书城科普读物现代家庭生活指南丛书:新编世界未解之谜大全
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第27章 破译奇宇宙之谜(2)

如果让您想像一下有着千姿百态的宇宙同时存在于这个世界上,这是不是一件极其有趣的事情呢?也许您会惊讶地说:“可是,只有一个宇宙啊!”看来,“只有一个宇宙”已经作为一种常识深入人心了,要改变它就像在16世纪改变“地心说”一样的困难。不过,仍旧有物理学家们叛逆地提出这样一个问题:难道只有一个宇宙吗?为什么不是有着无穷多个宇宙呢?

提出这个问题可不是那么轻易地,它有着非常复杂的学术背景。

数不尽的精巧和谐之谜

无论目及何处,我们都会吃惊地发现,我们现存的这个宇宙是如此地精巧和谐。

因为宇宙是如此地精巧和谐,在大爆炸最初极热的霎时间,容不得像铁一样的这类物质的存在,接着又迅速变得极冷,容不得足够数量的核反应发生,才造就了今天如太阳般的恒星。

因为太阳系的运动是如此地精巧和谐,地球离太阳不致于太近。使得生命不会被热死,地球离太阳不致于太远,使得生命不会被冻死,生命才终于在地球上诞生。

因为生命的组织是如此地精巧和谐,能从低等生物到高等生物形成一个完美的生物圈,才使得所有生物都能幸存于世上,才造就了高智能的人类。

而在更为精细的原子层面上。人类又发现原子也具有太阳系组织那样精巧和谐的数字规律性。

从遥远辽阔的星系,到原子的极幽深处,我们都能看到一种规律性以及精妙的组织。我们所看到的物质和能量的分布并不是混乱无序的,相反,它们是按照从简单到复杂的有序的结构安排的,从原子到分子,到晶体、生物,到行星系、星团等等,莫不井井有条,按部就班的。而且,物质系统的行为也不是偶然的,随机的,而是有章法、成系统的。

所有这些精巧和谐对人类来说都是一个谜。人类在面对宇宙的难以捉摸的美和精妙时,常常感到一种敬畏和惊奇,于是,最初人们认为一切是上帝设计的。

(第二节)神奇宇宙之谜

宇宙反物质之谜

要想弄明白宇宙中有没有反物质,首先要弄明白什么是反物质。

反物质是和物质相对立的一个概念。众所周知,原子是构成化学元素的最小粒子,它由原子核和电子组成。原子的中心是原子核,原子核由质子和中子组成,电子围绕原子核旋转。原子核里的质子带正电荷,电子带负电荷。从它们的质量看,质子是电子的1840倍,形成了强烈的不对称性。因此,20世纪初有一些科学家就提出疑问,二者相差这么悬殊,会不会存在另外一种粒子,它们的电量相等而极性相反,比如,一个同质子质量相等的粒子,可带的是负电荷,另一个同电子质量相等的粒子,可带的是正电荷。

1928年,英国青年物理学家狄拉克从理论上提出了带正电荷“电子”的可能性。这种粒子,除电荷同电子相反外,其他都一样。1932年,美国物理学家安德逊经过实验,把狄拉克的预言变成了现实。他把一束r射线变成了一对粒子,其中一个是电子,而另一个是同电子质量相同的粒子,带的就是正电荷。1955年,美国物理学家西格雷等人在高能质子同步加速器中,用人工方法获得了反质子,它的质量同质子相等,却带负电荷。1978年8月。欧洲一些物理学家又成功地分离并储存了300个反质子。1979年,美国新墨西哥州立大学的科学家把一个有60层楼高的巨大氦气球,放到离地面35千米的高空,飞行了8小时,捕获了28个质子。从此,人们知道每种粒子都有相应的反粒子。

人们根据反粒子,自然联想到反原子的存在。一个质子和一个带负电荷的电子结构,便形成了原子。那么,一个反质子和一个带正电荷的“电子”结合,不就形成了一个反原子了吗?类推下去,岂不会形成一个反物质世界吗?于是有人认为,宇宙是由等量的物质和反物质构成的。

从理论上看,宇宙中应该存在一个反物质世界。可事实并不这么简单。经研究发现,粒子和反粒子一旦相遇,它们就会“同归于尽”,从而转化成高能量的V光子辐射。可这种光子辐射人们至今还没有发现。在我们地球上很难找到反物质,因为它一旦遇到无处不在的普通物质就会湮灭。

那么,宇宙中存在着反物质吗?存在着一个反物质世界吗?按照对称宇宙学的观点,它们是存在的,这一学派认为,我们所看到的全部河外星系(包括银河系在内),原本不过是个庞大而又稀薄的气体云,由等离子体构成。等离子体既包含粒子,又包含反粒子。当气体云在万有引力作用下开始收缩时,粒子和反粒子接触的机会就多了起来,便产生了湮灭效应,同时释放出巨大能量,收缩的气体云开始膨胀。这就是说,等离子体云的膨胀,是由正、反粒子的湮灭引起的。

