I. 大爆炸与三维空间

宇宙大爆炸理论是源于天体的红移现象。红移现象是这样的:可见光的光谱是红.橙.黄.绿.蓝.青.紫。红光的波长最长,紫光的波长最短。物体的红移是当你看到这物体发来的光波波长从它实际的波长向红光那边偏移了。即所看到的比实际的波长长了,就显示那光源体是在离你而去。而绝大多数我们所观察到的天体都有红移,而且离我们越远的天体的红移程度越大,这个红移现象告诉我们宇宙正在膨胀。既然是在不断地膨胀,要是逆着时光往回追溯的话,宇宙的起源会是一个点。

宇宙的特点是时间和空间,也就是三维几何空间加上时间形成我们这个宇宙。在数学领域里研究的是N维空间,N是任意常数。在这个N维空间里,加多三四维空间不多,少了三四维空间也不会觉得少。我们都知道三维几何空间是我们所在的空间,二维空间是一个面,一维空间是一条线。零维空间是什么呢?那是一个点,可以看作是座标上表示零的原点。我们的宇宙是一个无限大的闭合三维空间。闭合空间的概念是这样的:你在地面画一条直线,在这条线上随便找一个点作为原点,然后把这条线正反方向的两端不断延长。或者说用两架飞机带着这条线的两头分别沿着相反方向以同样的速度飞去。到最后这两架飞机会在地球的另一边相会,也就是说这条线闭合了。即这个一维空间闭合了。所以我们可以把一个环看作是一个闭合有限一维空间。如果换成是无限空间的话,飞机相会的那一点就是相对于原点的无穷远点。同一坐标系里相对于原点的无穷远点只有一个,不论正负,也不论是 X,Y,还是 Z 轴。与刚才那个闭合一维空间相应的闭合二维空间就是地球的球面了,两者的原点和无穷远点都是一样的。至于闭合的三维空间我们只能在二维的基础上抽象地理解。可见生活在三维几何空间里的人只能形象地理解一个开放的三维空间,却可以很好而形象地理解一个有限的闭合二维空间。如果我们要讨论三维以上闭合空间的话应该先把它换作一个有限闭合二维空间来研究,这样就可以一目了然。

回到大爆炸理论。在宇宙没有出现之前,这里没有时间也没有空间。宇宙是一个零维空间 (注释0),但那是一点纯能量(也可以叫原始能量)。因为纯能量是没有体积的,也就是说,纯能量不能用三维几何空间表示出来。所以,纯能量是零维空间这个命题在这里成立。由于这点能量发生了爆炸,即向三维空间方向迅猛扩展,也就是说宇宙的体积在第二秒时比第一秒大,秒这维时间的空间也就出现了。随着这个扩展,能量冷却,部分能量开始转化为物质。文章就在这“转化”两个字里。要知道任何东西的出现或者产生都有它的过程,从来不会无端端地跑一个什么东东出来。而这个过程是必须遵循自然规律的,这个自然规律是怎样的呢?

(注释0):奇点 http://baike.baidu.com/view/279232.htm

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