为什么宇宙大爆炸理论家把宇宙无边界这个假设作为他们的出发点呢(这点跟常识是恰好相反的)?这是不是有某些有力的科学理据呢?还是由具备充足证据并有实验支持的理论,比如由广义相对论所推导得出的呢?
答案是否定的。这是一个武断的假设,它叫做“宇宙原理”,最近被称为“哥白尼原理”。这个原理是假设宇宙没有边缘也没有中心(无论宇宙是有限的,像气球上的蚂蚁的情况,还是无限的)。物质是在一个足够大的空间中,均匀分布在我们周围。因而我们会问:如果宇宙存在一个边缘,我们为什么不能在某一边看到比另一边更多的星系呢?
若然我们是身处宇宙中心附近的某个特殊位置,那这个问题就很容易解释。这样一个“特别安排”的位置是不太可能用几率或者偶然性说得通的。这种明显带有设计目的的看法在现今大多数宇宙学家当中是不受欢迎的,他们更倾于相信这个宇宙是随机碰撞的结果。所以他们也假设这个宇宙是没有中心,也没有边界。在这种假设中,宇宙每个位置的物质都是均匀分布的。
再提一个可以解释这个假设为何能被广泛接受的原因,应该不算为过吧。允许宇宙“之外”还有任何存在(或许是神?)会使“宇宙就是全部的存在”这个观念更难立足(这是目前被普遍接受的唯物主义哲学的观点)。
为什么我把这么多时间耗费在分析这样一个认为宇宙无界的理念上呢?因为在这样一个宇宙中,每个星系周边都均匀散布着其他星系,也没有净引力作用(在一个大尺度范围而言)。然而,如果宇宙是有界的,那么将会存在一个物质的中心和一个净引力因素,然后在一个巨大尺度下,我们可以开始去考虑引力的时间扭曲效应了。
在这样的一个宇宙中,宇宙边缘的时钟跟宇宙中心的时钟在运行速率上是不同的。然而,尽管效应明显,但还不足以造成那种巨大的时间膨胀效应。
让我们回到那个“无界”宇宙的假设:当这些假设“倒入”广义相对论的“漏斗”后(图4),出来的就是宇宙大爆炸学说--这是方程组推导的自然结果。事实上,同时也得出两个结论:一是时空自大爆炸后正不断膨胀,二是时空在不断坍塌收缩。对这两个观点的选择要基于观测,而实际观测显示时空确实并不是在坍塌。事实上,一系列有力的观察证据表明宇宙在不断膨胀。
 然而,假如我们从一个相反的假设开始我们的计算,也同样通过有效的科学推导,也就是说我们假设宇宙中的物质是有一个中心也有一个边缘(有界),结果将会怎样呢?这会更加符合常理,也跟圣经的观点更为吻合。当我们把这些假设条件加入到广义相对论,并采用同样的观测方法后,得出了一个截然不同的宇宙学理论。
我把它称为“白洞”宇宙学,后文会阐明其理由,而它也恰好解决了星光传播时间的问题。
宇宙膨胀造成时间差异
就一定量的物质而言,物质作用范围的半径越大,其引力时间膨胀效应就越微弱。如果我们假定通过望远镜能观察到的就是这个宇宙的全部物质(比如,据说物质边缘范围接近200亿光年),那么我们手头上时钟的运行速率只比宇宙边缘的时钟速率慢一点点而已。这不足以解决问题。
然而,当谈及推导这个新宇宙学时,我说过观测结果也要一同放入这个“漏斗”。经过多年对观察证据的研究,我现在确信宇宙比过去已经大幅膨胀至少一千倍。[查看附录C]。
对于这个膨胀,同样有经文作为佐证,比如以下章节:
他铺张穹苍如幔子,展开诸天如可住的帐棚[以赛亚书40:22]。
本人在国际创造论大会发表的释经文章中,我列举了出自圣经旧约的17节经文[查看附录B]。这些经文出自众多不同的历史背景,分别使用了四个不同的希伯来语动词。早在1985年的时候,这些动词的出现频率和使用的广泛性就已经提示我:它们很可能不仅仅是比喻,而是有可能指向一个全新的宇宙膨胀学说。
