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纵横宇宙(三)

宇观揽胜

2019/06/04   维加斯新闻报
胡昌伟

    小张的话音一落,周围的景物就开始加速变小起来。
    “啊,这样坐着就可以上天啦???”大家一片惊叹声。
    “诸位的身体体积正在以自然对数底e为底数,以时间分钟为指数的速度膨胀。”每个人都听到有种声音在耳边轻柔地说。
    牛顿一听,心想:这个膨胀的增速不得了呀。传说阿基米德与国王下棋,国王输了,他问阿基米德要什么奖赏?阿基米德对国王说:“我只要在棋盘上第一格放一粒米,第二格放二粒,第三格放四粒,第四格放十六粒…按这个逐格加倍的方法,放满整个棋盘就行.”国王以为这要不了多少粮食,就随口答应了。结果国王惨啦: 国际象棋共有64个格子,最后一格要放2的64次方粒米,这是个天文数字。经计算,整个国家的粮仓里的米还远远不够呢!这就是棋盘效应的倍增威力。e大于2,以它为底数的指数,其递增的速度更大于阿基米德的棋盘效应。
    果然,过了5分钟,他们的身体体积就膨胀了100多倍,而第10分钟,则膨胀到了一万多倍,他们个个成了10层楼高的大坐佛。这样的感觉他们都从未体味过,惊喜如电流般激荡着他们的身心。
    大地在收缩,白云在向他们飘来。爱因斯坦伸手揽了巴掌般大(实际上超过足球场的大小)的云朵,抹在脸上,凉凉的,很湿润。大家见状,纷纷仿效,欢声笑语洋溢。
    很快,他们的头部高耸于云层之上。脚下的大地露出了球形的概貌。
    突然,在他们面前,有一道亮光斜著从上往下划过。
    “流星!“众人齐声叫了出来。
    是的,这是流星。它们多数是从彗星等天体上剥离出来的太空尘埃,被地球俘获后,以每秒11-72公里的速度,与大气分子发生剧烈摩擦而燃烧发光,这一般发生在距地面高度为80-120公里的高空中。流星体一般都很小,它们中的大部分在进入大气层后都燃烧、气化殆尽,只有少数大而结构坚实的流星体才能落到地面成为陨石。流星虽小,但每年降落到地球上的天外来客,总品质约有20万吨之巨!
    脚下的地球在加速收缩著,而头顶的月亮越来越近。膨胀到26分钟,月球已飘到人们的眼前,它的大小跟这些人的眼珠差不多。这时,地球已只有网球般大了;太阳也在下方,比地球远了近4百倍,因此,看起来反而比月球小了。
    “哎,天空似乎在变得明亮起来了。”陈子说。
    是的,天空在明亮起来,繁星逐渐被淹没了。
    “我们已经膨胀半个小时了,你们谁能说说天空明亮起来的原因吗?”小张提问。
    “我们的膨胀速度非常快了,可能是光的多普勒效应吧,星星的光谱蓝移,使天空明亮起来。”爱因斯坦不大确定地说。
    “宇宙背景辐射也会发生蓝移,因此整个天空背景都亮起来了。另外还有一种可能:出现了‘光障’。”月弓说。
    “光障?什么意思?”牛顿、爱因斯坦等异口同声问。
    “爱因斯坦先生,您听说过音障吧。”
    “是的,那指的是:当物体的速度达到声速时,空气高度压缩,会出现激波,产生巨大的阻力。——喔,你的意思是,光也有传播媒介,因此达到光速时也会有激波和巨大阻力。是吗?”
    “不错,光的传播媒介是乙太。在物体的速度达到光速时,也会产生乙太的激波。”
天空越来越明亮,在场的各位还都感到身体在不由自主地微微颤抖。最后,上下四周只见一片白茫茫,连太阳光都被它淹没了。
    “唔,我明白了,如果超光速,因果关系也不会颠倒,因为超光速物体前方的过去资讯被激波破坏掉了。”爱因斯坦恍然大悟。
    “是呀,正如超声速不会破坏因果关系,超光速也不会使时光倒流。”
    “可惜啦,什么都看不见,不能继续观光了。”大家纷纷叹息。
    “我们把乙太的效应消除掉吧。”
