時間和空間是分離的

時間和空間是分離的“會不會牛頓是對的，而愛因斯坦錯了？如果把時間和空間結(jié)構(gòu)割裂開來，倒退回19世紀(jì)的時間觀念，似乎有可能得出一種量子引力理論。幾十年來，物理學(xué)家們一直使盡渾身解數(shù)，要把量子力學(xué)跟引力結(jié)合在一起。反觀自然界中其他基本力，都已經(jīng)納入了量子力學(xué)體系一一電磁力就能在量子力學(xué)的框架里用光子的運(yùn)動來描述。但如果嘗試將兩個物體間的引力轉(zhuǎn)換成量子引力，你很快就會陷入困境，因?yàn)樗械挠嬎憬Y(jié)果都是無窮大?！▎栴}出在愛因斯坦的引力理論上。牛頓認(rèn)為時間和空間是彼此獨(dú)立的，時間作為物質(zhì)運(yùn)動的背景均勻的流逝。愛因斯坦提出了廣義相對論，把時間和空間綁在了一起，并且把時間作為一個維度，與三維空間交織在一起，構(gòu)成了具有可塑性的被物質(zhì)扭曲的時空結(jié)構(gòu)。愛因斯坦顛覆了牛頓的時空觀念?？墒?，量子力學(xué)中的時間仍然像牛頓說的那樣超然獨(dú)立，根本不理會物質(zhì)如何運(yùn)動。牛頓的時空觀念和愛因斯坦的時空觀念相互對立。我在《人類的起源》中說：“時間和空間的關(guān)系，是既相互聯(lián)系又相互區(qū)別、既相互依存又相互獨(dú)立的關(guān)系。宇宙就是不斷發(fā)展變化著的時間和空間的集合體，是時間和空間共同構(gòu)成的統(tǒng)一體?！ú⑻岢隽擞钪嫜莼幕灸Ｐ汀坝钪嫜莼芷谛在厔輬D〃和公式，具體闡述了宇宙起源演化過程中的時間空間關(guān)系，明確指出宇宙原點(diǎn)總是占用一定的時間和空間，但相對無限廣闊的宇宙空間來說，宇宙原點(diǎn)的空間和時間近似為零。從第一次大爆炸（或大膨脹）開始宇宙便產(chǎn)生出來，開始了第一次膨脹，也開始了宇宙自身演化的第一次循環(huán)，當(dāng)宇宙經(jīng)過了漫長的演化以后，宇宙占用了大片的空間，在空間上達(dá)到極大時，第一次宇宙大爆炸提供的膨脹原動力（即本始宇宙能）耗盡，失去了膨脹動力的宇宙經(jīng)過短暫的遲滯以后，隨即開始了第一次坍塌（或大萎縮）。隨著第一次宇宙逐步地坍塌，它占用的空間越來越小，宇宙中的各種物質(zhì)迅速集聚，當(dāng)時間達(dá)到X1時，宇宙空間趨近為零，在那里同時集聚了巨大的質(zhì)量和能量。在X1處，一方面第一次宇宙因?yàn)橥耆呦蚪K結(jié)，另一方面新的大爆炸（或大膨脹）原點(diǎn)同時形成了。因此X1既是第一次宇宙演化的終結(jié)，又是第二次宇宙演化的開始，是宇宙演化的又一次循環(huán)的開始。于是在某一個時候，第二次宇宙大爆炸（或大膨脹）開始了，新的宇宙從乂1點(diǎn)開始膨脹，它占用的空間不斷地擴(kuò)大，經(jīng)過漫長的時間以后，第二次膨脹在空間上達(dá)到Y(jié)2點(diǎn)，此時第二次宇宙大爆炸提供的膨脹原動力即本始宇宙能耗盡，宇宙膨脹終止，失去了膨脹動力的宇宙毫無懸念的開始了第二次坍塌，它占用的空間開始縮小，當(dāng)時間上達(dá)到X2時，宇宙占用的空間再次接近為零，在X2處集聚的質(zhì)量和能量無限大，又一次形成新的大爆炸原點(diǎn)。因此X2構(gòu)成了宇宙第二次循環(huán)演化的終點(diǎn)和第三次宇宙大爆炸即第三次循環(huán)演化的起點(diǎn)。在我提出的宇宙模型中，“0點(diǎn)表示大爆炸前的宇宙原點(diǎn)，在此處宇宙的空間和時間都近似為0。由于相對于觀察者來說，從宇宙原點(diǎn)形成到大爆炸發(fā)生，無論從時間還是從空間來看，都會有一個相對遲滯期，故Y0是宇宙的起始空間點(diǎn)，X0是宇宙的起始時間點(diǎn)?！ó?dāng)宇宙原點(diǎn)的能量積聚和質(zhì)量積聚從空間上達(dá)到爆炸起始狀態(tài)Y0時，從時間上達(dá)到爆炸起始點(diǎn)X0時，在X0Y0處宇宙的第一次大爆炸瞬間發(fā)生了，在大爆炸產(chǎn)生的本始宇宙能推動下，宇宙周期性的演化開始了，宇宙迅速地開始膨脹，宇宙空間不斷地增大，一定空間包含的物質(zhì)密度不斷減小。