因而,基于圣经和科学的理据,我们认为宇宙过去比现在更加小。
在一个有界宇宙内,一些令人吃惊的效应也随之发生。
黑洞与视界
想象一下这个有界宇宙,当它比现在小50倍时是什么样子?[查看82页]广义相对论方程组允许宇宙处于两种状态中的一种(不存在其他任何状态的可能)。其中一种可能的状态就是整个宇宙处于一个巨大的黑洞之中(我们随后会简单讨论另外一个可能的状态)。
黑洞已经不只是一个理论概念。首先,它们是由广义相对论直接预言,而前者又是有大量实验证据验证的。此外,大多数天文学家确信它们有观测证据所证实,大概有3个普通恒星大小的黑洞存在,也有非常强有力的证据证实另一个巨大黑洞的存在,它的质量比之前发现的要大数百万倍。当巨量的物质被吸向这样的黑洞时,能量被大幅释放出来。这个最近被发现的巨大黑洞是位于M87星系附近;除了黑洞,天文学家再也找不到这些观测现象的其他解释了。
黑洞可以很小也可以很大,这取决于其半径范围内所包含物质的多寡。黑洞中物质所产生的引力是非常强大的,以至于光线也不能从黑洞逃脱--黑洞也因此得名。
这意味着,在这样一个比现在小50倍的宇宙中,所有物质被压缩在一个无形球状边界之内,我们称之为视界(直径至少有10亿光年)。这个视界点内,欲从黑洞逃逸的光线被引力拉回,时间在这里也被大幅扭曲。
视界直径是由视界内部的物质量所决定的。也就是说,一个恒星大小的黑洞不断吞噬周围越来越多的物质,其视界范围也不断扩大,就像一个肥胖的人贪吃,他会变得越来越胖。
物质和光都能在黑洞内部存在。但是,通过广义相对论方程组得知,这些物质和光都会不断向内坠落,最后到达黑洞中心的奇点,被压碎成如针尖般小的细微物质,变得无限紧密。然而,正如刚才谈及的证据表明宇宙正在膨胀,并没有向内坍塌。所以目前宇宙并不是存在于一个黑洞之内。
白 洞
就一个比目前小50倍的有界宇宙而言,广义相对论范畴内所允许的另一种可能就是我们这个宇宙以前是处于一个巨大的白洞之内。白洞跟黑洞是正好相反的。二十世纪七十年代的天体物理学家在对黑洞的理论研究过程中,提出了白洞这个概念。白洞这个名字从来没有被公众所广泛接受,但今天白洞从概念上而言仍然是有意义的。
如黑洞一样,一个白洞也存在一个视界。视界内物质和光线照样是存在的。除了在初期阶段外,白洞中心无需存在一个奇点。但是,根据广义相对论,视界内的光线和物质是必须向外膨胀的。
一个白洞的视界是一个单向边界,只允许物质向外运动。物质和光只能飞离白洞,一旦出去就不可能再次返回。由于视界的直径跟其内部质量成正比,随着白洞不断向外抛射物质,视界的范围也会不断缩减。这跟一个严格节食的胖子很相似,没有摄入,只有排出,最终他会越来越瘦。同样道理,视界的范围越来越小,最后会缩减殆尽。原先的白洞全部消失,最后剩下那些从原先白洞中心飞散到周围的物质。
科学结论
请记住,这些看上去奇怪的黑洞和白洞理论并不是我发明的,而是从今天最尖端的引力理论知识推导出来的。现今广义相对论方程组允许,但并非必定要求存在白洞。
因而,从以上讨论[包括附录C]我们知道,如果以宇宙是有界(并且经过大量证据证实,宇宙在不断膨胀)为前提,那么我们可以推导出以下的结果:
1.可见宇宙在过去曾经存在于一个视界之内这意味着宇宙过去曾经存在于一个黑洞或者一个白洞之中。如果是存在于一个黑洞内,那么物质是不断收缩紧致的,这点跟观测结果不符。
因此:
