“存在与虚无”的非均衡性

在我们可观测的宇宙中存在物质和反物质比例的失衡,在宇宙诞生的开端,如果在“宇宙孵化器”产生了相同数量的物质和反物质,那么由于物质和反物质发生相互的湮灭作用,物质的原子结构和宇宙的星系结构不可能在粒子核合成和分子气体引力的作用下形成。现有的量子力学理论不能很好地解释:为什么在宇宙诞生的时刻物质粒子比反物质粒子的比例多出了0,01%、或0.001%。科学家不能以量子场论和弦理论为基础,解释宇宙之初物质和反物质数量微小的不平衡机制,他们假设了微小的比例差异对应多出的巨量物质粒子,在物质和反物质湮灭中遗留、或剩余的物质粒子组成了宇宙的万事万物,“你和我”、一花一草、一景一物皆是“宇宙大毁灭”的幸存者。如果我们将宇宙最初发生的物质和反物质的湮灭过程称之为“宇宙大毁灭理论”,那么“宇宙大爆炸理论”和“宇宙大毁灭理论”符合哲学物质和星系生存论的“等效原理”,相比较而言,宇宙大爆炸理论有更多的证据,它是“家喻户晓”的通俗理论,而宇宙大毁灭理论有更严密的逻辑,它是一种科学家“不言而喻”的主流理论。

原子结构和太阳系一类的恒星结构存在惊人的相似性,我们可以将原子结构看成是原子的“太阳系结构”或“行星系结构”;将太阳系或恒星系结构看成星系或宇宙的“原子结构”。物质和能量在宇宙大尺度上的分布十分均匀,这种均匀性被称为“宇宙学原理”,爱因斯坦运用这一原理建立了广义相对论的场方程。物质和能量在原子和恒星系尺度上的分布却极不均匀,原子核只有原子尺寸的十万分之一,它的质量却占到整个原子的大约99.98%。太阳是太阳系的中心天体,太阳系的八大行星、小行星、流星和彗星,星云和尘埃围绕太阳公转,就像电子围绕原子核旋转一样,太阳系的直径大约为1光年,太阳的直径大约为139万2千公里,太阳系的直径相当于太阳的六百八十万倍,而太阳的质量占到了整个太阳系的99.85%,太阳系内比原子内的物质分布更不均匀。原子核质量在原子的占比和太阳质量在太阳系的占比十分接近,或者说原子核质量的占比相当于太阳系中的太阳,太阳质量的占比相当于原子中的原子核。原子和恒星系内物质分布的不均匀性符合哲学失衡论的“等效原理”。原子由原子核和电子组成,原子核由质子和中子组成,电子的质量为9.109×10负31次方千克,而质子和中子的质量分别是电子的1836倍和1839倍。

“存在与虚无”的非均衡性

我们将原子和太阳系结构惊人的相似性描述为形式上的等效关系,电子围绕原子核的运转就像太阳系的八大行星围绕太阳运转,这种“巧夺天工”的自然安排难以解释,量子场论和弦理论,经典力学和广义相对论不能完全揭示原子和恒星系的神秘联系。原子尺度的绝对值很小,它的直径大约为10的负10次方米,原子核尺度的绝对值更小,它的直径大约为10的负14到负15次方,原子核的直径只有原子直径的十万分之一,原子核的体积只有原子体积的几千亿分之一,我们可以看出原子内部的空间巨大,电子在距离原子核“十分遥远”的位置“自由自在”地运转,原子内部实际上是巨大的“空洞”。我们将原子的尺度放大,用比例尺放大的“等效原理”来形象地描述原子内部的“空空荡荡”,如果将原子核尺度按比例放大到一个足球的大小,那么距离它最近的电子将在一公里之外的轨道上运转。既然原子内部空旷无比,而原子的数量“密密麻麻”,比如:一滴水含有大约5×10的21次方个、或5000亿亿个原子,那么像水一样的物质为什么不能压缩到很小的体积?卢瑟福的经典原子模型不能解释原子的稳定性问题,波尔量子化的原子模型以核外电子的能级结构解释了原子结构的稳定,波尔学派的波恩、海森堡、泡利、狄拉克等科学家对波尔的量子化原子模型进行了改进。

