一堂宇宙學(xué)
百川就讀于衛(wèi)津市第一高級中學(xué),是高中三年級的一名普通學(xué)生。迫于高考的壓力,高中三年級的學(xué)生們學(xué)習(xí)生活都十分刻苦。
早上五點,深秋的天空還不見光亮。百川便和往常一樣準時的蘇醒了意識,但被窩里溫暖的余溫讓百川不想睜開雙眼,直到設(shè)定好的定時鬧鐘響起。
今天學(xué)校將開設(shè)一門新的學(xué)科:宇宙學(xué)。百川在上學(xué)的路上一直在想象著新學(xué)科的內(nèi)容,越想越興奮。覺得平時十分沉重的背包也變得輕盈起來,平時騎車要騎很久的路程也前進的飛快,一晃便來到了學(xué)校。
同學(xué)們都早早的坐在位置上,滿臉期待的等著宇宙學(xué)第一堂課的開始。一位中年男性教師提著一臺奇怪的設(shè)備走進了教室,這臺設(shè)備高約一米,整體呈葫蘆形,通體反射著金屬光澤,看起來很有質(zhì)感。教師將設(shè)備放在講臺旁邊的地面上,清了清嗓子,操著很重的京味口音開始授課。
“同學(xué)們,你們好,我姓莫,將在接下來的一個學(xué)期為同學(xué)們講授關(guān)于宇宙學(xué)的知識??赡軐Υ蠹襾碚f宇宙學(xué)是一個比較新穎的學(xué)科,但其實我們已經(jīng)研究很久很久了,現(xiàn)在的宇宙學(xué)已經(jīng)十分成熟和完善,所以學(xué)校為大家特別開設(shè)了這堂課。如果大家在學(xué)習(xí)的過程中有不理解的地方,可以隨時舉手進行提問,下面我們開始第一堂課的學(xué)習(xí)?!?p> “同學(xué)們,你們以前有沒有想象過我們所處的宇宙是什么樣子的?我相信大多數(shù)的同學(xué)應(yīng)該都有過想象吧,想象著宇宙浩渺無邊,里面充滿了星星,像一個透明的大水球里面都是閃閃發(fā)光的星星那樣的。”
“實際上,同學(xué)們,宇宙呢和你們想象的有些地方差不多,但是有些地方也差很多,比如說宇宙的尺度,可能有些同學(xué)比較博學(xué),平時喜歡讀一些關(guān)于宇宙的科普書籍,聽說過宇宙微波背景輻射,這知道是由美國科學(xué)家彭齊亞斯和R.W.威爾遜發(fā)現(xiàn)的,并因此榮獲1978年諾貝爾物理學(xué)獎。在宇宙微波背景輻射圖的基礎(chǔ)上呢,我們推算出來了宇宙的可觀測尺度半徑約為465億光年,但是這里有一個誤區(qū),如果只根據(jù)宇宙微波背景輻射圖只能推算出461億光年,那不就半徑差了4億光了嗎,4億光年這可是非常大的一個差距啊。大家知不知道1光年是多遠啊,光速約是30萬千米/秒大家都清楚的,光的速度這么快,可以在一瞬間從地球的這一邊飛到另一邊,再飛回來,這樣繞地球一周,光連一秒鐘都不需要,太快了。而1光年呢,則是光走了一年時間所穿過的距離,1光年就是這么遠的距離,而4億光年的距離大家可想而知。為什么會差這么遠呢,是因為宇宙的誕生是源于一次大爆炸,在大爆炸初期的時候,宇宙里面所有的東西都是粒子形式的,充滿了空間,電磁波在這種環(huán)境里傳播的距離就很近,很容易就被粒子給吸收掉了,于是無法傳到我們現(xiàn)在地球所在的位置來,所以我們探測不到那個時候的電磁波,這就形成了一個時間差,等到我們能看到的時候啊,已經(jīng)晚了38萬年了。于是我們的研究人員就據(jù)此推測,在這38萬年里宇宙的半徑擴張了4億光年,加上前面說到的461億,剛好是465億光年?!?p> “但是,這已經(jīng)是很久以前的資料了,剛才我所說的這些研究猜想已經(jīng)過時很久了,那些都是咱們在研究宇宙學(xué)初期的時候提出的猜想,我們將之稱為宇宙啟蒙學(xué),而今天,我將給大家講解真正的宇宙學(xué)。”