按照这种说法推论,在宇宙中的某个地方,一定存在着反物质世界。如果反物质世界真的存在的话,那么,它只有不与物质会合才能存在。可物质和反物质怎样才能不会合呢?为什么宇宙中的反物质会这么少呢?这些都是待解之谜。

宇宙悲剧与人类命运

科学家们早已发现,在地球存在48亿年的历史长河中,地球与宇宙其他天体之间存在着一种不可低估的微妙联系,正是这种联系才周期性地导致了地球上的天灾人祸。天体物理学家通过几代人的探索和潜心研究,终于揭示出宇宙悲剧与人类命运之间的微妙关系链及其引发地球上天灾人祸的天体物理学机理。

对宇宙真相的再认识

人类走过的历史证明,地球人类对宇宙(包括宏观宇宙和微观宇宙)的认识是不断深化和完善的。走过的道路,就像长江黄河从发源地源头泄人大海要经过九曲十八弯一样弯弯曲曲。人们对宇宙和大自然的认识史也绝不是一帆风顺的。有的认识甚至还经过否定之否定的反复过程。人们对太阳系的认识,由地心说到日心说也经过了血与火的考验与洗礼。

到今天,人们对宏大宇宙的认识也经过了由浅入深,由表及里的深化过程。如今对宇宙中的暗物质和反物质的寻找也说明人们认识层次的深化。类星体的发现与观测等也给人们的认识深度提出新的难题。甚至通过UFO研究和飞碟现象,使人们又发现对过去某些天体定律、宇宙物理规律等必须重新审视,甚至爱因斯坦的相对论也将面临新的挑战。在某些三类和四类飞碟杂志中提到爱因斯坦相对论必须修改3次才能接近宇宙真实,那么爱因斯坦相对论究竟要修改哪些内容才能接近真实呢?显然,光速极限问题,物质虚化与质能转换条件问题,显形与隐形世界等问题,都是要重新定义和认识的问题。另外,关于宇宙起源与尺度问题,宇宙模式是什么?是永恒的还是大爆炸形成的?如此众多的问题都要重新审视。还有太阳系是只有九大行星还是有第十颗行星或更多?太阳本身是发光发热的大火球,还是温度十分低的反物质世界?太阳是在进行热核聚变反应,还是在进行反物质的某种链式反应?这些问题都在重新触发着人们的思维神经和大脑。目前,已有人提出了相对应的不少新假说,值得我们去认真思考和对待。比如超光速问题,物体虚化问题,并行宇宙问题,等等。

同样,人们对微观粒子世界的认识也有反复过程。我们在中学时学习物理学和化学的知识,还记得,任何物质的分子都是由原子组成(同种原子或异种原子),形成金属、非金属以及化合物等。而原子是由原子核和电子组成。而原子核则由中子和质子组成,质子带正电,中子不带电。这种认识论,到目前为止,完全被新的研究和理论所代替。就拿原子的组成而言,完全变成了新的理论:原子是由原子核和电子组成,而原子核则是由原子质核和游离中子组成。原子质核中有中子对(由正、负中子组成,显中性)。而游离中子是呈正电荷,而外层电子呈负电荷。那么,原子核的内部结构是什么样子,它是由几个层级核组成的?其组合程序是如何排列的?严格讲,原子结构是由3层级核结构组成的。这里要涉及到3个概念:中子核;原子质核;原子核。下面分别研究这3级核层结构:

(1)中子核——是原子核的中心实体内核。它是由携带核荷的正(负)中子组成的中子对构成的。其核荷表现为0。由若干中子对组合起来的中子核,就成了各类元索原子的中心内核。

(2)原子质核——是由中于核和中子核自旋角动量(表现为弱相互作用)带动的游离中子构成的。中子核外围一定层次轨道上的游离中子各带有一个正核荷,它同质核以外相应层次轨道上带有负核荷的正电子,在核磁作用下互为因果。其核荷表现为。

(3)原子核——是由原子质核和正电子构成的。正电子带有一个负核荷和一个正电荷,其负核荷中和了质核的正核荷,所以,原子核的核荷表现为0。而原子核内一定层次轨道上的正电子,同核外相应轨道上携带有正核荷和负电荷的负电子,在电磁作用下互为因果。所以,原子核的电荷表现为。

以上,就是原子核内部层级结构的组合排列,这一理论与以前的认识完全不同了。

对于粒子世界,电子、中子、光子的组成,中微子等都有了新的解释和研究。

总而言之,不论是对宏观大宇宙,还是对微观小宇宙(包括微观粒子世界和人体微观小宇宙)都存在着一个认识不断深化的过程。甚至有些原来的认识和假说必须推倒,从头进行新的再认识。对于宇宙的起源和尺寸、模式是这样,对于人类起源和结构(指宇宙民族智慧层次和相互联系),对于粒子世界的奥妙和规律以及整个宇宙自然的和谐全息关系,天人合一关系以及诸多神奇现象等都需要进一步的再认识。

宇宙背景辐射意味着什么

晴朗的夜空,繁星闪烁,不禁使人陷入对宇宙的遐想之中。它从何处来,到何处去?宇宙背景辐射或许对此提供了答案。

你知道“宇宙语”吗?

