关于宇宙、空间、时间的终极猜想

引子:

记得曾听师姐说过,一次,她去听一个香港非常知名的生命科学界教授的讲座。在讲座快结束时,主持人向教授提问:“您持续取得如此高的科研成就,请问您有什么秘诀或窍门吗?”

教授若有所思,缓缓说道:“或许是神的指引”。

作为人类物理学界两大擎天泰斗,牛顿和爱因斯坦均在晚年时期涉足神学研究。那么,两位科学巨匠为何要在自己科学事业达到巅峰之时转身研究神学呢?

一. 时间究竟是什么?

千克是质量单位;焦耳是能量单位;千米是距离单位;立方是体积单位;时、分、秒是时间单位。

朋友们,有没有认真思考过,时间究竟是什么?

我们可以简单理解,时间是一个路程/速度单位。

我们可以举一个简单的例子:A点到B点的距离为100公里,张三驾驶速度为50公里/小时的交通工具由A地向B地行驶。则,张三由A地到B地的过程耗时2小时。

我们可以再举一个宏观的例子: 地球绕太阳轨道的周长约为9.4亿公里。地球绕太阳平均公转速度为29.683千米/秒。那么,地球绕太阳公转一周约为365天、8760小时。

二. 时间的起点是哪里?

现代科学理论认为,宇宙起源于138亿年前的一次奇点大爆炸。在宇宙起源的同时,时间也诞生了。那么这就很好解释时间是一个距离/速度单位。也即,从奇点大爆炸开始,空间产生了;物质与物质之间的距离也产生了;随着宇宙空间的膨胀,星体形成,引力产生,光子、射线、电磁波形成,那么也就产生了速度。在距离和速度都具备的条件下,时间就产生了。

三. 时光隧道是否真的存在?

1. 时空的扭曲

时空扭曲是爱因斯坦的一个科学预言。爱因斯坦认为,超大质量物体的存在会扭曲其周围的四维空间(即,时空:三维空间+时间)。

如下图,我们可以简单理解。先建立一个二维平面,可以想想成为一块桌布,随后在桌布中央放置一颗铅球,由于铅球质量较大,那么桌布会向下塌陷,进而将二维平面拉扯成为一个三维漏斗状。


超大质量物体扭曲二维空间

然后,我们可以再将二维平面升维,形成三维结构,也即当一个大质量物体存在时,其对周围的每一个二维平面都会形成如上图所示的塌陷。那么就会形成如下图的状态


超大质量物体扭曲三维空间

通过上面的讲解,许多读者或许会理解超大质量物体扭曲空间的情况。那么,时间是如何被扭曲的呢?

这就要回到文章第一部分的内容。时间是距离/速度单位。

我们可以理想化的简单理解:A、B两个点的直线距离为10万公里,飞行器速度为1万公里每小时。那么,现在假设文浩和一位亲爱的读者敏敏特木尔,驾驶同样的飞行器以1万公里每小时的速度从A点向B点飞行。那么,速度相同,距离相同,理论上说,时间也相同。也即,10个小时后,文浩与读者敏敏特木尔会在B点相遇。那么现在加入变量,在文浩飞行过程中,遇到大质量天体经过,致使空间向内塌缩,原来的10万公里距缩短为5万公里。那么速度不变,距离缩短50%,则时间缩短50%。

但是,从A、B两点之外的宏观空间去看,文浩与读者敏敏特木尔都是从地点A出发,以相同的速度,飞向地点B,并且同时到达。也就是说,在塌缩空间内文浩的5个小时等于非塌缩空间内敏敏特木尔的10个小时。穿越塌缩空间后,从时间维度,文浩经历的5个小时与外界经历的10个小时在时间点上重合。基于此,我们可以设想,若我们期望能够去到未来,那么可以选择一个能够实现100:1压缩的三维空间,进去住上一年,那么,当你从空间出来时,对接的时间点恰好是进入该空间的100年后。

2. 人类是否能够实现超光速飞行?

