虚空、天体、以太、旋涡、时空扭曲，真实的宇宙究竟什么样？

文/袁玉刚 图/来自互联网

宇宙是由空间、时间、物质和能量构成的统一体，并处于不断的运动和发展中。中国的古人认为“往古来今谓之宙，四方上下谓之宇。”至于宇宙是有限的还是无限的则仍然存在两种观点即绝对时空和相对时空。

约公元前460年～前370年，古希腊的留基波和德谟克利特提出原子和虚空的概念，认为世界万物包括人的灵魂都由原子这种不可再分割的物质粒子所组成；虚空是原子运动的地方。原子是充满的、坚实的，是“存在”；虚空是空无一物的，是“非存在”。原子在虚空中互相碰撞，形成旋涡运动，从而互相结合形成万物。

公元前3～4百年，亚里士多德认为：自然界中根本不存在虚空，应该处处存在着物质，就设想了一种物质，泛指青天或上层大气。“以太”充满着地球以外的整个宇宙，所有天体在“以太”中围绕地球这个中心，无始无终地做着匀速圆周运动。

两派的观点看起来是矛盾的。但细细分析，又不矛盾。只是留基波和德谟克利特的宇宙比亚里士多德的宇宙大，因此有虚空的位置。

公元一七世纪，笛卡尔创立宇宙演化论，认为没有虚空，空间充满了“以太”这种不可见的、连续的、可压缩的本原物质，用来传递引力。它们围绕太阳并且被太阳拖拽形成旋涡。这些旋涡诞生了太阳系的行星。宇宙中所有恒星都是一个个旋涡中心。物质的质点处于统一的旋涡之中，在运动中分化出土、空气和火三种元素。土形成行星，火则形成太阳和恒星。笛卡尔强调动量恒定是大小不同物质元素的内在固有属性，批评伽利略关于自由下落的提法，指出落体运动的原因是旋涡的吸引作用。这是天体运动原因的第一个动力学解释，因此在西方特别是法国受到广泛的尊崇。需要指出：笛卡尔的以太旋涡理论没有阐明旋涡的生成、发展和消亡的原因，更没有阐述太空旋涡与地球上的旋涡的不同，只是指出了这种现象，没有探讨太阳、地球究竟怎样生成的。

1687年7月，牛顿出版了《自然哲学的数学原理》，继承、发展了留基波和德谟克利特提出的虚空理论，提出绝对空间、绝对时间的观念，认为整个宇宙是在一个绝对静止的空间和绝对的时间流动中运行的，又设想一切行星都是在某种外来的“第一推动力”作用下才开始运动的。牛顿对科学的贡献非常巨大。三大运动定律和具有超距作用的引力定律更是巅峰之作。由此可见，牛顿的宇宙观超越了笛卡尔。可惜的是，牛顿没有发现引力的来源和第一推动力，又无力阻止崇拜者“引力是物质固有的属性”的说辞，只好说“至于这种动因是物质的抑或是非物质的，我只能留待读者去思考。”

思考的读者可多了。结果，一些科学家在引力定律的前面加上了“宇宙的”一词。中国的崇拜者干脆就叫“万有”引力定律。

引力定律取得了巨大的成功。

公元19世纪初，法国天文学家拉普拉斯提出了“场”的概念，认为一个质量产生“场”，另一个质量则把这种场感受为一个作用于它身上的力，部分解决了“超距作用”的问题。

公元19世纪60年代， 麦克斯韦把“以太”当做光、电、磁的共同载体而创建了电磁理论，得出了光速是宇宙中最大速度的结论，极大地促进了科学技术的发展。“以太”风光无限。

然而，天有不测风云。1886年，迈克尔逊、莫雷进行了一次物理史上最有名的最精密的“失败的实验”，否定了“以太”这根支撑着经典物理学大厦的梁柱的存在。因而轰动了物理界。

科学实验否定了“以太”，按理，留基波和德谟克利特的虚空学说和牛顿的绝对空间、绝对时间观点应该是胜利了。然而，没有。

公元二〇世纪初，不相信“万有”和绝对时空的爱因斯坦提出狭义相对论和广义相对论，认为时空被大质量物体扭曲了，形成了一个场。物质实际上在扭曲的空间里运动，不是那个大质量物体的万有引力的吸引。就像一块悬空的扁平橡胶板上放上了一个保龄球，胶板自然会因承受保龄球的质量而扭曲。扭曲的时空就是重力场。如果再放入滚石，就会向弯曲的中央绕转。当然，场是物质的，具有许多物质的属性。

图1 相对论时空扭曲图

相对论用场代替了以太和虚空，包括笛卡尔的旋涡，可谓集大成者。那个时空扭曲图分明就是一个旋涡图。如果把两个旋向相反的旋涡面对面合在一起，就是行星、恒星、星系的三维立体图。各种物体、力和运动就都在里面了。

图2 旋涡图

2011年5月4日，美国航天航空局宣布：引力探测器B检测到地球周围的空间、时间似乎会扭曲。我们正处于旋涡中。他们又说：这是首次直接测量到并证实旋转天体例如地球会使由三维空间和四维时间构成的时空结构产生扭曲。越靠近地球，扭曲现象越明显。

图3 地球附近的时空扭曲图

美国航天航空局为什么不大胆地向前迈出一步，直接宣布：地球就位于一个旋涡中心。与其躲躲闪闪，欲语还休，不如干脆承认地球就是在一个旋涡中诞生和演化的。

相对论取得了巨大的成功。只是，还有许多科学家没有完全理解爱因斯坦的思想，没有放弃“万有”，以致于演绎出恒星在原子的万有引力吸引下坍缩成几乎全由中子组成的中子星、几乎全由夸克组成的夸克星、质量无限大体积无限小引力无限大的黑洞。

图4 第一张黑洞照片

目前占据科学界主流地位的是大爆炸理论所描述的有限的宇宙观。有些科学家还提出宇宙有可能是球形的。

图5 球形宇宙图

尽管许多科学家们坚持相对时空观，但宇宙正在膨胀。宇宙之外当然就是虚空了，不管还有没有另外的平行宇宙。如果没有虚空或者绝对时空，科学家自己怎么能够存在，并且还能走来走去？

捋一捋思路，给个小结：物质的宇宙是有限的，并且应该是球形的，只是绝大部分物质都在那个扭曲的旋涡面上。旋涡里有六种物质形态、四种力，就是没有鬼魂和神仙。物质在旋涡力的作用下粉墨登场，时聚时散，演出一幕幕惊心动魄、精彩纷呈的活报剧。当然，这个球形的宇宙也在绝对时空里漂移、膨胀，直至热寂。

图6 星系图

参考文献：袁玉刚著《旋涡里的宇宙》，甘肃科技出版社2008年出版