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縱橫宇宙(三)

宇觀攬勝

2019/06/04   維加斯新聞報
胡昌偉

    小張的話音一落，周圍的景物就開始加速變小起來。
    “啊，這樣坐著就可以上天啦？？？”大家一片驚歎聲。
    “諸位的身體體積正在以自然對數底e為底數，以時間分鐘為指數的速度膨脹。”每個人都聽到有種聲音在耳邊輕柔地說。
    牛頓一聽，心想：這個膨脹的增速不得了呀。傳說阿基米德與國王下棋，國王輸了，他問阿基米德要什麼獎賞？阿基米德對國王說：“我只要在棋盤上第一格放一粒米，第二格放二粒，第三格放四粒，第四格放十六粒…按這個逐格加倍的方法，放滿整個棋盤就行．”國王以為這要不了多少糧食，就隨口答應了。結果國王慘啦: 國際象棋共有64個格子，最後一格要放2的64次方粒米，這是個天文數字。經計算，整個國家的糧倉裡的米還遠遠不夠呢！這就是棋盤效應的倍增威力。e大於2，以它為底數的指數，其遞增的速度更大於阿基米德的棋盤效應。
    果然，過了5分鐘，他們的身體體積就膨脹了100多倍，而第10分鐘，則膨脹到了一萬多倍，他們個個成了10層樓高的大坐佛。這樣的感覺他們都從未體味過，驚喜如電流般激蕩著他們的身心。
    大地在收縮，白雲在向他們飄來。愛因斯坦伸手攬了巴掌般大（實際上超過足球場的大小）的雲朵，抹在臉上，涼涼的，很濕潤。大家見狀，紛紛仿效，歡聲笑語洋溢。
    很快，他們的頭部高聳於雲層之上。腳下的大地露出了球形的概貌。
    突然，在他們面前，有一道亮光斜著從上往下劃過。
    “流星！“眾人齊聲叫了出來。
    是的，這是流星。它們多數是從彗星等天體上剝離出來的太空塵埃，被地球俘獲後，以每秒11－72公里的速度，與大氣分子發生劇烈摩擦而燃燒發光，這一般發生在距地面高度為80－120公里的高空中。流星體一般都很小，它們中的大部分在進入大氣層後都燃燒、氣化殆盡，只有少數大而結構堅實的流星體才能落到地面成為隕石。流星雖小，但每年降落到地球上的天外來客，總品質約有20萬噸之巨！
    腳下的地球在加速收縮著，而頭頂的月亮越來越近。膨脹到26分鐘，月球已飄到人們的眼前，它的大小跟這些人的眼珠差不多。這時，地球已只有網球般大了；太陽也在下方，比地球遠了近4百倍，因此，看起來反而比月球小了。
    “哎，天空似乎在變得明亮起來了。”陳子說。
    是的，天空在明亮起來，繁星逐漸被淹沒了。
    “我們已經膨脹半個小時了，你們誰能說說天空明亮起來的原因嗎？”小張提問。
    “我們的膨脹速度非常快了，可能是光的多普勒效應吧，星星的光譜藍移，使天空明亮起來。”愛因斯坦不大確定地說。
    “宇宙背景輻射也會發生藍移，因此整個天空背景都亮起來了。另外還有一種可能：出現了‘光障’。”月弓說。
    “光障？什麼意思？”牛頓、愛因斯坦等異口同聲問。
    “愛因斯坦先生，您聽說過音障吧。”
    “是的，那指的是：當物體的速度達到聲速時，空氣高度壓縮，會出現激波，產生巨大的阻力。——喔，你的意思是，光也有傳播媒介，因此達到光速時也會有激波和巨大阻力。是嗎？”
    “不錯，光的傳播媒介是乙太。在物體的速度達到光速時，也會產生乙太的激波。”
天空越來越明亮，在場的各位還都感到身體在不由自主地微微顫抖。最後，上下四周只見一片白茫茫，連太陽光都被它淹沒了。
    “唔，我明白了，如果超光速，因果關係也不會顛倒，因為超光速物體前方的過去資訊被激波破壞掉了。”愛因斯坦恍然大悟。
    “是呀，正如超聲速不會破壞因果關係，超光速也不會使時光倒流。”
    “可惜啦，什麼都看不見，不能繼續觀光了。”大家紛紛歎息。
    “我們把乙太的效應消除掉吧。”
