對宇宙圖景與自然規(guī)律的探討

劉镕冰

摘 要：對自然規(guī)律的認(rèn)識和探尋，是人類文明不斷進(jìn)步和發(fā)展的基石，從身邊的物理現(xiàn)象到遙遠(yuǎn)的天文觀測，人們通過對已有認(rèn)識的總結(jié)建立相應(yīng)的理論規(guī)律，在實(shí)踐中應(yīng)用并且不斷完善。近代基礎(chǔ)物理的發(fā)展促進(jìn)了人們對于宇宙學(xué)的研究，而關(guān)于宇宙的各種學(xué)說也引發(fā)了大量的討論和爭執(zhí)。真實(shí)的宇宙圖景和自然規(guī)律是什么樣的，而我們與自然又是什么關(guān)系，這將是人類需要不斷探索的問題，也是自然辯證法所研究的重要課題。

關(guān)鍵詞：宇宙圖景；自然規(guī)律

對于生活在地球上的我們而言，天文觀測給我們展示了一個(gè)令人嘆為觀止的宇宙圖景。它們像是受到一股神奇的自然驅(qū)動(dòng)力因而有規(guī)律的運(yùn)行著，我們會(huì)思考自己與自然的關(guān)系，作為自然的一部分，是我們的行為影響自然的演化，還是自然規(guī)律在悄然地決定我們的行為，人類的發(fā)展與自然的演化存在什么樣的內(nèi)在聯(lián)系。

科學(xué)界在已經(jīng)掌握的理論和認(rèn)識基礎(chǔ)上，對宇宙圖景和自然規(guī)律提出了一些學(xué)說和討論，但已有的理論和認(rèn)識并非完善，這些學(xué)說或者假設(shè)則更無法驗(yàn)證，所以本文只是對這些問題進(jìn)行探討。

一、去中心化的歷程

應(yīng)該說人類最初對世界的認(rèn)識是幼稚的，公元2世紀(jì)，托勒密提出地心說。16世紀(jì)哥白尼建立了日心說，通過日心說的建立認(rèn)識到地球只是太陽系內(nèi)普通眾多行星之一，并不帶有宇宙中心這一特性，這是將我們自身去中心化的重要一步。

隨著近代天文學(xué)和物理學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展，我們也逐漸看到，太陽系僅僅是銀河系中一個(gè)普普通通的星系，這進(jìn)一步將太陽從宇宙中心這個(gè)位置去除?，F(xiàn)在我們認(rèn)識到，銀河系、太陽系、地球在整個(gè)宇宙尺度上沒有任何特殊地位，所以人類對于宇宙在宏觀尺度認(rèn)識上的逐漸進(jìn)步，將我們自身的中心化完全去除掉了。那么，如果我們進(jìn)一步加大去中心化的力度，認(rèn)為我們所在的宇宙也處于無足輕重的地位呢？這就可以認(rèn)為我們的宇宙僅僅是眾多宇宙和宇宙群中的普通成員，在托比阿斯·胡阿特的《多重宇宙》中，就向我們展示了這一假想。

對于我們的宇宙中有一些不變的物理定律，如光速（3×108 m/s）、絕對零度（-273.15oC）、電子帶電量（-1.602×10-19C）等等，為什么宇宙中會(huì)有這樣的規(guī)律和這樣的數(shù)字。多重宇宙的理論在這方面給了我們一些思路和啟發(fā)。既然我們知道我們的宇宙中會(huì)出現(xiàn)太陽系這樣的特殊情況，那么聯(lián)想到我們的宇宙是不是也只是眾多宇宙中的一個(gè)特殊情況，也就是說我們宇宙中所有的規(guī)律和特征都只是無窮多宇宙所導(dǎo)致的必然存在，而這些物理規(guī)律和物理常數(shù)其實(shí)僅僅只是我們所在宇宙的規(guī)律。在其他宇宙中，我們現(xiàn)在用到的數(shù)學(xué)公理、物理定律或許都不成立，因此在整個(gè)宇宙集中，通用的規(guī)律或許并不存在。