根据爱因斯坦的相对论理论,只要我们的运动速度超越光速,那么就会发生时光逆转,我们就会进入时间隧道,进而回到过去。然而,同样是根据相对论,任何物质的速度都无法超越光速。

关于物质的速度不可能超过光速的问题,各位读者或许已经明白,也可以查阅资料自行了解。这里,文浩介绍一种简单的,数学+理论的推导过程。方便大家理解。

我们进行一个简单的推导。根据质能方程式 :E=mc^2 和 动量表达式:P=mv。通过代数运算可得: v=Pc^2/E。 由于光速c是常数,我们可以将其看做1。所以,我们可以得出结论。速度与施加在物质上的动量成正比,但与物质自身的能量成反比。也就是说,只要物质的能量E小于动量P,任何物质都可以超越光速。

但是,细心且聪明的你一定看出来了,这根本就是不可能实现的。因为想让一个有质量的物体运动起来,并且是加速运动,那么就必须向这个物质施加超过他自身能量的动量。不是么? 就好比,你希望将一杯50℃的水加热,那么你加热这个动作产生的温度至少要超过50℃。一个道理。

3. 曲率驱动

在著名科幻小说《三体》中,作者刘慈欣描述了人类通过空间扭曲理论,使用曲率驱动器进行超光速飞行的方式。

这是一种理论上可行的方式。

在上面“时空扭曲”中讲到,当超大质量物体经过时,其周围的三维空间会被扭曲而形成塌缩。而若我们穿过塌缩空间时,实质上,距离就缩短了。

我们可以设想一种极端的情况,超大质量物体将空间极致压缩,比例为30万千米比1。也就是说,30万立方千米的三维空间被压缩到1立方米。那么此时,处在这个压缩空间中的你,只要迈一步就会超过光速了。

四. 急速膨胀的宇宙

现代超远距离天体物理观测并不是像大家常规想象那样,使用曲面镜片实现物体放大进行观测。而是通过收集遥远天体发出的各种射线,对其波长、频率等参数进行分析,进而推算出天体属性。

红移是指电磁波由于某种原因导致其波长增加、频率降低,在可见光波段,光谱线向红端移动的现象;而相反的,蓝移是指电磁波由于某种原因导致其波长缩短、频率增高,在可见光波段,光谱线向蓝端移动的现象。


红移现象

1929年,美国天文学家哈勃通过长期观测发现,几乎所有的星体、星云其发出的射线都在逐渐变长,光谱线向红端移动。也就是说,几乎所有的星体都在远离银河系,远离地球。而这一发现也证明了宇宙正在持续膨胀。

五. 董文浩的终极猜想

了解我的人都清楚,我是一个略微狂热的宇宙天体与量子学爱好者,每天除了完成基本的生存行为(比如吃饭、喝水、工作、写代码、写诗、炒股、哄娃、看美女)之外,大部分的时间都在进行宇宙与生命的终极哲学的思考。

以下内容,完全是文浩我凭空遐想而出的,没有任何科学依据和观测、实验数据支撑。并且,我自己虽然是天文爱好者,但自己并非物理学、数学专业出身,所掌握的知识也仅仅是从科普书籍中学到的。因此,以下内容只是作为自己一个想法的阐述和记录。

1. 如果神真的存在,神在做什么?

前阵子,母亲为了哄我家闺女玩,从市场买了9条孔雀鱼,放在一个体积适中的鱼缸里。孩子很是喜欢,经常坐在鱼缸边认真观察小鱼的游动。有时候,我也会陪着孩子一起观察。而每当这个时候,我就会想一个问题。对于鱼来说,它的世界只有鱼缸这般大小,它生存的介质就是这一缸清水。鱼根本感受不到水缸外面的世界,或许他也不知道水缸外面还有另一个世界和空间。

大学时代,有时候会去师姐的实验室。师姐是细胞生物学专业,每天都在实验室培养细胞。有几次,我站在无菌实验室外面,透过窗,看到师姐从一个仪器中取出培养皿,然后用滴管、排枪等工具一系列操作,又把培养皿放到另一个仪器中。听师姐说,那些培养皿里就是细胞。她每天的工作就是将这些细胞分为实验组和对照组,向实验组中添加各种试剂,然后进行观察和比对,记录数据。那个时候,我就会想,对于那些细胞来说,培养皿就是他们的世界,他们无论分裂、凋亡,或是被冻存,都是师姐安排好的。他们存在的价值,就是被观察。如果那些细胞有思想,那么他们一定会认为师姐就是他们的神。

2. 宇宙之外究竟是什么?

对于水缸中的鱼来说,水缸就是它全部的世界;对于实验室中的细胞来说,培养皿就是他全部的世界。如果鱼和细胞有思想,那么他们是否思考过,世界之外是什么?