地球上,不同国籍的人在进行信息交流时,常会受到语言和文字的限制。自然,在我们与外星世界交流时,也会受到同样问题的困扰。尤其是当我们企图用电信号向外星世界表达问候时,怎样明明白白地将信息的内涵倾诉呢?

一些科学家想到,应该设计出一种“宇宙语”。早在1896年,数学家和人类学家弗朗西斯·哥尔登就作过这方面的探讨。他指出,在一个发达的文明社会中,数学必定是科学的皇冠。没有数学,也就没有文明。因此,设计数学化的语言,把语言用数学方法表达是最理想的,最易于被外星人所接受的。

1960年,荷兰数学家汉斯·弗洛依登萨尔顺着这一思路,正式设计出一种“宇宙语”。他指出,凡是智慧生物都会懂得1+1=2、2—2=0、1<2、5>3这些基本的数学概念,所以我们有可能设计出一种大家都能明白的数学化的宇宙语言。譬如,我们可以用发射电波的长短传出如下信息:其中点(即短信号)代表数字,1个点为1,两个点为2,3个点则为3,依次类推;1个短破折号(即长信号)代表“等于”,两个长信号则是“加”的意思,尽管这种信号在刚发射时,收听到这种信号的外星人也许不会明白什么意思,但在经过类似信号的大量发射以后,他们终将明白其中所包含的意义,明白上面的信号是2+1—3和4+2=6。当我们再发射……——…的信号时,他们将很快猜度出其中的——是“大于”的意思。再譬如我们再发射以下的一组信号:经过不断重复以后,宇宙收听者将会发现,信号中的长破折号(即最长的信号)的长短与后面的点数相适应。从以前的信号中他们已经明白,点数是数字的表现,单个短破折号是“等于”,于是他们将会明白前面同时出现的信号,表示时间的间隔,也即这一组信号是分别表达时间间隔为4、5、6。当我们再为时间单位秒、分、时设计出一个合理的信号以后,就还可以使他们知道不同的时间单位。诸如此类,经过多次播发以后,外星人就会和我们慢慢地建立起互相交谈的语言来。

这套宇宙语的设计虽然比较周到,但比较复杂。它只适宜在我们与外星人建立联系以后,进行长期的信息交换用,不适合最初的问候。因此,科学家又设计了一种更加简便明了的图像语言。

真的有“平行世界”吗

1958年,布宜诺斯艾利斯的一名律师叫塞拉德·维达尔,他同妻子和两个朋友分乘两辆轿车郊游归来。两个朋友的车走在前面,维达尔和妻子的车紧随其后。走了一会儿,前车司机通过汽车后视镜发现,维达尔和妻子乘坐的汽车不见了。

于是,他的两个朋友决定停下车子等一等。奇怪的是,他们等了好久也没等到。于是,他们驾车又返了回去。然而,令人迷惑不解的是,在行经的路上始终没发现维达尔一家的踪影。无奈,他们又驾车来到维达尔的家中,可是家里连一个人也没有。他们想,维达尔可能抄另一条路了。

两天后,阿根廷领事馆从美国的新墨西哥州打来电话说:“维达尔博士和他的妻子就在我这儿,他们夫妇二人安然无恙。”维达尔博士在谈到他们夫妻俩所发生的事件时向他的朋友和新闻界讲述说,他们是从一次历行5000多公里远的意外旅行中归来的。须知,这正是从布宜诺斯艾利斯到美国新墨西哥州的距离。

维达尔博士详细讲述了他和妻子的这段奇遇;“我们在回城的路上刚刚与朋友们的汽车走散后,我们就觉得突然陷入稠密的大雾之中,我和妻子就在这里失去了知觉。等我们醒来时,我们的汽车却停在一个完全陌生的地方。不过,汽车发动机仍在工作,只是汽车表层的油漆已变成透明的,就好像有人用电焊机的电弧在汽车表面焊过一段时间似的。”

我们还可用这一理论来解释这起事件:一架客机在“迈阿密”航空港塔台的监视屏上意外地失踪了10分钟,然而这架班机却比规定时间提前了10分钟抵达目的地。在这一事件中,我们同各种世界的“时间页章”打上了交道。

可见,有关多维世界的假说是丰富多彩的。科学家们推断,与我们毗邻的世界的形成大概也像我们的世界一样。抑或生活在这个世界的居民的外貌跟我们有些不同,而他们的时间或许还停留在史前状态,也许相反——超前于我们几个世纪……但要知道,这些世界的构成还有可能跟我们的世界截然不同。

许多科学家认为,生命完全能以能量凝聚体的形式存在,而且是完全合乎情理的,齐奥尔科夫斯基指出:“难道你们会认为我工作得如此之慢,以致让人类的演化仍停留在今天水平上的2只手和2条腿等等。不!这太不明智了,演化就是一种向前的运动。人类作为一个统一的演化对象也在不断发展变化。再经过几十亿年的演化,最终将变成光能的统一体形式。”