一架 90 厘米口徑望遠鏡拍攝的。
圖5.31A1689-zD1星系
圖片版權及提供: NASA
美國的天文學家用哈勃太空望遠鏡觀測到了一個距地球約 130億光年的星系,這很可能是科學家們迄今為止觀測到的最遙遠星系。我們的目前觀測只是該星系在 130億年前發生多次爆炸的一個瞬象。在那個時間節點上,這個星系可能還剛剛形成,因此此次最新觀測可能是該星系嬰兒時期的一張照片。這個年輕的星系編號為A1689-zD1,它在宇宙大爆炸後誕生於 7億年前。科學家們猜測,這個新發現的星系可能是最早形成,並幫助結束宇宙黑暗時期的天體成員之一。聰明的讀者,通過本書的介紹,您能否設想:如果再經過 130億年,它會是什麼樣呢?
圖5.32麥哲倫流(TheMagellanicStream)
圖片版權及提供:M.Putnam, B.Gibson(MSO)etal.,CSIRO
著名的大麥哲倫星系(LMC)及小麥哲倫星系(SMC)是銀河系的兩個衛星星系,這兩個星系的起源和未來的命運,可以從本圖看出一些端倪。壯觀的麥哲倫星系後面連著一團不尋常的氣流——麥哲倫流。目前有兩種理論來解釋這種氣體流的起源,第一種認為麥哲倫星系在穿過銀河系的銀暈時,有大量的氣體被剝掉;而另一種則認為是受到銀河系不同大小引力拉扯所造成的。由希帕克斯衛星測量到的微小移動,說明了星系是牽引著氣流。最近透過無線電波的測量更發現有新的氣體從麥哲倫星系中跑出來,這支持了第二種理論,也就是說這些氣流是由潮汐力所造成的。或許在幾億年之內麥哲倫星系將成為潮汐力下的犧牲品。
在圖5.32中,筆者認為圖中不尋常的氣流——麥哲倫流是麥哲倫星雲自身旋轉分離較小星體的結果!我們現在看到的麥哲倫星雲是按照逆時針方向旋轉運動,被它分離的兩個星體或星雲形成了麥哲倫流,它們的旋轉方向是逆時針方向。這兩個小星體由於旋轉方向相同,它們在遠離麥哲倫星雲的同時又會相互分離。它們的運動圖景完美地驗證了筆者提出相鄰星系碰撞或遠離的思想(相鄰兩個星系的旋轉方向不同時就會發生譜線藍移而相互吸引碰撞;旋轉方向相同時,會發生譜線紅移,彼此相離)。
親愛的讀者,通過本章和以上各章的介紹,您是否贊成我們的宇宙就是一個「中國太極圖」形狀?這個宇宙的所有歷史是否都按「太極規範場」在運行?「太極宇宙」和「果殼中的宇宙」是否就是我們認識和理解的宇宙?
對宇宙就是「中國太極圖」形狀的演化思想,我們將通過下一章的討論來更進一步予以說明!作者:毛奕宏
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