    小張的話音一落，周圍的白光頓時消失，繁星更加密集、明亮。
    “光是乙太傳播的，把乙太去除了，光也無法傳播了呀。怎麼星光依舊呢？”
    “牛頓先生問得好！”小張回答，“乙太是去不掉的，我們只是去除乙太的激波，降低光的頻率，以適應大家的視覺習慣。”
    “這樣一來，我們看到的星光將比我們出發前看到的星光更早些了吧。”愛因斯坦說。
    “是的，但這些資訊是逆地球方向的，不會產生因果反轉。”小張說。
    “月弓先生，依照廣義相對論，空間被賦予了物理性質，從這個意義上來說，乙太是存在的。這樣的話，不但光是在乙太中傳播的，而且量杆和時鐘也與乙太有密切的聯繫，或者說，物理意義上的空間-時間間隔與乙太有關。你說是嗎？”
    “說得太好啦！愛因斯坦先生，你再進一步就能夠把相對論性效應的物理機制揭示出來了。”
    “但是，我發現，不可認為乙太會具有有品質實物所特有的性質，它也不會由一般的粒子所組成，而且也不可把運動概念用於乙太。因此，產生了困難和矛盾。”
    “愛因斯坦先生，您對乙太的見解相當精闢。乙太是種真空態的介質，它是無所謂品質的，它的運動概念自然與有品質的實物有所區別。至於你所認為的困難和矛盾，關鍵在於你把時空的概念混淆了。”
    “哦，這怎麼說？”愛因斯坦不解地問。
    “在你看來，相對論性時空觀是精確的時空觀；而牛頓先生的時空觀是在低速、弱引力場情況下的一種近似，是吧？實際上，你的相對論性時空觀與牛頓先生的絕對時空觀是兩種不同性質的時空觀。絕對時空是與任何物質無關的，真正的時空；而相對論性時空是隔著乙太看世界的結果，是一種物質性的時空。二者的性質完全不同。”月弓對愛因斯坦說。
    “既然絕對時空是真正的時空，那麼相對論性時空為什麼能夠取而代之呢？”牛頓問。
    “問得好！這是理解相對論的一個關鍵。大家知道，空氣、水等等是存在于時空中的介質，聲音、光等在其中傳播，會隨著介質的密度變化而發生折射。乙太也是一種介質，但是，由於它無處不在，又看不見，摸不著，以致被物理學家當成了空間。”
    “這不是張冠李戴嗎？”陳子心直口快。
    “非也，物理學是實驗科學，能夠與實驗資料相符的理論才是好的理論。因為實驗也是在乙太中進行的，其資料正好能與乙太空間理論相匹配。這個定量性的理論就是相對論。換句話說，雖然相對論所描述的是被乙太‘扭曲’了的時空，但它的理論資料能夠與實驗資料很好相符，所以是一門很好的定量性的科學。”
    “你的意思是：相對論性四維時空連續統就是乙太？”愛因斯坦疑惑地問。
    “不錯，時空必然是處處均勻，各向一致的。絕對時空的均勻性在於時空標準的絕對一致；而相對論性時空的均勻性在於乙太密度的均勻性。如此一來，光速恒定了，但相對論性的時空標準成為可變的了：絕對時空中乙太密度較大的地方，相對論性的量尺較短，時鐘也走得較慢。”
    “呵呵，你這樣說來，讓我茅塞頓開。我的相對論是在幾條原理的基礎上，經過數學演繹建立起來的，是一種形式化的公理體系；而你的乙太論可以詮釋相對論的物理機制，這是一種必要的補充。不錯，不錯。“愛因斯坦高興地說，而周圍的多數人仍似懂非懂。
    交談中，有兩顆星越來越顯眼了。一個在面前，一個在頭的斜上方
    “這顆是木星吧。” 開普勒指著面前那顆星說，“上面那個應該是土星了。怎麼沒看到火星呢？”
    “火星小，剛才大家聽愛因斯坦和月弓先生的對話，沒注意到。現在它已經落到腳面上去了呢。”小張說。
大家低頭一瞧，果然，腳面上有顆顯得有點火紅色的小星星。
    “在地面上，我們曾經用伽利略先生的望遠鏡，看到土星有個很大的光環，現在這麼近，怎麼看不出來呀?”張衡問。
    “我想，是因為我們已膨脹得非常巨大了，腳踩地球，頭及木星，土星就相對顯得非常微小，而分辨不出它的形狀了。”亞里斯多德分析得頭頭是道。
