无限宇宙，其形几何

●邵瑞琦

茫茫宇宙，无边无际；仰望长空，苍穹无限。宇宙间万事万物均由物质组成，有物必有形，那么宇宙的形状又是什么样的呢?这个问题听起来似乎是很玄妙，其实只要知道物质占有空间就一定会有形状的简单道理，这个问题也就很自然了。

在远古时代，人类对自然界的认识，仅仅限于两眼所能看到的现象。看到太阳每天东升西落，夜晚满天繁星闪烁，天明天黑往返相同，就好像头顶上有一个巨大无比的罩子。太阳、月亮、星星都是在罩子顶上按固定的位子运行，风雨雷电是在天地之间形成。人类活动的大地是这罩子底下的平面，树木、动物以及人类，都是在大地这个平面上生息繁衍，世代相传。当时认为宇宙的形状是“天圆地方”，一切自然界的存在，都是为了大地这个平面上的生物的存在而存在。

到了中世纪，在宗教需要的影响下，人们认为整个宇宙由地球和天空组成，天空总是在地面的上方，无论在何处，天空到地球的距离都是一样的。不论是在山顶还是山谷，天空也随着起伏变化，地球是整个宇宙的中心，形成了“地心学说”，即太阳、月亮和星星都是围绕地球运转的，是由“上帝”创造出来供给人类和其他生命使用的。虽然“地心学说”比“天圆地方”有所进步，但是它带有强烈的宗教色彩，是不科学的。

后来经过大量的观测天空发现，有些星星的运动路线不是固定的，但又存在一定的周期性，仿佛是在围绕别的东西在旋转，后来被证实了这个东西即是太阳。经过科学家的不断精心观察和计算，在观察计算的基础上，提出了“日心学说”。此时，人们又普遍认为太阳是宇宙的中心，是太阳给地球带来了万物生机。这一新的学说比“地心学说”向科学认识世界又迈进了一大步，然而却与宗教发生了前所未有的冲突，许多科学家因此付出了高昂的代价，甚至于献出了生命。

随着宇宙天文学的产生和不断地发展，人类的视野不断地被延伸，于是发现太阳只是太阳系的中心，地球等九大行星是围绕其转动的群体，它们几乎是在同一个平面上。从远处看，它们就像一个旋转的螺旋，具有相当的稳定性。经过科学家不断努力和研究的结果表明，太阳系的确存在，证明“日心学说”是正确的。

当天文学从“神圣”的宗教桎梏中挣脱出来后，发现地球不但不是宇宙的中心，就连太阳也不是宇宙的中心，它只不过是广阔无垠的银河系中的沧海一粟。这时，人类的眼光又投向了更加辽阔的银河系。那么，什么是银河系呢?如果我们在晴朗的夜晚用双眼观察一下天空，就会发现在我们头顶的上方，有一条银白色的不规则的一片区域，这就是银河系。它是由数量极大的无数颗距离我们非常遥远的星星群组成。由于十分遥远，用肉眼看起来已分不清相互独立的星星个体了，只是像云雾一样稠密。我们的太阳系只是这稠密星云中微小的一员，并在随着银河系的旋转而运动。银河系的形状从侧面看，中间厚两边薄，犹如两个相互对着扣起来的盘子，从中间看，像一个涡旋的平面。我们的太阳系就是在涡旋臂上，离边缘约有1／3的地方。银河系就像我们的太阳系一样，也是围绕着一定的中心旋转的。

银河系的中心又在什么地方?通过近代天文观测和推测，认为银河系里大约有1000亿颗像太阳一样的恒星，有的体积或质量比太阳大，有的体积或质量比太阳还小，所有的恒星都在围绕着银河系的中心旋转。然而这个中心里又是由什么组成的?根据太阳系的行星环绕太阳运动来看，太阳系的99％的质量集中在太阳这个恒星上，在引力的作用下，其他占1％质量的行星在围绕太阳公转。太阳是整个太阳系质量的重心点。那么银河系也一样，在它们的中心也同样存在着一个“太阳”。但这个“太阳”不是一个，而是一群由密度很大、数量很多的高密度星群组成。就如同太阳质量很大，但密度却很小一样，它们占据了银河系质量的90％，在引力的作用下，其他星体或星系都在围绕着这个质量重心旋转。

用现代大型地面天文望远镜和卫星上载的哈勃望远镜观测，不难发现太空中任何一部分区域。距离非常遥远的地方，都可以看到像银河系一样的星系，我们称之为河外星系。按照统计，现在可以观测到的宇宙空间里，大约有1000多亿个像银河系一样的星系，统称为河外星云。

河外星云数目繁多，组成的形态也各式各样，但是大多数可以归结为椭圆星系、旋涡星系和不规则星系三大类。在我们这个能观察得到的宇宙空间里，河外星系就如站在地球上看银河系一样，只是相对稀疏一些，它们也同样在宇宙空间中运转。那么星系又是围绕什么中心旋转的呢?这就提出了比星系更高层次的中心是什么东西的问题。

由于目前科学水平和观测试验手段的限制，人类还没有比较精确的方法去认知它，但目前已有不少的科学家在向这方面努力。最有影响的应算是“宇宙大爆炸”理论的推理。按照这个学说，宇宙的产生源于一次原始的宇宙物质爆炸。它结合了运动学和物理学特性两个方面的理论，认为宇宙当初处于超高温、超高密度、超高原子能量的特殊条件下，由于特殊的物理条件的形成而发生了宇宙空前的大爆炸。现在宇宙的形式是由当初的大爆炸以及随后产生“膨胀”后形成的。

在宇宙原始大爆炸产生后，在爆炸点(相当大的一个范围)就形成了宇宙的中心，这个中心地点相当于星系的中心和太阳系的太阳，科学家称之为“奇点”。假若我们能到达宇宙外的某一处，观赏浩如烟海的宇宙世界，同样也能看到整个宇宙中的各个星系，就像银河系里的星星一样，呈现旋涡形式。为什么会变成这种形式呢?这是因为在最初爆炸之前，宇宙物质在三超状态下，处于自身高速旋转运动形式中。爆炸之后，宇宙物质被强烈的爆炸推力抛射至四面八方，在旋转力的作用下，宇宙物质就朝着原来的旋转方向继续旋转下去。离宇宙中心近的物质旋转速度比离得远的速度快，同时在离心力的作用下，形成了涡旋形式，整个宇宙物质的形状就会变成扁平的圆盘样子。

宇宙究竟会是什么样子，还有待于科学技术的进一步发展，从人类所能观察到的宇宙现象，去证实它的形状。