2.可见宇宙在过去曾经存在于一个白洞之中然而,宇宙在膨胀之前可能是以一个黑洞开始[参看附录C]。如果宇宙并不是像我们今天所观测到那么浩瀚和紧密(在附录C中列举出其他的可能性),那么在附录C中的演算可以表明视界将不复存在。这就是说在过去某个时间,视界已缩减为零,宇宙空间曾不断膨胀直到白洞消失。 所以,从目前所有已知的物理和天文学方面的数据来看,我们可以作出一个直接的结论:
如果宇宙是有界的,那么在过去某个时间,宇宙必定是从一个白洞膨胀演化而来的。 无界宇宙(比如宇宙大爆炸)在其整个演化历史中的任何一个时点都不可能存在于黑洞或者白洞内,这是因为在
(无界宇宙的)三维空间中不存在一个引力所指向的中心点。因此,无界宇宙论跟有界宇宙论是截然不同的。两种宇宙学说都是从它们各自的假设前提下经过严格推演得出的。(对比图4和图5)
所以目前主要的科学问题是:哪种假设能够对我们居住的这个宇宙给出一个更好的解释呢?在下面的章节我们会看到,在保留年轻地球论的基础上,白洞宇宙学是如何像宇宙大爆炸理论一样去解释相同的观测数据。但不仅如此,白洞宇宙学对宇宙大爆炸所不能回应的数据照样能给予一个有力的解释[查看附录C]。
视界和时间
时间在视界附近会发生一些奇怪的变化。史提芬·霍金在他的畅销书《时间简史》(BantamBooks, 1988, p. 87)中讲述到一个正坠向黑洞视界的宇航员的故事,我把这个故事作了如下的改写:
这位宇航员通过他的手表计算,预计在中午12点整到达视界。当他不断落向视界,一个黑色球体封隔了星空背景,一位天文学家从远处观察到这位宇航员的手表走得越来越慢。从天文学家的挂钟看到,挂钟过去了整整一个小时,但宇航员的手表只是从11点57分走到11点58分。之后挂钟过去整整一天的时间,宇航员的手表才到达11点59分!随后天
文学家发现宇航员的手表再也无法到达12点整。此时宇航员的手表和静止不动的身影变得越来越红,越来越灰暗模
糊,最后从视野中彻底消失。
霍金并没有描述宇航员那一头所看到的景象,所以我继续补充他这个故事:
随着宇航员不断靠近视界,当他回头通过双筒望远镜看到天文学家的挂钟时,发现挂钟走得越来越快,而天文学家在轨道上也以非常高的速度在运动,他身后的整个宇宙正以疯狂的速度在运转。宇航员的手表此刻却运行正常。当手表到达中午12点整时,宇航员看到天文学家的挂钟指针运转快到一个程度已经变得一片模糊。当跨过视界时,他并没有感到异样,但此刻看到视界内的亮光。而他的手表已经到达12点1分并继续运行。
上述故事的重点在于:
根据广义相对论,视界的时间实际上是停止不动的。相对于那些远离视界的时钟,视界内的时钟和所有物理变化过程是非常缓慢的。我们已经展示一系列的科学证据,表明宇宙(地球也大致在其中心位置)是如何从一个已经消失的白洞膨胀出来。这也意味着视界已经缩减为零(顺便说,广义相对论并没有对视界的缩减速度给予限制)。 如果你身处地球而此刻视界又刚好临到的话,那地球时间的一天相当于宇宙遥远天体经历了数十亿年之久。这样就会有足够的时间让这些遥远的星光到达地球。 什么是圣经标准时间?
在一个有界宇宙内,处于不同位置的时钟其运转速率(或者说记录时间)是完全不同的。所以在圣经创世记第1章,或者在出埃及记20章11节中所述神在六日创造宇宙,是以哪个时钟而言呢?在附录B,我展示了经文上的证据[创世记1:5,1:14-15],证明神是根据地球的自转和地球环绕太阳的公转来定义时间,就是说(神的创造)是以地球作为参照系而言的。对这本让不同文化和科学知识程度的人去阅读理解的书(圣经)而言,这种做法是相当合理的。所以,看起来圣经是告诉我们:神是用六个地球标准日去创造宇宙。 |