    “哈哈，我們已到達7重天啦，恒星天就不遠了吧。”托勒密說。地心說認為，從地球向外，依次有月球、水星、金星、太陽、火星、木星和土星，再外面是鑲嵌著所有恒星的天球——恒星天了。
    “托勒密先生，瞧，在土星外還有兩顆行星呢，近的是天王星，再外面的是海王星。在地球上，它們難以用肉眼看到。”愛因斯坦說。
    是的，在土星上方有2顆藍瑩瑩的星星，較近的那顆比較大，而較遠的那顆更藍得悅目。
    ”天王星、海王星？它們都是行星？“伽利略說。
    “伽利略先生，其實是你最早在1612年12月28日首度觀測並描繪出了海王星。1613年1月27日你又再次對它進行了觀測。”
    “哦，你瞭解得這麼清楚，我怎麼毫無印象呢？”
    “哈哈，這也怪不得你呀。你第一次觀測時，海王星在轉向退行的位置，因為剛開始退行時的運動速度還十分微小，以至於第二次觀察時你沒有察覺出它位置的改變，從而就誤認為海王星是一顆恒星了。”愛因斯坦說，”後來，還是運用牛頓先生的力學公式，才發現了作為行星的海王星。“
    “呵，怎麼回事？”牛頓感到詫異。
    “海王星的發現過程大體上是這樣的：在1821年，布瓦爾（Alexis Bouvard）出版了天王星的軌道表，隨後的觀測顯示出與表中的位置有越來越大的偏差，使得布瓦爾假設有一個攝動體存在。後來，約翰‧柯西‧亞當斯和奧本‧勒維耶運用牛頓力學公式，各自獨立完成了海王星位置的推算。但直到1846年9月23日晚間，海王星才被發現，與勒維耶預測的位置相距不到1°，但與亞當斯預測的位置相差10°。這是唯一利用數學預測而不是通過直接觀測找到的行星。”
    “牛頓先生的公式厲害呀！”大家紛紛向牛頓豎起了大拇指。
    越過了天王星、海王星後，又有一顆小星星飄落了下來。
    “這也是一顆行星？”托勒密懵了。
    “準確地說，它是一種矮行星，叫冥王星。1930年克萊德‧湯博發現了這顆星，並將其視為第九大行星。但後來，在更遠的地帶發現了一些品質與冥王星差不多的天體，其中的鬩神星的品質甚至比冥王星品質多出27%，因此，當時的國際天文聯合會將冥王星移出了行星範圍，而將其劃為了矮行星。”月弓回答。
海王星以外，天文學上稱為柯伊伯帶，冥王星處於柯伊伯帶的內側。
     “果然沒有天殼，宣夜說有先見之明哪。”張衡感歎著。
     “現在，我們的頭已伸出太陽系了吧？”牛頓說。
     “太陽系大著呢。我們的坐姿已高達30多天文單位，哦，1天文單位就是地球與太陽之間的距離。我們的頭部伸入了柯伊伯帶，這裡是哈雷彗星等短週期彗星的發源地。週期大於200年的長週期彗星則來自柯伊伯帶外的奧爾特雲，那面距太陽50000到100000天文單位。太陽發出的光，要走1年才能到達。不過，我們再過10分鐘就可抵達了。”小張介紹說。多數人一頭霧水。
     “我記得1光年是6萬多天文單位吧?”愛因斯坦說。
     “是的，光走1年的距離，我們40多分鐘就可抵達啦。哈哈，這比孫悟空翻筋斗不知要快多少倍！”月弓高興地說。
     “孫悟空是誰呀？”托勒密問。
     “是我們神話裡大鬧天宮的猴子，一個筋斗十萬八千里。”
     “神猴，神猴，哈哈” 大家笑顏盡開。
天上銀河依舊，但與膨脹的人體比較起來，星星都顯得太小了，它們粉塵似地或濃或淡連成了一片，分不清星座的形狀了。不過也有本來朦朧的星雲，如仙女座大星雲，大、小麥吉倫星雲等等，反而漸漸變得明亮起來。
     “現在我們已經穿過奧爾特雲，鑽出太陽系啦！在這裡，如果有小天體一不小心進入太陽系，它會成為太陽系裡的一顆彗星，但它的軌道一般是雙曲線，最後又會飛出太陽系。”小張說，“瞧，那面比較亮的一顆星是南門二，其實，它是由三顆星組成的三合星。這是離太陽最近的三顆恒星，相距4光年多一些。現在，我們差不多處於太陽和南 門二中間了。”
