宇宙光速神仙

神仙和小方论宇宙

神仙：宇宙大爆炸前，是个什么情况？没有空间？小方：常规的理论是说，整个宇宙坍缩成一个体积无穷小、但质量无穷大...

神仙：宇宙大爆炸前，是个什么情况？没有空间？

小方：常规的理论是说，整个宇宙坍缩成一个体积无穷小、但质量无穷大的奇点，然后瞬间大爆炸，又扩散成了现在的宇宙。但是奇点本身也需要存在于一个空间才行。那么，在大爆炸发生之前，这个奇点存在的空间又是什么地方呢？显然不是现在的宇宙，因为那时候，我们现在所处的宇宙还没有诞生。

神仙：霍金说的？

小方：具体不知道，但他们研究的东西更深入。最近科学家在太阳系里又发现了一颗行星，体积是地球的十倍，几乎处在太阳系的边缘。科学家光是一个太阳系都还没有研究透。关于宇宙和生命，有很多没有得到证实的猜想，但都值得去研究，比如说：人类总是认为搜寻宇宙中的无线电波是探索外星生命最有效的方法，但是，如果地球外的高智能生物想要向我们发送信息，最有效的方法其实是直接把代码植入我们人类的基因内。如果人类基因中有一些排列组合是达尔文的进化论无法解释的，那么，这种基因也许就是一种信号，是“与生俱来”的，而非进化得来。或者说是“上帝”或者“设计者”留下的记号。

如果这个理论是正确的，那么，外太空一定还有更智能生物的存在，而人类的文明正是因为他们才得以形成。

关于宇宙大爆炸，还有说法指出，发生大爆炸的奇点其实是一个黑洞，这也解释了为什么大爆炸后宇宙扩散的速度那么快，这是因为黑洞中储存的粒子所致。上一次宇宙大爆炸所形成的黑洞，将宇宙中所有的粒子都压缩在一起，大爆炸后，这些粒子就成为了宇宙扩张的推动力，它们也构成了现在的宇宙，是一个循环。

神仙：烧脑。

小方：最神奇的东西是：空间。如果你把宇宙中所有的一切都拿走，没有人，没有房子，地球也没了，所有的星体都不见了，宇宙空荡荡一片黑暗，这个时候，就只剩下了空间。而空间本身也是一样事物。人类不会经常意识到“空间”的存在，就像鱼儿不知道这个世界上还有一种东西叫做“水”。

神仙：对对，你离哲学家不远啦！

小方：我在看一个对于“为什么以光速前进时，时间和空间会发生扭曲”的解释。好像很有道理，等看懂了告诉你为什么。

牛顿的理论是，时间和空间永远都是恒定的。时间不会变快或变慢，空间也不会扭曲。到了爱因斯坦的时代，科学界有了一个新发现：光速永远保持不变（在均匀介质中，比如真空）。有一个例子：一辆车以每小时八十公里的速度前行，这是打开车前灯，问车前灯发出的光的光速是多少？

答案并不是光速加上每小时八十公里，光速还是保持不变。运动中的汽车兵没有给光速增加每小时八十公里的基本推动力。所有的仪器都证实了光速在均匀介质中始终保持匀速。无论相对于任何事物，光速永远不变。

为什么呢？爱因斯坦给出了解释。首先要了解：速度，是一个物体在空间中，随着时间的推移所发生移动距离的衡量单位。基本公式：速度＝路程（空间）／时间。

很简单的一个小学数学公式，可以解释为什么爱因斯坦说时间会变快或变慢，以及时空可以发生扭曲，但这一理论建立在“光速保持恒定”的基础上。因为时间和空间可以互相妥协，所以诞生了一个新词：时空（Spacetime）。爱因斯坦从“时空”这一点出发，提出了相对论。

后面的我就都看不懂了......

神仙：哈哈，智商止于此。

小方：牛顿时期认为：空间就像是一个舞台，一切的表演都发生在这个舞台上，空间只是一个基础，是不变的、固定的舞台。而到了爱因斯坦之后，空间再也不能被仅仅当做是一个静止的舞台了。空间与时间结合，成为时空。是一个“演员”，在宇宙这个大舞台里引领一切。爱因斯坦甚至根据“时空”这一观点，重新定义了“引力”。

为了证明时空的扭曲造成了引力的发生，1950年代三个年轻人在斯坦福大学的教职工游泳池旁开始设想各种验证的方法，他们的想法是：发射一颗卫星上去，绕着地球转，卫星里装有四颗陀螺仪。如果一切正常的话，陀螺仪的指向不会发生偏转，而如果爱因斯坦的理论是正确的，陀螺仪的指向就会发生微小的转动。

他们设想，将陀螺仪的指向对准一颗遥远的恒星，如果一段时间之后陀螺仪不再对着那颗恒星，就证明偏移发生了，地球真的可以造成周围时空的扭曲，虽然影响力很小。

关于这个验证，他们计划用三年时间、300万美金。后来足足用了四十年，7.5亿美金。2004年发射升空之后，一切的数据都证明了爱因斯坦的计算是正确的。当时的三个年轻人，只有一个人活着看到了这一幕。所有事实证明，宇宙中的星体可以对周围的时空造成扭曲，从而产生引力。时空扭曲这个理论是正确的，时间旅行有可能是真的。