在宇宙演化的前期即膨脹期，宇宙占用的空間和時間呈同步增長狀態(tài)，宇宙空間隨著時間的增長也迅速呈指數(shù)增長；當(dāng)宇宙空間達(dá)到最高點(diǎn)Y1時，第一次宇宙大爆炸提供的膨脹原動力即本始宇宙能耗盡，失去了膨脹動力的宇宙已經(jīng)達(dá)到了膨脹最大化，空間的物質(zhì)密度極小，經(jīng)過一個短暫的遲滯期，宇宙開始了坍塌，這時候宇宙空間會隨著時間的增長呈指數(shù)減小。隨著宇宙的逐步坍塌，宇宙中的各種物質(zhì)迅速集聚，宇宙占用的空間越來越小，物質(zhì)密度不斷增大，當(dāng)時間達(dá)到X1點(diǎn)時，宇宙空間趨近為零，物質(zhì)的密度達(dá)到極大，質(zhì)量和能量趨近于無限大，從而形成新的宇宙大爆炸原點(diǎn)?！霸谟钪嫜莼拿恳粋€周期中，從宇宙原點(diǎn)形成到大爆炸發(fā)生，從宇宙膨脹達(dá)到極大到發(fā)生宇宙坍塌，相對于觀察者和觀察過程來說，都會有一個相對的遲滯期即延遲時間。在宇宙的膨脹階段即每一個周期的前期，表現(xiàn)為增函數(shù)，在宇宙的坍塌階段即每一循環(huán)的后期，表現(xiàn)為減函數(shù)?！ǜ鶕?jù)宇宙演化的這種變化趨勢，我提出了近似的公式，當(dāng)然這個公式還有待進(jìn)一步證明。并指出：“在宇宙演化每一循環(huán)的前期，宇宙演化的時間越長，宇宙的空間就越大，一定宇宙空間包含著的質(zhì)量和能量就越小。在宇宙每一循環(huán)的后期，宇宙演化的時間越長，宇宙的空間就越小，一定宇宙空間包含著的質(zhì)量和能量就越大。宇宙演化的每一循環(huán)，既是時間的循環(huán)，也是空間的循環(huán)，時間和空間是不滅的。宇宙演化的每一循環(huán)，既是質(zhì)量的循環(huán)，也是能量的循環(huán)，質(zhì)量是不滅的，能量是守恒的。宇宙在演化過程中，實(shí)現(xiàn)了時間和空間的統(tǒng)一，實(shí)現(xiàn)了質(zhì)量和能量的統(tǒng)一?！蔽业贸龅慕Y(jié)論是：時間和空間是構(gòu)成宇宙的不同要素，二者既相互聯(lián)系又相互區(qū)別，既相互依存又相互排斥，在宇宙的演化過程中發(fā)揮著不同作用，宇宙是時間的和空間的統(tǒng)一。這就是說，時間和空間是分離的，而不是像愛因斯坦所說的那樣可以混合起來。2007年7月7日，世界各大通訊社都發(fā)了報道稱，美國當(dāng)代理論物理學(xué)家、賓夕法尼亞大學(xué)教授馬丁?波喬瓦爾德建了一個宇宙數(shù)學(xué)模型，經(jīng)過研究后他說：宇宙大爆炸并不是時間的起點(diǎn)，我們的宇宙是前一個宇宙收縮之后，因?yàn)?'反彈〃而再度引發(fā)大爆炸后產(chǎn)生的。我們的宇宙是第二次大爆炸的產(chǎn)物，是再生后的第二代宇宙。顯然，波喬瓦爾德也認(rèn)為時間和空間是分離的。并且這個結(jié)論與我提出的宇宙模型完全一致。2009年1月，美國加利福尼亞大學(xué)伯克利分校的物理學(xué)家彼得?霍扎瓦提出了把時間和空間分開的新理論。''目前看來，這一理論還是可行的：困擾量子引力的無窮大被消除了，理論可導(dǎo)出一個常規(guī)引力子，而且看上去跟一些量子引力的數(shù)值模擬也能吻合起來?！被粼叩睦碚撎岢鲆院?，很快引起國際物理學(xué)界的重視。2009年11月，加拿大安大略省滑鐵盧市圓周理論物理研究所舉辦了一次會議，除加拿大和美國外，還有來自葡萄牙、瑞士、日本、韓國等許多國家的物理學(xué)家，他們聚集一堂，討論霍扎瓦的新理論。加拿大麥吉爾大學(xué)的宇宙學(xué)家羅伯特?布蘭登貝格爾指出：如果霍扎瓦的理論是正確的，宇宙大爆炸就根本不曾發(fā)生過，宇宙只是在反彈。他說：“充滿物質(zhì)的宇宙會收縮到一個很小但有限的體積，然后再反彈后回來，形成我們看到的正在膨脹的宇宙?！ú继m登貝格爾的計算結(jié)果表明，宇宙反彈產(chǎn)生的震蕩與衛(wèi)星探測到的宇宙微波背景輻射相符合，目前他正在尋找能夠把反彈和大爆炸這兩種宇宙模型區(qū)分開來的標(biāo)志。宇宙在空間內(nèi)發(fā)生，在時間內(nèi)演化發(fā)展，時間和空間都具有獨(dú)立性。我在《