《一路走来的宇宙 03》

康德在人类理性的哲学研究里曾经提出二律背反的现象。人们可以通过逻辑的理性推理得到两个相反而又矛盾的命题，比如，

一，时间有起点和空间是有限的，对应无限的时间无起点和空间是无限的；
二，物质由不可分的单元组成，对应物质是复合和无限可分的；
三，世界在自然法则之外还存在自由意志，对应世界完全由自然法则决定，没有自由意志；
四，世界存在初始因，对应世界没有初始因。

这里的三个二律背反命题联系着康德头上的星空的哲学思考，另一个是他心中的道德感的伦理学基础。康德不置是否。他只想说明人类在自身的理解范畴无法就先验理性的先提条件和终极的问题找到答案。当我们进入到现代社会。这些都成了现代宇宙学和生物学直接面对的需要回答的问题。

在牛顿时代的时空观里，时间和空间是绝对的和无限的。哈勃定律的简单理解是物质运动在别的空间里（哈勃自己就是这么认为的）。而现代的时空观认为时空和物质不可分离。时间由物质的运动和变化而决定。静止的物质下的时间是不存在的。同样，没物质的自由空间只是一个数学模型，也不是真实存在的。物质本身是空间的形态，空间局域由能量涨落而产生的扭曲。所以，哈勃定律说明的其实是伴随有物质的时空尺度上的膨胀。星系光谱的红移并不是物体运动的多普勒效应，而是光的波长因为宇宙空间的尺度变大之后而变长的结果。因此，空间是有限的。宇宙膨胀意谓过去的宇宙比现在更小。按照我们已知的数学和物理推论，宇宙可以反推到一个奇点，那就是时间的起点。现代观测说明宇宙的年龄是一百三十八亿年。因为时间是有限的，我们只能接收和观察到一百三十八亿光年以内物质发出来的光，所以我们观察到的宇宙范围比实际的宇宙还要小。这也引导出一个宇宙视界问题。另外，视界有限，我们的夜空就没有白昼那么明亮。奥伯斯佯谬的问题也就解决了。对于现代物理学家而言，有限时间和有限空间之外是什么的问题是没有意义的。当然，这完全基于我们现有的认知。我们只能把有限时空作为我们理解宇宙的前提条件。至少它和我们的理解和观测自洽。

我们对宇宙的初始状态知道非常少。初始宇宙作为一个没有大小的数学奇点在物理学上无法成立。根据量子物理原理，空间在小于普朗克长度（一千亿亿亿亿分之一米）以下是不可观测的，毫无意义。同样，时间尺度也不能短于普朗克时间，十亿亿亿亿亿亿之一秒。我们的可以理解的宇宙只能从十亿亿亿亿亿亿分之一秒开始。它只有一千亿亿亿亿分之一米大小。宇宙的初始温度非常高，但是不超过一亿亿亿亿度。这时，物质的能量（质量）极高，以至于万有引力的强度相当于强相互作用。超越这个温度极限的宇宙无法存在。在粒子的标准模型之后，物理学家将电磁相互作用，弱相互作用，和强相互作用统一到一个新的理论。至今，这个大统一理论还无法由实验检验。大统一理论表示在如此高温的情况下，粒子呈现更高的对称性，这三种粒子作用力化为一体。我们仍然不知道宇宙大爆炸的动因，现在暂且假设它开启于一次随机的没有特定原由的量子能量涨落。

--写于2022年8月14日（图片来自网络）