时空哲学的“康德悖论”

——宇宙膨胀“三种模式”的认识

(1)从宇宙哲学的“对应原理”和“互补原理”出发,我们可以从宇宙大爆炸理论推测多重宇宙的存在,宇宙大爆炸理论证明了一个有限的宇宙,它所对应的一个无限的宇宙就是多重宇宙。暗能量理论和量子泡沫理论是目前解释宇宙大膨胀现象的主流理论,我们可以将多重宇宙理论看成是解释宇宙大膨胀现象的非主流理论。暗能量和量子泡沫理论从我们宇宙的内部因素进行解释,而多重宇宙理论则从我们宇宙的外部因素进行诠释。之所以不能排除多重宇宙的存在引起我们宇宙大膨胀的可能,这是因为如果在我们宇宙的周围环绕着多个宇宙,那么我们的宇宙和多重宇宙之间存在引力的相互作用,宇宙与宇宙、星系与星系的引力作用是一致的,或者所有星系、星体之间的引力作用符合哲学作用论的“等效原理”,万有引力定律、或万有引力规律是哲学作用论“等效原理”在数学上的表达式。除了从宇宙内部的暗能量和量子泡沫因素、宇宙外部的多重宇宙引力因素来解释我们宇宙的大膨胀现象以外,还可以从内部的暗能量、量子泡沫因素和外部的多重宇宙引力因素的“合成作用”来解释宇宙的大膨胀现象。

(2)解释宇宙大膨胀的原因可以归纳为三种模式,第一种模式是主流的暗能量和量子泡沫理论;第二种模式是非主流的多重宇宙理论;第三种模式是将主流的暗能量和量子泡沫理论和非主流的多重宇宙理论相结合的理论。在第一种模式中,暗能量和量子泡沫是解释宇宙大膨胀的单一因素;在第二种模式中,多重宇宙引力是解释宇宙大膨胀的单一要素,而在第三种模式中,暗能量、量子泡沫和多重宇宙引力是解释宇宙大膨胀的合成作用。“第三种模式”是解释宇宙膨胀和加速膨胀的一种科学哲学的新尝试,三种理论模式对宇宙大膨胀的解释符合宇宙哲学原因论的“等效原理”。人类以目前的科学认识水平还不能判定三种模式的哪一种是正确的,如果第一种模式是正确的,那么多重宇宙引力没有对我们宇宙的膨胀产生作用;如果第二种模式是正确的,那么暗能量和量子泡沫没有对我们宇宙的膨胀产生影响,宏观宇宙的暗能量和微观宇宙的量子泡沫都不存在,这就像物理学家在十九世纪末发现“以太”不存在一样,科学家在二十一世纪证明暗能量的存在或不存在和他们在十九世纪证明“以太”的真实性和虚假性符合哲学证明论的“等效原理”。如果第三种模式是正确的,那么在我们宇宙发生的大膨胀既与内在的暗能量和量子泡沫有关,也与外在的多重宇宙引力有关,内在的暗能量“反引力”和外在的多重宇宙引力形成了合力作用,暗能量和量子泡沫在内部“推”,多重宇宙引力在外部“拉”,两种力的叠加作用形成了天文学的“第一奇观”——宇宙的膨胀。

(3)三种解释宇宙膨胀的理论模式不仅解释了宇宙的膨胀,而且解释了宇宙的加速膨胀,三种模式对宇宙加速膨胀的解释符合哲学缘由论的“等效原理”。第一种模式对宇宙加速膨胀的解释与暗能量“存量”的不断增大有关,随着宇宙时空的膨胀,暗能量的密度始终保持不变,暗能量的“增量”随时空的膨胀而不断上升,暗能量“反引力”作用加大的结果造成宇宙时空的加速膨胀。第二种模式对宇宙加速膨胀的解释与多重宇宙引力的作用距离有关,随着宇宙的膨胀,一方面,所有的系外星系不断远离我们的地球和银河系,另一方面,所有的系外星系不断靠近假想的多重宇宙,根据牛顿万有引力定律的含义,越是靠近多重宇宙的星系越是受到多重宇宙引力的更大作用,反之,越是远离多重宇宙的星系越是受到多重宇宙引力的更小作用。宇宙加速膨胀的含义指的是,越是远离我们的系外星系在远离我们的方向上移动的速度越快,反之,越是靠近我们的系外星系在远离我们的方向上移动的速度越慢,多重宇宙引力的大小和系外星系在远离我们方向上移动速度的快慢符合哲学趋向性的“等效原理”,这说明牛顿的万有引力定律能够解释宇宙的加速膨胀。第三种模式对宇宙加速膨胀的解释结合了第一种和第二种模式的特征,促成宇宙加速膨胀的作用力既有不断增强的暗能量,也有不断增大的多重宇宙引力,暗能量的“反引力”和多重宇宙的正引力方向相同,两种力产生了重叠效应。