太阳系内部空旷无比,我们将太阳系尺度缩小,用比例尺缩小的“等效原理”来描述太阳系内部的“一片空旷”,如果将一个边长100米的正方体来缩放“庞然大物”的太阳系,那么太阳的尺度只有1毫米,这相当于一根头发丝直径的十分之一,在当太阳系缩小到100米边长的正方体时,我们将看不到太阳系内的所有天体,看不到太阳,也看不到地球,地球相当于太阳体积的130万分之一。太阳系是个空旷的“圆球”,天文学家不能精确划定它的范围,太阳系的最外层是含有不少活跃彗星的云团,太阳系球体的半径大约为1光年,从太阳能够控制的引力范围来测算,太阳系的半径大约为2光年。从太阳到太阳系边缘的云团,太阳系内的“空旷度”随之增大,一个天文单位为地球到太阳的距离,大约为1.5亿公里,最近的水星距离太阳为0.39个天文单位;“第九大行星”——冥王星距离太阳为39.2个天文单位;柯伊伯带距离太阳为89.2个天文单位,太阳风遇到最远的星际介质距离太阳大约122个天文单位,太阳系边缘的奥尔特云距离太阳为10万多个天文单位,相当于一光年的距离。从太阳系中心到边缘发生了物质密度递减的规律。地球到火星的距离与两大行星的公转周期有关,最近时为5600万千米,最远时为3.2亿千米,“洞察者号”火星探测器在今年的5月5日发射升空,经过近7个月时间的漫长飞行抵达了火星。

“存在与虚无”的非均衡性

原子、黑洞和恒星系内物质分布的不均匀性是一致的,科学家从宇宙空间物质分布的非均匀性得到启发,也许在极早期宇宙中有些区域的物质密度高,有些区域的物质密度低,某种未知的量子涨落机制导致了物质密度的“高低起落”,“量子宇宙”和宏观宇宙的物质密度变化符合哲学同向论的“等效原理”,如果没有在“量子宇宙”中物质密度随机分布的差异,那么宏观宇宙在绝对均衡的密度环境不能形成恒星和星系,星系和宇宙空洞。在宇宙大尺度的“丝带结构”中,恒星和星系、尘埃和热气体物质沿网状的“丝带”密集分布,宇宙“丝带”围合成远大于星系体积的空洞,天文学家估计,宇宙空洞占到整个可观测宇宙体积的80%,随着宇宙的加速膨胀,星系物质所占的空间不断减少,而宇宙空洞的体积不断增大。宇宙呈现一种丝状海绵结构,宇宙空洞的数量多到难以估算的程度。天文学家认为,银河系位于一个宇宙空洞的附近,他们利用计算机模拟和大型巡天望远镜收集的数据来估算这个空洞的大小,它的半径大约为10亿光年,这个与银河系“相依相伴”的空洞硕大无比,它是我们已知的宇宙中最大的一个。斯隆数字巡天项目的天文学家相信,宇宙中大多数空洞的半径在9000万到4.5亿光年之间。大大小小的宇宙空洞不是空无一物的“虚空”,在一些宇宙空洞中分布了稀少的行星和恒星,星系和星系团,即使是“空空如也”的虚空也充斥了粒子和宇宙射线的活动,大量的尘埃、冷热气体物质聚集在星系空间和宇宙空洞之中。

“存在与虚无”或“物质与空间”的不均匀分布是原子和宇宙结构最显著的特征。在微观尺度的原子中,物质集中在原子核上;在宏观尺度的黑洞和太阳系一类的恒星系中,物质集中在“黑洞奇点”和太阳一类的恒星;而在超大尺度的宇宙结构中,恒星和星系的物质、能量集中在丝状海绵体的“丝带”上。物质和能量在原子、黑洞和星系、宇宙大尺度结构的集中分布符合哲学非均衡论的“等效原理”,同样,原子、黑洞和星系、宇宙大尺度内的空心化符合哲学空虚论的“等效原理”。自然的虚无程度大于存在,宇宙的空间体积大于物质,这种宇宙结构的存在是现有的量子和宇宙理论所不能彻底解释的问题,宇宙暗能量大于宇宙的物质引力,这可能解释了其中的原因,然而,宇宙物理学家目前不能说明暗能量与引力“对称性破缺”的原因。

“存在与虚无”的非均衡性

(宇哲手稿:邓如山

时间:2018-12-20)


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