对宇宙图景与自然规律的探讨

刘镕冰

摘 要：对自然规律的认识和探寻，是人类文明不断进步和发展的基石，从身边的物理现象到遥远的天文观测，人们通过对已有认识的总结建立相应的理论规律，在实践中应用并且不断完善。近代基础物理的发展促进了人们对于宇宙学的研究，而关于宇宙的各种学说也引发了大量的讨论和争执。真实的宇宙图景和自然规律是什么样的，而我们与自然又是什么关系，这将是人类需要不断探索的问题，也是自然辩证法所研究的重要课题。

关键词：宇宙图景；自然规律

对于生活在地球上的我们而言，天文观测给我们展示了一个令人叹为观止的宇宙图景。它们像是受到一股神奇的自然驱动力因而有规律的运行着，我们会思考自己与自然的关系，作为自然的一部分，是我们的行为影响自然的演化，还是自然规律在悄然地决定我们的行为，人类的发展与自然的演化存在什么样的内在联系。

科学界在已经掌握的理论和认识基础上，对宇宙图景和自然规律提出了一些学说和讨论，但已有的理论和认识并非完善，这些学说或者假设则更无法验证，所以本文只是对这些问题进行探讨。

一、去中心化的历程

应该说人类最初对世界的认识是幼稚的，公元2世纪，托勒密提出地心说。16世纪哥白尼建立了日心说，通过日心说的建立认识到地球只是太阳系内普通众多行星之一，并不带有宇宙中心这一特性，这是将我们自身去中心化的重要一步。

随着近代天文学和物理学的进一步发展，我们也逐渐看到，太阳系仅仅是银河系中一个普普通通的星系，这进一步将太阳从宇宙中心这个位置去除。现在我们认识到，银河系、太阳系、地球在整个宇宙尺度上没有任何特殊地位，所以人类对于宇宙在宏观尺度认识上的逐渐进步，将我们自身的中心化完全去除掉了。那么，如果我们进一步加大去中心化的力度，认为我们所在的宇宙也处于无足轻重的地位呢？這就可以认为我们的宇宙仅仅是众多宇宙和宇宙群中的普通成员，在托比阿斯·胡阿特的《多重宇宙》中，就向我们展示了这一假想。

对于我们的宇宙中有一些不变的物理定律，如光速（3×108 m/s）、绝对零度（-273.15oC）、电子带电量（-1.602×10-19C）等等，为什么宇宙中会有这样的规律和这样的数字。多重宇宙的理论在这方面给了我们一些思路和启发。既然我们知道我们的宇宙中会出现太阳系这样的特殊情况，那么联想到我们的宇宙是不是也只是众多宇宙中的一个特殊情况，也就是说我们宇宙中所有的规律和特征都只是无穷多宇宙所导致的必然存在，而这些物理规律和物理常数其实仅仅只是我们所在宇宙的规律。在其他宇宙中，我们现在用到的数学公理、物理定律或许都不成立，因此在整个宇宙集中，通用的规律或许并不存在。

二、对时空的认识

在经典物理学中，时空是指时间和空间，用以描述物体的运动和相互作用；经典物理学认为时空是相对独立的，也是绝对的，空间在各个方向上均匀延伸，时间以恒定的速度流逝。相对论的建立改变了人类对绝对时空的认识，爱因斯坦在狭义相对论中展示了时间和空间各自的相对性，对于不同的惯性参考系，时间的流逝快慢不是绝对的，空间的度量也不是绝对的。在广义相对论中，进一步展现了引力质量与惯性质量的关系，认为时间和空间不是无关的，时间和空间相互耦联，是描述物体运动的分量在宏观维度的体现。

如果我们认为时间和空间都是描述物体运动的宏观维度，对于我们所处的三维空间，物体在位置坐标上是可以朝正方向和反方向移动的，然而时间坐标上却只能沿着一个方向移动，这可以由热力学的熵增原理解释。我们用熵来表示体系的混沌程度，体系的混沌度越高，则熵值越大，体系的变化必须满足其熵增的条件。那么是否存在时间维度上的反方向移动呢？要回答这个问题，就必须追问熵增原理存在的原因，而这目前并没有答案。假设熵增原理是由宇宙大爆炸时刻的初始条件决定的，那么结合多重宇宙的观点，众多宇宙中必然存在一个宇宙，它的初始条件恰好与熵增原理需要的初始条件相反，这样，时间就朝着我们定义的反方向移动。这就意味着，或许在某个宇宙中，正在发生与我们所在宇宙中的事件完全相反的事件，破镜重圆、水往高处流也许正在发生。这其实也并不难理解，如果我们仅仅把时间当成一个描述运动的维度坐标，朝着哪个方向移动其实并不重要，但是有一点应该是一致的，如果该宇宙中时间的宏观维度只有一维，那么它的移动只能沿着一个方向，而这个方向由宇宙诞生的初始条件相关。

是否存在一个宇宙，在这个宇宙中，时间的宏观维度不是一维，而是二维或者更高维呢？我认为这也是可能的，物理学中有很多物理量和物理规律都满足对称性，既然时间和空间都是描述物体运动的宏观维度，那么时间也许和空间一样都多个维度，那么在这个宇宙中，会出现很多奇特的现象，事件的过程会根据其初始条件和某个规律来选择一个时间路径，然后事件沿着这个时间路径发生。

三、我们与自然的关系

很多时候，我们认为人类不同于其他动物，人类正在利用自然资源和自然规律影响自然的演化，但是如果我们换一个角度来思考，或许人类到目前为止所经历的所有历程都是自然规律导致的必然结果。

《三体》中也对宇宙中的自然规律本身提出了思考，书中说到宇宙规律不是绝对的，而是可以被改变的，其中对光速和时空维度进行了特别的假想，认为我们宇宙诞生之初光速是无穷大的，宏观时空维度与微观时空维度一致，都是十维。这些想象或许有些天马行空，但给我们提供了一种思路，人与自然的关系不是相互独立的，人类的发展历程是自然选择的一种必然，而反之，人为的影响或许不仅能影响自然环境和演化进程，甚至可以影响到宇宙中最基本的自然规律。

参考文献：

[1]炎冰.自然·辩证法·自然辩证法[J].自然辩证法研究，2002，Vol.18（12）：59-62.

[2]谢俊强，谢泽洋.矛盾宇宙假说[J].长沙水电师院学报，1991，Vol.6（1）：134-140.

[3]托比阿斯·胡阿特.多重宇宙[M].车云译.北京： 生活·读书·新知三联书店，2011.

[4]刘慈欣.三体[M].重庆：重庆出版集团重庆出版社，2008.