    小张的话音一落,周围的白光顿时消失,繁星更加密集、明亮。
    “光是乙太传播的,把乙太去除了,光也无法传播了呀。怎么星光依旧呢?”
    “牛顿先生问得好!”小张回答,“乙太是去不掉的,我们只是去除乙太的激波,降低光的频率,以适应大家的视觉习惯。”
    “这样一来,我们看到的星光将比我们出发前看到的星光更早些了吧。”爱因斯坦说。
    “是的,但这些资讯是逆地球方向的,不会产生因果反转。”小张说。
    “月弓先生,依照广义相对论,空间被赋予了物理性质,从这个意义上来说,乙太是存在的。这样的话,不但光是在乙太中传播的,而且量杆和时钟也与乙太有密切的联系,或者说,物理意义上的空间-时间间隔与乙太有关。你说是吗?”
    “说得太好啦!爱因斯坦先生,你再进一步就能够把相对论性效应的物理机制揭示出来了。”
    “但是,我发现,不可认为乙太会具有有品质实物所特有的性质,它也不会由一般的粒子所组成,而且也不可把运动概念用于乙太。因此,产生了困难和矛盾。”
    “爱因斯坦先生,您对乙太的见解相当精辟。乙太是种真空态的介质,它是无所谓品质的,它的运动概念自然与有品质的实物有所区别。至于你所认为的困难和矛盾,关键在于你把时空的概念混淆了。”
    “哦,这怎么说?”爱因斯坦不解地问。
    “在你看来,相对论性时空观是精确的时空观;而牛顿先生的时空观是在低速、弱引力场情况下的一种近似,是吧?实际上,你的相对论性时空观与牛顿先生的绝对时空观是两种不同性质的时空观。绝对时空是与任何物质无关的,真正的时空;而相对论性时空是隔着乙太看世界的结果,是一种物质性的时空。二者的性质完全不同。”月弓对爱因斯坦说。
    “既然绝对时空是真正的时空,那么相对论性时空为什么能够取而代之呢?”牛顿问。
    “问得好!这是理解相对论的一个关键。大家知道,空气、水等等是存在于时空中的介质,声音、光等在其中传播,会随着介质的密度变化而发生折射。乙太也是一种介质,但是,由于它无处不在,又看不见,摸不著,以致被物理学家当成了空间。”
    “这不是张冠李戴吗?”陈子心直口快。
    “非也,物理学是实验科学,能够与实验资料相符的理论才是好的理论。因为实验也是在乙太中进行的,其资料正好能与乙太空间理论相匹配。这个定量性的理论就是相对论。换句话说,虽然相对论所描述的是被乙太‘扭曲’了的时空,但它的理论资料能够与实验资料很好相符,所以是一门很好的定量性的科学。”
    “你的意思是:相对论性四维时空连续统就是乙太?”爱因斯坦疑惑地问。
    “不错,时空必然是处处均匀,各向一致的。绝对时空的均匀性在于时空标准的绝对一致;而相对论性时空的均匀性在于乙太密度的均匀性。如此一来,光速恒定了,但相对论性的时空标准成为可变的了:绝对时空中乙太密度较大的地方,相对论性的量尺较短,时钟也走得较慢。”
    “呵呵,你这样说来,让我茅塞顿开。我的相对论是在几条原理的基础上,经过数学演绎建立起来的,是一种形式化的公理体系;而你的乙太论可以诠释相对论的物理机制,这是一种必要的补充。不错,不错。“爱因斯坦高兴地说,而周围的多数人仍似懂非懂。
    交谈中,有两颗星越来越显眼了。一个在面前,一个在头的斜上方
    “这颗是木星吧。” 开普勒指著面前那颗星说,“上面那个应该是土星了。怎么没看到火星呢?”
    “火星小,刚才大家听爱因斯坦和月弓先生的对话,没注意到。现在它已经落到脚面上去了呢。”小张说。
大家低头一瞧,果然,脚面上有颗显得有点火红色的小星星。
    “在地面上,我们曾经用伽利略先生的望远镜,看到土星有个很大的光环,现在这么近,怎么看不出来呀?”张衡问。
    “我想,是因为我们已膨胀得非常巨大了,脚踩地球,头及木星,土星就相对显得非常微小,而分辨不出它的形状了。”亚里斯多德分析得头头是道。
