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2007/11/08 23:06:49瀏覽638|回應0|推薦2 | |
~本文入圍「國科會科普寫作獎」 我喜歡和嬰幼兒玩躲貓貓,他在母親懷裡,以為正在和他玩耍的人會在東邊出現,可是沒想到你卻在西邊出現;一會兒他以為人會出現在西邊,可是你卻偏偏在東邊出現。這時他訝異並且驚喜得發出哇哇的尖叫,大聲笑著、蹭著。 嬰幼兒已經有空間的概念,他知道有一個空間,人不是在左邊,就是在右邊;不是在上面,就是在下面。他並且知道,人如果往左邊閃過去,那麼待會兒他就應該在左邊出現,但人經常在超乎他意料的地方冒出來,所以他有很多的新奇。嬰兒睜著鼓碌碌的大眼睛,不斷360度轉著圈子,甚至上下打量,要找出在空間中消失的玩伴,那情形,就好像人類想要尋找在空間中突然失去蹤影的航行器。 一、彎曲的空間 人類心智上認為空間是一個很大的「容器」,並且跟嬰兒一樣,相信空間是平坦、連續的,就好像桌面一樣,直到人類發現,空間竟然跟他玩起躲貓貓。
空間和人類玩的第一個躲貓貓是地球和行星繞行恆星的軌道並非完美的圓形,而是橢圓形,以往的科學家相信,那是因為星球繞行中受到其他引力吸引的緣故。但這個想法終於受到質疑,因為倘使如此,那麼長期以往下來,星球間便應該會因為引力的關係而全部聚集在一塊兒。後來科學家終於證實,橢圓形軌道是因為空間的變形所致!空間在引力的拉曳下變形了,就好像一張原本平坦的紙,被拉扯成峰谷或捲軸那樣。但我們人類只能看到三度空間的樣貌,所以便看成是橢圓形。 而能夠證明空間在引力下變形的證據,便是當科學家觀測天文時發現光在行經重力強大的星體旁時,行進方向並非直線的,而是圓弧的。最明顯的例證當然是光線行經黑洞時,光線不但以圓弧前進,甚至最後也失去了蹤影!同時,科學家甚至因而映證出,空間中存在許多極其微小或不反光、不發光,因而肉眼或光學儀器無法發現的黑暗物質,因為它們存在的引力,使光線前進行進轉向。 同時,人類開始思考,如果空間不是平坦、連續的,那應該是什麼形狀?就這麼舉例吧,一個籃球的表面是一個平面,但也是一個圓弧,它能夠用X和Y軸來表示,X軸就是經度,Y軸就是緯度。但,它不是二維度的平面,而是三維度的平面,同理,我們現在的空間也可能不是三度空間,而是四維度中的空間! 整個宇宙空間極可能是彎曲、圓弧的,下次航行器如果失去蹤影,或許並非被外星人綁架,而只是在空間洋流的波浪或旋窩裡,掉到一個谷底或升到一個峰頂,它在跟我們玩躲貓貓吧,我們需要更多的驚奇。 二、有限但沒有邊緣 牛頓(Isaac Newton)的重力定律暗示,宇宙間的重力早晚會使星球聚集在一起,那麼,是什麼力量使星球之間擺脫重力定律,避免互相「致命的吸引力」,維持現在與將來的平衡?在愛因斯坦(Albert Einstein)提出「相對論」論時,他甚至因而假設了一個維持空間平衡的「宇宙常數」,但這也成為他自承一輩子最大的錯誤。確實,在此之前,每個人都認定宇宙空間應該是固定的,它不會再長大,也不會再縮小,或許可以將它形容成跟奶瓶容器一樣,不管裡面的牛奶(物質)是滿、是空,是多、是少,它就是固定這麼大了。
直到哈伯(Edwin Hubble)運用光波頻率測知所有的星球都在離我們遠去(應該是說,所有的星球都在相互遠離),人類才恍然大悟,原來宇宙空間不是固定大小的,它是漸漸擴大的,空間不是奶瓶,卻像是一個氣球,在不停漲大(或許,嬰兒會比較喜歡一個越來越大,而且裡面都是牛奶的囊袋)。而更令人驚訝的是,這個觀念興起,還只是八、九十年前的事而已,但如今人類就已經前進到宇宙誕生後一秒的境地了! 膨脹的宇宙不禁又使人推測,宇宙是否也是經由一個「胚胎」,長成到現在這個大小?那麼宇宙最早時是如何模樣?最終又將有多大?因此,宇宙是由一個密度無限大、溫度無限高、空間無限小的初始奇異點(Initial Singularity)大爆炸(Big Bomb)而來,而終將「死」於熱能和力量耗盡的熱寂,或黑洞吞噬的說法,便成為學說主流。 但這其實也意味著,宇宙的空間並非無限大(早期人類確實習慣將黑暗的天空盡頭想像成「無限大」的遠),那麼,宇宙空間的起頭在哪裡?盡頭在哪裡?