是的，大家低頭看看太陽，它已經成了跟南門二差不多的恒星。
他們的膨脹線速度每分鐘超過了幾光年，並繼續以時間為指數高速遞進。周圍的星空已成了一片發光的霧氣，有的地方濃些，有的地方淡點。
忽然，前方的星霧瞬間發亮。原來，其中蹦出了一顆明亮的星星。
     “哎，星星也能無中生有？”亞里斯多德非常愕然。他本以為恒星天是始終不變的。
     “這可能是顆客星吧。”張衡說，“在史書《漢書》上記載了：“漢高帝三年七月（西元前204年）有星孛於大角（牧夫座α），旬餘乃入。’”
     “是的，這是超新星爆發，一種恒星的涅槃重生。”月弓說，“萬物都在變，恒星也不例外。實際上，天上的恒星是大大小小的太陽，只是因為離我們非常遙遠而看起來一直不動。其實，所有的恒星不但在運動，而且也在不斷地變化。46億年前，太陽系由一片巨大的宇宙塵埃雲在引力的作用下逐步凝聚起來。中心處品質集中度最高，形成了太陽，周圍的相繼形成了行星、衛星、隕星和其他小型的太陽系天體系統。太陽品質大，內部的壓力和溫度逐步升高，經過5000萬年的累積，中心溫度達到一千萬開氏度，就開啟了核聚變反應，發光發熱，成為一個大火球。這樣可持續100億年左右，然後，它內核收縮，外殼膨脹，演變成紅巨星，會吞沒水星、金星，並反復炸裂，向外拋射物質。比太陽的品質大5倍以上的恒星，最後會在幾分之一秒內劇烈爆炸，將其大部分甚至幾乎所有物質以可高至十分之一光速的速度向外拋散，並輻射出強烈的激波，使拋出的氣體和塵埃構成殼狀結構，蟹狀星雲就是一次超新星爆發的產物。而這些拋射物將孕育新的星體。“
古代宇宙學家們聽得目瞪口呆。
     “喔，原來生、老、病、死不是生物才有，萬物都在演化哪。”亞里斯多德沉思著說。
     “我們一直處於銀河系的銀盤裡，銀盤厚2000光年左右。我們快要鑽出去啦。”有聲音在大家耳邊說。
人馬座方向越來越明亮起來。不一會兒，他們的頭部伸出了霧濛濛的銀盤。放眼望去，景色壯觀：銀盤如發著柔和光線的雲層；銀心像高聳雲上的“山峰”，光芒萬丈。銀心四周散佈著幾十顆星星，它們越靠近銀心，密度越大。在上空，星光燦爛，其中大些的呈圓形或橢圓形，一般都像罩著面紗，也有許多呈雲霧狀。
     “這些天體一定很大很大吧。”張衡推測說。
     “是的，銀心附近的星其實是星團，每一顆星團包含上萬到千萬顆恒星呢；而空中的星星、星雲其實都是漩渦狀星系，它們由數億到上萬億恒星組成。我們的銀河系有數千億顆恒星。”月弓說。
     “嗨，自然界真是五彩繽紛，變幻莫測呀。在無比廣袤的星系世界，上億的星星都團集成了一個個漩渦狀星系。我想，這用我的萬有引力定律很難解釋，應該另有作用機制吧。”
     “牛頓先生高見！是的，用唯一的引力機制，難以說明星系、星系團的宇觀世界的物質運動。因此，我提出了區間場乙太觀，認為乙太在宇宙的不同區間裡會有不同的特性，從而會有不同的相互作用；在觀世界中，存在著不同於引力場的宇觀場的作用。”
隨著人體的加速膨脹，又過了10分鐘左右，銀河系的全貌盡收眼下：它是一個棒旋星系，其耀眼的核心兩頭伸展，形成了橢球狀的短棒，其兩端“吐出”的幾條星雲狀旋臂構成了銀盤。
很快，有兩朵星雲從上面飄下來。較近的那一朵很大，直徑約銀河系的五分之一，但相當鬆散，極不規則，它是大麥哲倫星雲；另一朵比較小，形狀也不大規則，是小麥哲倫星雲。它們是11個銀河系的行星星系中比較大的2個。
膨脹到50分鐘時，銀河系已經收縮成一朵手掌大小的星雲，飄在腳踝旁；而有一朵線度比銀河系大將近一倍的星雲飄到了大家眼前。早先，它呈紡錘狀橢圓形；近看，它是一個比較規則的漩渦星系，比銀河系豐滿，相當漂亮。這時，天空中星系繁多，它們有的緊緊抱成一團，發出耀眼的光芒；有的勉強牽手組成了鬆散的星雲。而且，以大的星系團為節點，周圍的星雲、星系等等構成了一種碩大無比的網狀結構。