    “哈哈,我们已到达7重天啦,恒星天就不远了吧。”托勒密说。地心说认为,从地球向外,依次有月球、水星、金星、太阳、火星、木星和土星,再外面是镶嵌著所有恒星的天球——恒星天了。
    “托勒密先生,瞧,在土星外还有两颗行星呢,近的是天王星,再外面的是海王星。在地球上,它们难以用肉眼看到。”爱因斯坦说。
    是的,在土星上方有2颗蓝莹莹的星星,较近的那颗比较大,而较远的那颗更蓝得悦目。
    ”天王星、海王星?它们都是行星?“伽利略说。
    “伽利略先生,其实是你最早在1612年12月28日首度观测并描绘出了海王星。1613年1月27日你又再次对它进行了观测。”
    “哦,你了解得这么清楚,我怎么毫无印象呢?”
    “哈哈,这也怪不得你呀。你第一次观测时,海王星在转向退行的位置,因为刚开始退行时的运动速度还十分微小,以至于第二次观察时你没有察觉出它位置的改变,从而就误认为海王星是一颗恒星了。”爱因斯坦说,”后来,还是运用牛顿先生的力学公式,才发现了作为行星的海王星。“
    “呵,怎么回事?”牛顿感到诧异。
    “海王星的发现过程大体上是这样的:在1821年,布瓦尔(Alexis Bouvard)出版了天王星的轨道表,随后的观测显示出与表中的位置有越来越大的偏差,使得布瓦尔假设有一个摄动体存在。后来,约翰‧柯西‧亚当斯和奥本‧勒维耶运用牛顿力学公式,各自独立完成了海王星位置的推算。但直到1846年9月23日晚间,海王星才被发现,与勒维耶预测的位置相距不到1°,但与亚当斯预测的位置相差10°。这是唯一利用数学预测而不是通过直接观测找到的行星。”
    “牛顿先生的公式厉害呀!”大家纷纷向牛顿竖起了大拇指。
    越过了天王星、海王星后,又有一颗小星星飘落了下来。
    “这也是一颗行星?”托勒密懵了。
    “准确地说,它是一种矮行星,叫冥王星。1930年克莱德‧汤博发现了这颗星,并将其视为第九大行星。但后来,在更远的地带发现了一些品质与冥王星差不多的天体,其中的阋神星的品质甚至比冥王星品质多出27%,因此,当时的国际天文联合会将冥王星移出了行星范围,而将其划为了矮行星。”月弓回答。
海王星以外,天文学上称为柯伊伯带,冥王星处于柯伊伯带的内侧。
     “果然没有天壳,宣夜说有先见之明哪。”张衡感叹著。
     “现在,我们的头已伸出太阳系了吧?”牛顿说。
     “太阳系大着呢。我们的坐姿已高达30多天文单位,哦,1天文单位就是地球与太阳之间的距离。我们的头部伸入了柯伊伯带,这里是哈雷彗星等短周期彗星的发源地。周期大于200年的长周期彗星则来自柯伊伯带外的奥尔特云,那面距太阳50000到100000天文单位。太阳发出的光,要走1年才能到达。不过,我们再过10分钟就可抵达了。”小张介绍说。多数人一头雾水。
     “我记得1光年是6万多天文单位吧?”爱因斯坦说。
     “是的,光走1年的距离,我们40多分钟就可抵达啦。哈哈,这比孙悟空翻筋斗不知要快多少倍!”月弓高兴地说。
     “孙悟空是谁呀?”托勒密问。
     “是我们神话里大闹天宫的猴子,一个筋斗十万八千里。”
     “神猴,神猴,哈哈” 大家笑颜尽开。
天上银河依旧,但与膨胀的人体比较起来,星星都显得太小了,它们粉尘似地或浓或淡连成了一片,分不清星座的形状了。不过也有本来朦胧的星云,如仙女座大星云,大、小麦吉伦星云等等,反而渐渐变得明亮起来。
     “现在我们已经穿过奥尔特云,钻出太阳系啦!在这里,如果有小天体一不小心进入太阳系,它会成为太阳系里的一颗彗星,但它的轨道一般是双曲线,最后又会飞出太阳系。”小张说,“瞧,那面比较亮的一颗星是南门二,其实,它是由三颗星组成的三合星。这是离太阳最近的三颗恒星,相距4光年多一些。现在,我们差不多处于太阳和南 门二中间了。”