(4)如果我们的宇宙仅仅发生匀速膨胀,那么宇宙大爆炸带来的惯性作用可以解释宇宙的匀速膨胀,就像可以用太阳系原初星云转动带来的惯性作用来解释地球围绕太阳作匀速转动一样。宇宙大爆炸带来的惯性作用不能解释宇宙的加速膨胀,我们需要寻找惯性力之外的作用力,它们或者存在于我们宇宙的内部,物理学家假想了暗能量、量子泡沫的存在;或者存在于我们宇宙的外部,天文学家假设了多重宇宙的存在,多重宇宙引力对我们宇宙的星系和星系团产生了引力作用,这使得我们宇宙的星系和星系团朝向多重宇宙作加速运动,而系外星系作远离我们的加速运动看起来就像一幅宇宙发生大膨胀的图景。我们的宇宙也许是多重宇宙的一个,多重宇宙的碰撞与合并和星系的碰撞与合并也许相似,这两种碰撞与合并符合哲学类型论的“等效原理”。我们不能以现有的天文观测和天文认识水平来判定我们宇宙和多重宇宙发生碰撞的天文进程,我们能够设想所在宇宙边缘的三种可能性,第一种可能是我们的宇宙边缘抵近了多重宇宙;第二种可能是我们的宇宙边缘和多重宇宙发生了碰撞和合并;第三种可能是我们的宇宙边缘距离多重宇宙还非常遥远,也许需要数十亿、数百亿年的时间,我们的宇宙才能和多重宇宙的边缘发生面对面的冲突和交融。天文学家对最遥远宇宙的认识非常有限,就像他们对最早期宇宙的认识非常不足一样,或者天文学家对最遥远宇宙和对最早宇宙的测不准性、认不准性符合宇宙哲学认识论的“等效原理”。

(5)暗能量和量子泡沫理论对宇宙膨胀“第一种模式”的解释和多重宇宙引力理论对宇宙膨胀“第二种模式”的解释有本质的不同,多数宇宙学家接受暗能量和量子泡沫理论的解释,主要的原因是该理论指明了宇宙膨胀的真实含义:星系原地不动,星系之间的空间发生膨胀,系外星系在远离我们的方向上移动,这不是星系本身产生了运动,而是星系之间的距离随空间的膨胀而增大。少数宇宙学家可能相信多重宇宙引力理论的解释,主要的原因是该理论指明了我们的宇宙和多重宇宙发生碰撞和合并的可能,宇宙膨胀的事实被理解为:时空背景没有发生膨胀,我们宇宙和多重宇宙的星系在宇宙引力作用下拉近相互的距离,这就像银河系和邻居的仙女座星系在星系引力作用下拉近了相互的距离一样。大部分的天文观测成果都支持宇宙时空膨胀的理论,比如:当不考虑宇宙时空的膨胀时,我们宇宙的半径为137亿到138亿光年;当考虑宇宙时空的膨胀时,我们宇宙的半径则为460亿到465亿光年。我们由此发现宇宙学中一个难以克服的“康德悖论”,即:宇宙大爆炸或宇宙大膨胀理论证明了宇宙的有限性,我们从宇宙哲学的“对应原理”推导了多重宇宙的存在,多重宇宙理论说明了宇宙的无限性,然而,宇宙大爆炸理论和天文观测成果证明了我们宇宙时空的形成,而多重宇宙理论说明了时空有一种先在性,在宇宙大爆炸之前就已经存在。或者时空是一种宇宙大爆炸理论预言的“后天存在”,或者时空是一种多重宇宙理论预言的“后天存在”,这种时空哲学的“康德悖论”反映了暗能量和量子泡沫理论“第一种模式”和多重宇宙引力理论“第二种模式”的解释存在的难以调和的冲突。

(邓如山 宇宙学哲学笔记 初稿:2015-2-28 发于:2018-7-30)

时空哲学的“康德悖论”


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