“接著剛才的問題我們繼續(xù)講,宇宙是什么樣子的。我先給大家舉個簡單的例子,我們都見過棉布,同學(xué)們的校服就是棉布做的。一匹棉布在做成校服之前,如果全面鋪開是很長的,面積很大。宇宙也是很類似的,就像棉布鋪開了一樣,但是呢,棉布是二維形式鋪開的,而宇宙是三維形式鋪開的。大家都知道棉布啊是非常柔軟的,可以隨意起伏、變換、折疊,宇宙也是很類似的,有一個人很有名,大家也都聽說過,叫愛因斯坦,這個人就發(fā)現(xiàn)了宇宙的這種柔軟的性質(zhì),經(jīng)過一番研究后寫出來相對論,所以相對論講了什么大家是不是就都猜到了,就是寫的關(guān)于宇宙三維空間的起伏、變換、折疊的計算方法。剛才我們以棉布舉例呢都是說的棉布的一個面,我們鋪開棉布后啊,一般看到的都是棉布的上表面,但是棉布是有著正反兩面的,棉布還有一個下表面,但是棉布的下表面往往跟上表面是相對應(yīng)的,上表面你捏起來一個點,從下表面看就是漏下去一個點,宇宙也是很類似的,宇宙也是有反面的,不過宇宙因為是一個三維的空間,所以宇宙的反面就不止一個了,而是有多個反面,所以大家是不是就明白了,我們的宇宙其實是由一個有多個位面的三維空間所組成的,我們剛才所說的可觀測宇宙465億光年的半徑只是我們在我們所能看到的位面上推測出來的而已,而且這465億光年的半徑也并不是整個的位面,僅僅是其中的很小一部分,以地球為中心所猜想到的很小一部分。大家以前在歷史課里面應(yīng)該學(xué)習(xí)到過一個天文學(xué)家叫哥白尼,在文藝復(fù)興時期他提出了一個日心說,還寫了一本著作《天體運行論》,推翻了當時大家普遍認為的地心說,我們剛才所講的的可觀測宇宙也是一樣的?!?p> “講到這里,大家是不是已經(jīng)產(chǎn)生了一個疑問,既然我們的宇宙是由多個位面構(gòu)成的一個整體,那各個位面之間是不是應(yīng)該有關(guān)系,或者相連的,不然怎么能判斷出其他位面是我們所觀測位面的反面呢?”
“首先,我給大家明確一個可觀測宇宙所在位面的命名,我們的可觀測宇宙所在的位面被命名為“本位面”,也就是我們從宇宙啟蒙學(xué)時期就一直在研究的位面。下面我再帶著大家來了解一個位面,這個位面被命名為“暗位面”,是與我們“本位面”相通的一個位面,剛才跟大家講了棉布的例子,我們一起想想棉布的上面和下面怎么樣才能相通呢,是不是需要一些條件。再舉個例子,水灑在棉布上可以從上面自行滲透到背面。水從上向下之所以能滲透過去,正是滿足了兩個條件,即:一是織成棉布的棉線間有孔隙,且孔隙的寬度能容許水的通過。二是有重力存在,水在重力的影響下從上向下產(chǎn)生了流動的方向,因此水可以穿透棉布的上面到達下面。“本位面”和“暗位面”之間的聯(lián)系就是很類似的,剛才所說的位面相通便是這個意思,只要滿足一定的條件,便能夠穿透位面?!?p> “聽到這里,同學(xué)們是不是的非常好奇,這個穿透“本位面”到“暗位面”的條件是什么。其實這個條件大家都聽說過,就是超過“光速”。那是不是又有同學(xué)會問了,光或者電磁波不就是光速嗎,為什么沒有穿透位面,去到“暗位面”里面呢?”
“同學(xué)們應(yīng)該都在物理學(xué)中學(xué)過可見光具有波粒二象性吧,可見光既是電磁波的一個特殊頻段,又在雙縫干涉實驗中表現(xiàn)出波的特性。而可見光在光電效應(yīng)中,以光子的形式打在金屬表面上,被金屬的電子吸收,這又表現(xiàn)出粒子的性質(zhì)。這種波粒二象性的表現(xiàn)便是由于可見光在“本位面”和“暗位面”的穿梭所造成的。還以我們剛才說的棉布和水來舉個例子,當兩個條件滿足,即水既受到重力,棉布孔隙又足夠水通過的時候,水穿過棉布的孔隙時將是一個過程,水還可以位于這個過程中,既不在正面也不在反面,而是在中間位置正好堵住了孔隙的時候,光也是同理,當光產(chǎn)生時便是光速,其位于兩個位面之間,顯示出波的特性,但當光遇到運動速度不足光速的物體時,例如光電效應(yīng)中的電子,光便被電子吸引導(dǎo)致光脫離了光速,從兩個位面中間的位置被吸回到“本位面”中,便表現(xiàn)出粒子的性質(zhì)。”