   
 
     圖13 銀河系

     “眼前的宇宙與生物體的某種組織機構非常相似耶。” 沙利葉驚訝地說。
     是的，下麵兩者何其相似也！

   
 
     圖14 老鼠的腦細胞結構（左），和上億光年的宇宙結構（右）

     隨著人體的不斷膨脹，巨大的星系團也漸漸收縮成了點點星光。這些星光有疏有密，但最後渾然一體，上下四周都是白茫茫的一片。
     “眼下看來，物質的分佈基本上是均均勻勻的，宇宙學原理是成立的嘛。”愛因斯坦松了口氣似地說。
     “不見得吧。也許，再過一會兒，更大的團集現象就會出現了。” 沙利葉期待地說。
     “我想，我們需要換一種‘眼光’才能進一步看清宇宙的真面目。”月弓說。
     “哦，你的意思是——？”愛因斯坦疑惑地看著月弓。
     ”情況是這樣的：由於人類生活在引力場區間中，只認識了唯一的場乙太——引力場乙太。電磁場並不是區間場，而是引力場乙太受微觀世界的區間場的作用所表現出來的現象。同樣，宇觀場也不是區間場，而是引力場乙太受宇觀區間場的影響所這導致的現象。總之，我們所能探測到的現象都是引力場乙太的種種表現。這就是‘引力場乙太性’的意義。我們用引力場乙太性的‘眼光’看宏觀世界，事物相當清晰、直觀；而當我們觀察微觀世界時，就會出現量子性、概率性等特殊現象；同樣，用我們的引力場乙太性的眼光去看宇觀世界的事物，也將出現難以想像的奇特現象，銀河外星系的普遍性紅移就是這方面的一種奇特現象吧。現在我們已經身處宇觀世界，在這裡，引力場的作用已經失去了主導地位。如果我們能夠用宇觀場乙太性的眼光來觀察，一定會與目前所見的大不一樣。小張，是嗎？“
     “是的，我們已能看到上千億光年的世界了。是時候換一種眼光，並息一下了。”
小張的話聲剛落，大家的四周景象就煥然一新：他們像鑽出雲海的巨人，下半身深陷一望無際的雲霧狀光海之中。在上空，散佈著大大小小、層層疊疊的無數星雲，有圓的，有橢圓形的，有棱角狀的，好像一片放飛的燈海，明媚壯觀，璀璨祥和。
     “哇，我們到達天庭啦！”牛頓歡呼起來。
     “這裡真的像是極樂世界耶！”張衡讚歎著。
     “上面的星雲是超星系團嗎？”愛因斯坦問。
     “不是，上面的星雲其實與我們所處的星海一樣，是比超星系團更高一級的宇觀團集——星匯。如果把太陽系稱為1級團集；那麼，由幾十個到幾十萬顆恒星組成的星團為2級團集；星系是第3級團集，星系團是第4級團集；超星系團是第5級團集，而我們已經跨越了千億光年，把第6級團集的星匯踩在腳下了。我們上空的天體，大多數是離銀河系上萬億光年以上的外星匯，它們絕大多數難以被我們在地球上探測到，只有比較近的外星匯能夠被捕捉到，那就是20世紀人們所謂的‘類星體’。”
     “啊，它們就是類星體？”月弓大吃一驚，“類星體是20世紀60年代天文學的四大發現之一。當時認為，它們是離地球幾十、上百億光年的一種活動星系核。想不到它們竟是不可思議地比超星系團還大，有上萬億光年之遙。看來，我們當時的“標準燭光”等遙測手段，很不可靠哪。我們那時認為，整個宇宙的半徑只130多億光年，是很可笑的。”月弓說，“喔 對啦，我們現在的眼光是宇觀場區間性的，這與引力場區間性的眼光大有區別，二者的時空標準大不一樣是吧？”
      “是的。另外，距離越遠，宇宙背景輻射、宇觀場等對光傳播的影響越大，21世紀人類計算天體的紅移量、視星等、距離等等方法的誤差也就越大了。”小張說，”再上去，對於我們70世紀的人類來說也有許多未知問題。我們這次宇宙觀光就到此為止吧。”
     大夥不再膨脹，並轉入了收縮。不一會，他們的身體被一團輝光籠罩，好像穿過時空隧道似的，不久就返回了地表。
     “奇妙、有趣，大開眼界！”大家對剛才夢幻般的經歷興奮、激動，久久無法平靜。
     “啊嚏——！”也許難得開懷大笑，哥白尼打了一個大噴嚏。
     “宇宙大的更有大，小中仍有小。小張，接下去我們將去微觀世界兜風了吧“愛因斯坦對小張說。
     “是啊，微觀世界可另有一番風景嚄。“小張說。