二、對時(shí)空的認(rèn)識

在經(jīng)典物理學(xué)中，時(shí)空是指時(shí)間和空間，用以描述物體的運(yùn)動(dòng)和相互作用；經(jīng)典物理學(xué)認(rèn)為時(shí)空是相對獨(dú)立的，也是絕對的，空間在各個(gè)方向上均勻延伸，時(shí)間以恒定的速度流逝。相對論的建立改變了人類對絕對時(shí)空的認(rèn)識，愛因斯坦在狹義相對論中展示了時(shí)間和空間各自的相對性，對于不同的慣性參考系，時(shí)間的流逝快慢不是絕對的，空間的度量也不是絕對的。在廣義相對論中，進(jìn)一步展現(xiàn)了引力質(zhì)量與慣性質(zhì)量的關(guān)系，認(rèn)為時(shí)間和空間不是無關(guān)的，時(shí)間和空間相互耦聯(lián)，是描述物體運(yùn)動(dòng)的分量在宏觀維度的體現(xiàn)。

如果我們認(rèn)為時(shí)間和空間都是描述物體運(yùn)動(dòng)的宏觀維度，對于我們所處的三維空間，物體在位置坐標(biāo)上是可以朝正方向和反方向移動(dòng)的，然而時(shí)間坐標(biāo)上卻只能沿著一個(gè)方向移動(dòng)，這可以由熱力學(xué)的熵增原理解釋。我們用熵來表示體系的混沌程度，體系的混沌度越高，則熵值越大，體系的變化必須滿足其熵增的條件。那么是否存在時(shí)間維度上的反方向移動(dòng)呢？要回答這個(gè)問題，就必須追問熵增原理存在的原因，而這目前并沒有答案。假設(shè)熵增原理是由宇宙大爆炸時(shí)刻的初始條件決定的，那么結(jié)合多重宇宙的觀點(diǎn)，眾多宇宙中必然存在一個(gè)宇宙，它的初始條件恰好與熵增原理需要的初始條件相反，這樣，時(shí)間就朝著我們定義的反方向移動(dòng)。這就意味著，或許在某個(gè)宇宙中，正在發(fā)生與我們所在宇宙中的事件完全相反的事件，破鏡重圓、水往高處流也許正在發(fā)生。這其實(shí)也并不難理解，如果我們僅僅把時(shí)間當(dāng)成一個(gè)描述運(yùn)動(dòng)的維度坐標(biāo)，朝著哪個(gè)方向移動(dòng)其實(shí)并不重要，但是有一點(diǎn)應(yīng)該是一致的，如果該宇宙中時(shí)間的宏觀維度只有一維，那么它的移動(dòng)只能沿著一個(gè)方向，而這個(gè)方向由宇宙誕生的初始條件相關(guān)。

是否存在一個(gè)宇宙，在這個(gè)宇宙中，時(shí)間的宏觀維度不是一維，而是二維或者更高維呢？我認(rèn)為這也是可能的，物理學(xué)中有很多物理量和物理規(guī)律都滿足對稱性，既然時(shí)間和空間都是描述物體運(yùn)動(dòng)的宏觀維度，那么時(shí)間也許和空間一樣都多個(gè)維度，那么在這個(gè)宇宙中，會(huì)出現(xiàn)很多奇特的現(xiàn)象，事件的過程會(huì)根據(jù)其初始條件和某個(gè)規(guī)律來選擇一個(gè)時(shí)間路徑，然后事件沿著這個(gè)時(shí)間路徑發(fā)生。

三、我們與自然的關(guān)系

很多時(shí)候，我們認(rèn)為人類不同于其他動(dòng)物，人類正在利用自然資源和自然規(guī)律影響自然的演化，但是如果我們換一個(gè)角度來思考，或許人類到目前為止所經(jīng)歷的所有歷程都是自然規(guī)律導(dǎo)致的必然結(jié)果。

《三體》中也對宇宙中的自然規(guī)律本身提出了思考，書中說到宇宙規(guī)律不是絕對的，而是可以被改變的，其中對光速和時(shí)空維度進(jìn)行了特別的假想，認(rèn)為我們宇宙誕生之初光速是無窮大的，宏觀時(shí)空維度與微觀時(shí)空維度一致，都是十維。這些想象或許有些天馬行空，但給我們提供了一種思路，人與自然的關(guān)系不是相互獨(dú)立的，人類的發(fā)展歷程是自然選擇的一種必然，而反之，人為的影響或許不僅能影響自然環(huán)境和演化進(jìn)程，甚至可以影響到宇宙中最基本的自然規(guī)律。

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