人类可以饲养鱼来观赏,也可以培养细胞来实验,而鱼与细胞并不知道自己是被饲养,被观察的。那么,我们有没有想过,人类是否也是被饲养或被观察的对象?或许有读者会问,你有什么证据么? 坦白说,我没有任何直接证据。我上面就说过,这个观点,只是一个猜测。

在上面第四部分提到,通过天体红移现象,我们已经证实宇宙正在急速膨胀。并且,宇宙的初始是源于一次奇点的大爆炸。空间、时间、物质由此产生。在上面的第三部分,我们探讨了时空扭曲。通过理论推演证实了,三维空间被压缩时,时间会变慢。

注意,接下来是重点。

既然空间被压缩时,时间会变慢,那么相反的,当空间被拉伸时,时间是否会相应的会变快? 如果这个假设成立,那么人类通过观测发现宇宙正在急速膨胀,是不是意味着人类正生存在一个时间维度加速的三维空间里。换句话说,宇宙之内的人类的时间是快过宇宙之外的(如果存在宇宙之外的话)。

如果以上猜测都成立,那么这一切的安排,是为了什么?

再一次猜测,我想,如果宇宙之外真的存在所谓的“神”,那么,他如此安排,一定是为了观察。

师姐在培养细胞时,会向实验组培养皿中添加一些糖类物质,观察吸收糖分的细胞与对照组细胞是否存在区别。每一次实验的培养周期大约几天时间,无法加快也无法延后,因为细胞分裂十几个小时,甚至几个小时就会发生一次。人类通过几个地球日的观察,可以观察到细胞的一生。通过十几个地球日的观察,可以观察细胞祖孙三代甚至四代、五代。由于细胞培养周期相较于人的一生较短,所以人类等得起,可以一次又一次的实验和观察。实验失败的时间成本也可以承受。

但如果我们换一个实验。我们来观察一个人成功的秘诀。那么,这项实验就需要从一个人儿时开始,一直跟踪观察到成年、中年,甚至老年。由于实验周期长,并且被观察者和观察者又处于同一个时间维度。所以,这一类实验,若想成功获取实验数据和结果,恐怕要持续上百年。

实验越庞大、越宏观,耗费的时间越长。例如,若想观察细胞如何分裂、繁衍,直至进化为灵长类动物,那么这个试验和观察周期恐怕要以百万年计。那么,有什么方法可以提升实验效率,加快实验进度?那么,只有使被实验者加速进化。那么,如何加速进化?在实验者与被实验者生命周期相同或相近的情况下,只有将被实验者的时间拨快。就像电影中按下快进键,那么相同的时间进度下,你可以看到更多电影内容。

那么这样,就完美的解释了为什么人类身处在一个加速膨胀的宇宙中,但却始终无法超越光速,进而逃逸出宇宙之外。

那么最后,再来重新梳理一下我的猜想:假设宇宙之外确实有“神”的存在。而人类只是“神”进行某种试验的实验组或对照组。由于生命繁衍与进化的周期非常漫长,因此,为了加速试验,人类被置入加速膨胀的宇宙中。根据时空扭曲理论,当超大质量物质扭曲空间时,扭曲空间内的时间会变慢。那么相反的,加速膨胀的空间内,时间会变快。因此,人类被置入加速膨胀的宇宙中,是宇宙之外的“神”希望加快实验进度而刻意为之。

六. 后记

可能是自从创业以来,压抑了太久的写作欲望。所以,最近连写三篇文章。将自己内心的想法和观点都写了下来。

前两篇文章耗时六天,而这一片文章仅仅用了一天时间就完成了。或许是因为前两篇文章涉及大量数据,需要查阅和分析数据,耗费了些时间。

文章写完,感觉还是蛮好的,很有成就感。有时候,让我不得不怀疑自己,究竟是写文章更快乐些,还是写代码更快乐些。仔细回想,工作中解bug时确实令我痛苦不堪,但是,每次bug解开,功能实现,自己也是成就感满满。

对于现在的我来说,写作真的是一种奢望。写代码,经营好公司,才是生存当务之急。希望自己能够继续努力,好好创业,争取早日实现“温饱”。当家庭及公司吃喝用度不愁的时候,自己可以静下心来,写几部小说,出一本诗集。用文字去抒发,去赞美,去传承。

最后,还是要再强调一下,以上猜想,只是文浩我的一个猜想,甚至是遐想。只是因为“宇宙膨胀”、“光速极限”等一系列天文学、物理学谜团萦绕在心中,始终百思不得其解。突然有一天大脑中就萌生出这样一个猜想。也仅仅是猜想而已。

今天记录下这个猜想,也期待路过的读者朋友们藏龙卧虎,一起发散探讨。


2021年9月27日




作者:万盟网络_董文浩

链接:https://www.dongwenhao.com/article_detail?article_id=eb5fa85413e39988ebeda09a5489fcc4

来源:董文浩个人博客

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