是的,大家低头看看太阳,它已经成了跟南门二差不多的恒星。
他们的膨胀线速度每分钟超过了几光年,并继续以时间为指数高速递进。周围的星空已成了一片发光的雾气,有的地方浓些,有的地方淡点。
忽然,前方的星雾瞬间发亮。原来,其中蹦出了一颗明亮的星星。
     “哎,星星也能无中生有?”亚里斯多德非常愕然。他本以为恒星天是始终不变的。
     “这可能是颗客星吧。”张衡说,“在史书《汉书》上记载了:“汉高帝三年七月(西元前204年)有星孛于大角(牧夫座α),旬余乃入。’”
     “是的,这是超新星爆发,一种恒星的涅槃重生。”月弓说,“万物都在变,恒星也不例外。实际上,天上的恒星是大大小小的太阳,只是因为离我们非常遥远而看起来一直不动。其实,所有的恒星不但在运动,而且也在不断地变化。46亿年前,太阳系由一片巨大的宇宙尘埃云在引力的作用下逐步凝聚起来。中心处品质集中度最高,形成了太阳,周围的相继形成了行星、卫星、陨星和其他小型的太阳系天体系统。太阳品质大,内部的压力和温度逐步升高,经过5000万年的累积,中心温度达到一千万开氏度,就开启了核聚变反应,发光发热,成为一个大火球。这样可持续100亿年左右,然后,它内核收缩,外壳膨胀,演变成红巨星,会吞没水星、金星,并反复炸裂,向外抛射物质。比太阳的品质大5倍以上的恒星,最后会在几分之一秒内剧烈爆炸,将其大部分甚至几乎所有物质以可高至十分之一光速的速度向外抛散,并辐射出强烈的激波,使抛出的气体和尘埃构成壳状结构,蟹状星云就是一次超新星爆发的产物。而这些抛射物将孕育新的星体。“
古代宇宙学家们听得目瞪口呆。
     “喔,原来生、老、病、死不是生物才有,万物都在演化哪。”亚里斯多德沉思著说。
     “我们一直处于银河系的银盘里,银盘厚2000光年左右。我们快要钻出去啦。”有声音在大家耳边说。
人马座方向越来越明亮起来。不一会儿,他们的头部伸出了雾濛濛的银盘。放眼望去,景色壮观:银盘如发著柔和光线的云层;银心像高耸云上的“山峰”,光芒万丈。银心四周散布著几十颗星星,它们越靠近银心,密度越大。在上空,星光灿烂,其中大些的呈圆形或椭圆形,一般都像罩着面纱,也有许多呈云雾状。
     “这些天体一定很大很大吧。”张衡推测说。
     “是的,银心附近的星其实是星团,每一颗星团包含上万到千万颗恒星呢;而空中的星星、星云其实都是漩涡状星系,它们由数亿到上万亿恒星组成。我们的银河系有数千亿颗恒星。”月弓说。
     “嗨,自然界真是五彩缤纷,变幻莫测呀。在无比广袤的星系世界,上亿的星星都团集成了一个个漩涡状星系。我想,这用我的万有引力定律很难解释,应该另有作用机制吧。”
     “牛顿先生高见!是的,用唯一的引力机制,难以说明星系、星系团的宇观世界的物质运动。因此,我提出了区间场乙太观,认为乙太在宇宙的不同区间里会有不同的特性,从而会有不同的相互作用;在观世界中,存在着不同于引力场的宇观场的作用。”
随着人体的加速膨胀,又过了10分钟左右,银河系的全貌尽收眼下:它是一个棒旋星系,其耀眼的核心两头伸展,形成了椭球状的短棒,其两端“吐出”的几条星云状旋臂构成了银盘。
很快,有两朵星云从上面飘下来。较近的那一朵很大,直径约银河系的五分之一,但相当松散,极不规则,它是大麦哲伦星云;另一朵比较小,形状也不大规则,是小麦哲伦星云。它们是11个银河系的行星星系中比较大的2个。
膨胀到50分钟时,银河系已经收缩成一朵手掌大小的星云,飘在脚踝旁;而有一朵线度比银河系大将近一倍的星云飘到了大家眼前。早先,它呈纺锤状椭圆形;近看,它是一个比较规则的漩涡星系,比银河系丰满,相当漂亮。这时,天空中星系繁多,它们有的紧紧抱成一团,发出耀眼的光芒;有的勉强牵手组成了松散的星云。而且,以大的星系团为节点,周围的星云、星系等等构成了一种硕大无比的网状结构。