此時,能用更多度空間和來思考的人類,不會再像以前那樣,想像那是斷崖或斷流的時空漩渦,曾極力提倡初始奇異點的霍金(Stephen Hawking)改變了想法,他從量子效應又提出「無邊際條件」(No-Boundary Condition),否認奇異點的存在。 就這麼想吧,籃球渾圓的表面,不管從哪個點出發,不管出發後往哪個方向前進,只要它是直線進行,終點都將是最初的那個起點,並因而永遠做無窮無止的循環——球平面的面積有限,但卻沒有邊緣。如果把空間當成球體來想像,宇宙的空間也極有可能是如此:體積有限,但卻沒有邊緣,愛因斯坦說也說過:「一道光往前直走,最終將會回到起點。」 宇宙空間是否有個起點與終點,或是如哲學思考裡的「終點就是起點」、「永無止境的輪迴」,人類可能無法知道答案,因為人類「觀測」的本身,就是一種介入,破壞量子活動的真實性,並因而產生「測不準」的宿命。 但至少人類已經知道空間雖然沒有邊界但卻是有限的,所以航行器不會消失在沒有盡頭的宇宙空間海洋,哪天當航行器又在失蹤的地點出現時,說不定是它繞行了宇宙一圈回來,就像大人不管暫時躲貓貓到哪裡去了,終究還是會回過頭來再跟嬰兒說一聲:「我在這裡!」一樣。 三、空間的隧道 以往在科幻小說裡,當艦隊要進行遠程的探險或征戰時,它們會加速到光速,然後在光速裡時間停止流動的情況下做「空間跳躍」,因而便可以用最短的時間(甚至時間為零)到達另一個幾千、幾萬光年之外的空間。但這個理論的缺點是,光速中的人雖然時間停止流動,但現實世界的時間卻還是照常流逝,所以越過了幾千光年後,光速中的人雖然以時間等於0的速度到達目的地,但現實世界終究還是已經物換星移了,所以他當時的任務或許已經失效,他當時攜帶的最新武器,也或許已經變成無用武之地的破銅爛鐵了!
但如今這個想法,可望透過一個空間隧道就更容易進行了!在量子力學描述宇宙生成的模型中,出現了可以連結不同初生宇宙的蟲洞(Wormhole)。而在現實宇宙中,也可能到處充滿了量子最小長度(10-33公分)的蟲洞,它可能連結不同的宇宙,也可能連結這個宇宙不同的時空,透過蟲洞,我們好像穿過隧道,更容易從一個山頭到達另一個山頭。 但是這也凸顯另一個問題:我們現在的空間是四維中的三度空間,而且也唯有三度空間才能有穩定的物質結構與能量波動,所以,有意識的生物似乎只能生存在三度空間中。但,蟲洞的世界卻是五維中的四度空間,而當我們越往量子的究竟,同時也是宇宙生成的究竟探索過去時卻發現,「超弦理論」中的空間維度可到九維度甚至二十五維度! 所以,人類如何通過蟲洞這道多維度空間隧道,進行時空之旅似乎是個難題,而這也是那些失蹤的航行器至今尚未回來的原因嗎?它們在這場空間躲貓貓的遊戲裡迷失在它們不諳的多維度空間裡?但我們仍期盼他們會有回來的一天,就像嬰兒總是期盼他的玩伴會再回來一樣,不管他在何時、哪個位置,以什麼形式出現,他總是歡喜的。 到現在我還是喜歡和嬰幼兒玩躲貓貓,但嬰兒總會有長大的一天,那時他會對著天空凝望、沈思,想像太空的最盡頭是什麼?空間的形狀、本質到底是什麼?我似乎也做過同樣的事,但我已經忘了躲貓貓的往事,不過一種很甜蜜,被愛的感覺卻不曾消逝,所以我預先寫下這篇文章,要給嬰兒長大時閱讀,而我也企圖透過變形的空間,嘗試是否能重新看到,當年和我玩躲貓貓的那個人是誰,他是否也預先為我寫了一篇文章?
作者按:本文是科學文章,卻能用來解釋一些宗教理論。道教認為,宇宙生前是一個不可說、不可知的「無極」境界,後轉為「無所有,卻無所不有」的太極,然後再分化為宇宙世界。而一些擺脫陰陽五行限制的高級大仙是可以移動時空的。 佛教說法亦極為類似,他們認為,宇宙是由一個不生不滅、是有非有的如來藏、阿賴耶識,或華藏海世界(以上統稱「種子」或「胎藏」)幻化而成,幻化後的世界有三世、十界、三千大世界。但因這個宇宙是幻化的,所以一些已經擺脫執有的佛菩薩,是可以打破時空假象的。比如「法華經」裡的佛,每根白毫都可顯現三世十方世界出來;而「維摩詰經‧不思議品」:「須彌納芥子,芥子納須彌」,也是打破時空大小相含的境界。 (道教的「無極」是「道」,是一種自然法則;佛教的種子是「心」,是唯心論。但都可用「法」來稱呼。) 以上的世界總源頭、時空挪移的可能性,已被科學證明為真。不過當然,不是一般人就可以隨便移動的了,而有移動能力的人,也會尊崇「法」的定律,不會去移動它了。 ● |
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