“所以,根據(jù)剛才所講的,大家是不是也已經(jīng)猜到了從“暗位面”穿透到“本位面”的條件了,就是速度低于“光速”。所以在“暗位面”里的物質(zhì)均是以超越光速而存在的,可見光是追不上的,也無法進入的。也就導(dǎo)致即使我們進入了“暗位面”,我們也無法用肉眼看到任何物質(zhì),這就是此位面被命名為“暗位面”的由來?!鞍滴幻妗敝幸灿兄罅康奈镔|(zhì),但這個物質(zhì)與宇宙啟蒙學(xué)中有一種猜想被稱為“暗物質(zhì)”的東西概念并不不同,“暗物質(zhì)”猜想出現(xiàn)的原因是可觀測的宇宙質(zhì)量太小了,必然存在著大量“暗物質(zhì)”維持宇宙的引力。而“暗位面”里存在的物質(zhì)只是“暗物質(zhì)”概念中所描述的一部分,被另外命名為“超光速物質(zhì)”?!?p> “好,關(guān)于“暗位面”先講這么多,下面我們再講另外一個位面,這個位面被命名為“反位面”,聽到這個命名,是不是就有很多同學(xué)想到了“反物質(zhì)”,沒錯,“反位面”就是容納反物質(zhì)的位面。在宇宙誕生的時候,正物質(zhì)和反物質(zhì)是等量出現(xiàn)的,只不過被分割到了兩個位面,我們所處的“本位面”就是正物質(zhì)所在的位面。那么是不是所有的正物質(zhì)都在“本位面”,所有的反物質(zhì)都在“反位面”呢,答案顯然是否定的,早在宇宙啟蒙學(xué)時代便已經(jīng)觀測到了反物質(zhì)了,且在大型粒子對撞機中也制造出來過,但是由于沒有很好的控制方法,這些反物質(zhì)很快就和正物質(zhì)湮滅掉了。在“反位面”中,也是同理,“反位面”里在特殊情況下也是能生成正物質(zhì)的,但控制不當,同樣會迅速的和反物質(zhì)相湮滅掉。而“反位面”與我們所在的“本位面”的聯(lián)系相對于“暗位面”與“本位面”來說,聯(lián)系更加的緊密一些。在宇宙啟蒙學(xué)時代,美國天文學(xué)家曾利用伽馬射線探測衛(wèi)星觀測到過一次“本位面”與“反位面”天然生成的巨型聯(lián)系通道,那里約距離銀河系3500光年,當時通過這個特殊通道就溢出了大量的反物質(zhì)到我們的“本位面”,但這種通道還是極為稀少且特殊的?!胺次幻妗焙汀氨疚幻妗痹诼?lián)系上其實更像是一體的兩面。舉個例子來說,有一面大鏡子,一個人站在鏡子前看鏡子里的自己是完全一樣的,但是實際上卻是鏡像的,人的左手在鏡子里也是左手,但出現(xiàn)在右邊,人的右手在鏡子里也是右手,但出現(xiàn)在左邊?!胺次幻妗焙汀氨疚幻妗币彩沁@種關(guān)系,反物質(zhì)和正物質(zhì)也是這種關(guān)系,不過鏡面是二維的平面,位面則是三維的立體。且正物質(zhì)和反物質(zhì)呈現(xiàn)的質(zhì)量均是一樣的,但性質(zhì)是相反的?!胺次幻妗迸c“本位面”的相通頻率很高,那么相通的條件是什么呢?剛才我舉了一個鏡子的例子,同學(xué)們繼續(xù)想一想,當一個人站在鏡子前時,伸出一根手指摸向鏡子,鏡子里的人會怎么樣,也會伸出一根手指摸向鏡子,最終人的手指可以碰到鏡子,鏡子里的人的手指也剛好和人的手指重疊,這個重疊的點如果套用到我們?nèi)S的“反位面”和“正位面”中來,便是兩個位面的穿透通道,即當一對正反物質(zhì)同時在彼此位面的完全相同空間坐標時,這一對正反物質(zhì)便會處于位面通道中,但在位面通道中的正反物質(zhì)是無法湮滅的,任何物質(zhì)在位面通道中均無法發(fā)生改變。于是,此時便能在兩個位面的相同位置同時擁有這一對正反物質(zhì),如果此時利用特殊磁場將一對正反物質(zhì)控制住,即用特殊磁場挪走正物質(zhì),留下反物質(zhì),則將可以觀測到單獨的反物質(zhì)了,這種正反物質(zhì)的位面通道時時刻刻都在生成和消失,遍布整個位面,但像銀河系外3500光年的這種巨型聯(lián)系通道的生成條件是非常困難的,需要穩(wěn)定的大面積的特殊磁場,還需要大量的成對的正反物質(zhì)同時出現(xiàn)在這個區(qū)域,這就是剛才所說的特殊之處。”
“好啦,同學(xué)們,我們這一堂課就先上到這里。下堂課將為大家詳細講解關(guān)于“暗宇宙”中超光速物質(zhì)的知識。”
“同學(xué)們,下課”
鈴鈴鈴……
百川床頭設(shè)好的鬧鐘突然響起,百川猛然睜開雙眸……!