   
 
     图13 银河系

     “眼前的宇宙与生物体的某种组织机构非常相似耶。” 沙利叶惊讶地说。
     是的,下面两者何其相似也!

   
 
     图14 老鼠的脑细胞结构(左),和上亿光年的宇宙结构(右)

     随着人体的不断膨胀,巨大的星系团也渐渐收缩成了点点星光。这些星光有疏有密,但最后浑然一体,上下四周都是白茫茫的一片。
     “眼下看来,物质的分布基本上是均均匀匀的,宇宙学原理是成立的嘛。”爱因斯坦松了口气似地说。
     “不见得吧。也许,再过一会儿,更大的团集现象就会出现了。” 沙利叶期待地说。
     “我想,我们需要换一种‘眼光’才能进一步看清宇宙的真面目。”月弓说。
     “哦,你的意思是——?”爱因斯坦疑惑地看着月弓。
     ”情况是这样的:由于人类生活在引力场区间中,只认识了唯一的场乙太——引力场乙太。电磁场并不是区间场,而是引力场乙太受微观世界的区间场的作用所表现出来的现象。同样,宇观场也不是区间场,而是引力场乙太受宇观区间场的影响所这导致的现象。总之,我们所能探测到的现象都是引力场乙太的种种表现。这就是‘引力场乙太性’的意义。我们用引力场乙太性的‘眼光’看宏观世界,事物相当清晰、直观;而当我们观察微观世界时,就会出现量子性、概率性等特殊现象;同样,用我们的引力场乙太性的眼光去看宇观世界的事物,也将出现难以想像的奇特现象,银河外星系的普遍性红移就是这方面的一种奇特现象吧。现在我们已经身处宇观世界,在这里,引力场的作用已经失去了主导地位。如果我们能够用宇观场乙太性的眼光来观察,一定会与目前所见的大不一样。小张,是吗?“
     “是的,我们已能看到上千亿光年的世界了。是时候换一种眼光,并息一下了。”
小张的话声刚落,大家的四周景象就焕然一新:他们像钻出云海的巨人,下半身深陷一望无际的云雾状光海之中。在上空,散布著大大小小、层层叠叠的无数星云,有圆的,有椭圆形的,有棱角状的,好像一片放飞的灯海,明媚壮观,璀璨祥和。
     “哇,我们到达天庭啦!”牛顿欢呼起来。
     “这里真的像是极乐世界耶!”张衡赞叹著。
     “上面的星云是超星系团吗?”爱因斯坦问。
     “不是,上面的星云其实与我们所处的星海一样,是比超星系团更高一级的宇观团集——星汇。如果把太阳系称为1级团集;那么,由几十个到几十万颗恒星组成的星团为2级团集;星系是第3级团集,星系团是第4级团集;超星系团是第5级团集,而我们已经跨越了千亿光年,把第6级团集的星汇踩在脚下了。我们上空的天体,大多数是离银河系上万亿光年以上的外星汇,它们绝大多数难以被我们在地球上探测到,只有比较近的外星汇能够被捕捉到,那就是20世纪人们所谓的‘类星体’。”
     “啊,它们就是类星体?”月弓大吃一惊,“类星体是20世纪60年代天文学的四大发现之一。当时认为,它们是离地球几十、上百亿光年的一种活动星系核。想不到它们竟是不可思议地比超星系团还大,有上万亿光年之遥。看来,我们当时的“标准烛光”等遥测手段,很不可靠哪。我们那时认为,整个宇宙的半径只130多亿光年,是很可笑的。”月弓说,“喔 对啦,我们现在的眼光是宇观场区间性的,这与引力场区间性的眼光大有区别,二者的时空标准大不一样是吧?”
      “是的。另外,距离越远,宇宙背景辐射、宇观场等对光传播的影响越大,21世纪人类计算天体的红移量、视星等、距离等等方法的误差也就越大了。”小张说,”再上去,对于我们70世纪的人类来说也有许多未知问题。我们这次宇宙观光就到此为止吧。”
     大伙不再膨胀,并转入了收缩。不一会,他们的身体被一团辉光笼罩,好像穿过时空隧道似的,不久就返回了地表。
     “奇妙、有趣,大开眼界!”大家对刚才梦幻般的经历兴奋、激动,久久无法平静。
     “啊嚏——!”也许难得开怀大笑,哥白尼打了一个大喷嚏。
     “宇宙大的更有大,小中仍有小。小张,接下去我们将去微观世界兜风了吧“爱因斯坦对小张说。
     “是啊,微观世界可另有一番风景嚄。“小张说。


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