神仙：我咋这么敬仰你呢？

小方：敬仰爱因斯坦吧。

神仙：E=M×C的平方。

小方：这不是爱因斯坦的公式么？在他的想象中，宇宙应该保持一种和谐稳定的状态，但他所有的运算结果都指向了宇宙不会保持常态这一事实，宇宙一定是在运动的。爱因斯坦表示不喜欢这个结论。

所以他在他的公式里增加了“反引力”这个东西。他说，星体之间的引力使得宇宙内部互相吸引，最终的结果是宇宙坍缩。但“反引力”正好相反，就像磁铁的两级一样，反引力让宇宙内部互相排斥，最终的结果是无限扩张。

他设想，引力和反引力正好抵消。这样的话，虽然宇宙还是在进行着两种运动，到结果还是让宇宙保持恒定。他喜欢这个结论。但这个时候，一切都还停留在理论。

十年后，天体学家观测证明了宇宙确实在进行扩张，于是爱因斯坦后悔了，因为他原本的公式其实是正确的：宇宙在进行运动。只是他一厢情愿地增加了反引力，让宇宙“保持恒定”。他说，这是他最大的败笔。但后来，事情又发生了转折。

神仙：能悔棋么？

小方：爱因斯坦提出反引力的时候，他自己也说他不确定到底有没有这个东西的存在，只是为了让他的公式结果指向宇宙恒定。现在，既然知道了宇宙在继续扩张，科学家们就试图计算宇宙内部的引力对于宇宙扩张速度的影响。他们想算出宇宙扩张的速度在引力的作用下慢了多少。但结果让他们傻了：宇宙扩张的速度不但没有慢下来，反而在过去的140亿年里不断加速。这不符合科学，就像让天上抛起一个苹果，在重力作用下，苹果总会降低速度最后停住，然后掉下来。

这个时候，科学家们想起了爱因斯坦的反引力。接着，他们发现了暗能量。暗能量就像是爱因斯坦说的反引力，他喜欢充斥着一切可能的空间，直到把空间冲破，就像吹破一个气球。暗能量就是宇宙加速扩张的根源，它的力量远远大于引力的作用，所以宇宙运动的结果是不断扩张。

爱因斯坦当年为了面子而提出的观点，现在反而成了科学家研究宇宙未来的关键点。

神仙：所以说，大师就是大师，有直感。

小方：科学家们研究黑洞得出的最新理论是：我们身处的宇宙其实是一个二维的投影，存在于一个更大的黑洞之中。三维世界并不存在。感觉脑子不够理解这句话了。

神仙：黑洞的外面是什么？

小方：一个套一个呗。可能现在我们这个宇宙里的黑洞里面，就是另一个小宇宙。对于“三维世界不存在”这个观点，我觉得可以理解成打游戏。游戏里面的世界是三维的，角色可以往前走往后走，但对于我们来说，这个世界只是投影在电脑屏幕上的二维画面。如果游戏里的人也有感知，他们认为真实无比的三维世界，在我们看来就是二维平面。我们可能就是在“游戏”里的人。

神仙：默默崇拜你。

小方：电脑就像是黑洞，它把里面储存的信息投射在屏幕上。那按照这个理论，就是说我们这个世界并不真实，只是我们所处的这个黑洞深处的“真实的世界”的投影罢了。

神仙：对，世界是假的。

小方：怪不得那些真正的天才最后都疯了，他们知道得太多了。

神仙：天才最后都是哲学家，因为没科学能解释时，他们要给自己一个说法。世界上有个人用几何原理证明了上帝的存在。你知道不？

小方：哇塞！不知道呀，具体咋回事儿？有句话是：科学的出现，不是为了证明上帝的不存在，反而是为了证明上帝的存在从而出现了科学。

神仙：他叫斯皮诺莎。爱因斯坦说：如果要我相信神的话，我只相信斯皮诺莎说的神。

小方：有个宇航员，曾经在回到地球后成功地穿梭到了未来0.02秒。

神仙：我有个同事测算过，到天上待半天，再回来，人间过去大约五十年。

小方：前提是接近光速。如果是光速的10%，宇宙中飞六个月，可以穿越一天。

神仙：待得越久，和人间已经过去的年数呈极大倍增。

小方：现在再想想古人说的“天上一天，地上一年”，很厉害啊！可是永远不可能达到光速，只能无限接近。因为光子没有质量，所以它速度最快。任何其它物质，只要有质量的，就不可能达到光速。现在的粒子对撞机可以把一束粒子加速到光速的99.99%。但从一束粒子的规模扩大到一艘宇宙飞船，还需要很久。

神仙：对，疯狂的科学。

小方：除了以光速飞行，还有一种去到未来的方法，就是想办法尽可能接近一个黑洞。据说，黑洞的引力大到时间也无法逃脱，在黑洞周围，时间会变慢。

神仙：但一旦进黑洞，人就会被拉扯成极长的一条。

小方：不用进入，只要接近就行。在那里待上一天，外面的世界可能就过去了很久，具体数值要看这个黑洞的规模。诺兰的《星际穿越》就是根据这个理论拍摄的。