宇宙观浅析：人类无法超越光速观察宇宙边缘

在牛顿力学中，空间是相对的，时间是绝对的；在牛顿力学中，空间是平直的，时间是均匀的；在相对论中，空间是弯曲的，时间是膨胀的；在各种力学中，时间是可逆的；在热学中，时间是不可逆的，时间只向一个方向行走而不能反向。

在相对论中，时空是随着物质的产生而诞生的，宇宙大爆炸后，有了物质，也同时有了时间和空间，时空是物质的衍生物。物质分为实体物质和场物质，实体物质是场物质的凝结，场物质是实物质的外延，实物质和场物质合起来便形成了空间，实物质和场物质在空间中的持续存在便形成了时间。

物质和能量是同一事物的两个方面，两者是可以互相转换的，转换的因子就是光速的平方，这有爱因斯坦的质能互换方程为证——E=mc2。也就是说，质量就是能量，能量就是质量，所以在空间中除了包括物质和场的同时，还应包括能量，能量是物质的另一种表现形式。

空间和时间也是同一事物的两方面，即空间就是时间，时间就是空间，两者也可以互相转换，转换的因子就是光速。如果用s表示空间，用t表时间，则有s=ct。其中，光速c仅是两个概念间的换算比例，是一个常数。空间用“米”作单位，时间用“秒”作单位，这在牛顿力学中一开始就是把二者分开的，并且分别定为基本单位，现在可以统一用一个单位了，就是光秒或者光年，光速c=30万千米/秒，或者c=3×108米/秒，作为基本单位就有一光秒等于30万千米，即光在一秒内走过的距离是30万千米，在宇宙间我们一般用光年作单位，一光年约为10万亿千米，说某恒星离我们的距离是4光年，这是空间距离，也指时间是4年前它发出的光今天传到了我们地球上，时间也是4年。

光速是时间和空间的换算单位，光速的平方则是质量和能量的换算单位。这正如热功当量一样，物理学史上曾经把热量用卡作单位，把功用焦耳作单位，后来发现功和热都是能量的单位，于是便有了1卡=4.18焦耳的热功当量。热量是能量又一不确切的说法，而功则是能量转换的量度.也就是说，我们做了多少功，就有多少能量由一种形式的能转化成了另一种能，所以功是能量中转化的差值。例如，一石头从山上滚下，势能减少了10焦耳，就有10焦耳的动能增加，是因为重力做了10焦耳的功，它使得这么多的重力势能变成同样多的动能，所以功是能的转化的量度，也就应当用能量的单位了。

类比以上的说法，我们现在可以把光速称作“时空当量”了，而把光速的平方称作“质能当量”了。其换算因子是1原子质量单位等于931兆电子伏特，（1μ=931mev），1千克的质量约等于9×1016焦耳的能量。(www.xing528.com)

笔者最近在电视上偶尔听到一句歌词：“到底是我走过了春夏秋冬，还是春夏秋冬走过了我。”这是一句很有哲理的歌词，这里的“春夏秋冬”就是指“时间”。作为歌词，它是文学语言，唱起来很好听，作为时间，它是物理语言，听起来很枯燥。翻译成物理语言就是：“到底是我走过了时间，还是时间走过了我？”或者说：“到底是我在走还是时间走呢？”在空间中，我们可以任意选取参考系，如以树木和房屋作参照物，我们可以看到汽车在公路上向前行驶，以行驶的车上的人作参照物（把汽车和车上的人看成是不动的），则树木和房屋在向后退去，这两种说法对研究的结果是一样的。既然时间和空间是一回事，是同一事物的两个方面，我们过去习惯于在空间中选取不同的参照物来研究同一问题，都得到相同的结果。现在要求我们在时间里来选取参照物，我们能适应吗？也就是说，如果把时间看成是绝对的、固定不动的，则是我们在时间方向上行走，如果把我们自己当作参照物（没有动），则时间在向我们后面溜走，这就理解“时空是一体”的这个概念了。“到底是我在走还是时间在走呢？”“到底是我不动还是时间不动呢？”这是歌词作者的疑问。就笔者来看，这两种说法是等价的，效果是一样的，至少我们看到，时间和空间有着相同的性质和含义。“子在川上曰：‘逝者如斯夫，不舍昼夜’”在这里，孔子是把河岸和自己当作参照物（不动的），河水在流动，时间也在流动，在空间中选取了一个参照物，用作空间和时间里两个运动的物体作参考，这就是时空一体的概念。

宇宙的最后结局是什么，也就是时空的最后结局是什么，这是一个十分重大的问题，也是人类十分关心的问题。

热力学第二定律给我们的时空描述了一幅悲惨的图景，脉动的宇宙理论虽然也说它是个有死有生的宇宙，但宇宙的死亡同样不可避免，死一次再生虽然是好事，但毕竟要先死一次，死亡就意味着毁灭。但现在问题的关键是：宇宙到底是孤立系，还是封闭系或开放系呢？如果是孤立系，我们就只有接受死亡这一不争的事实；如果是封闭系或开放系，我们还有希望宇宙再生。宇宙间的引力到底能把膨胀的宇宙拉回来还是会让它永远膨胀下去呢？这也牵涉到宇宙生死存亡的大问题。目前这些问题都还没有一个很好的答案，因为宇宙学目前是一门前沿学科，也是一门新兴学科，人类观测宇宙的时间虽然很久了，自从进化出了眼睛以来就开始观察了，但使用科学的方法观察宇宙时间还不长，也就是一二百年的时间，所以积累的资料和知识也还不多。目前人类对宇宙的了解还处于盲人摸象的阶段，摸到象腿的就说象是一根柱子，摸到尾巴的就说象是一根绳子。所以，有许多问题都有待我们年青一代去探索解决。

宇宙到底是个孤立系还是个开放系，目前无法知道，以后也无法知道，这是因为，我们人类是无法飞出这个宇宙的，正如人体肠胃里的蛔虫一样，一条生活在肠胃内的蛔虫，它再聪明，再会运动也无法知道肠胃以外的世界是个什么样子，也不知道人体以外的空间是个什么样子，如果它从人体的肠胃内爬了出来，看到了外面的情况，它也无法把信息带回肠内提供给同类研究，因为它要么会死在外面，要么就无法回到原处。如果一个人想飞出这个宇宙，从宇宙之外来观察这个宇宙，也是根本不可能的，不管我们在宇宙内怎么飞，我们总不能超光速，这是相对论规定了的，即使我们用达到光速的飞船去飞，也无法穿越宇宙这个边界，因为我们越接近边界时，而空间本身的膨胀速度早已超过光速，所以不管我们怎么飞都追不上宇宙的膨胀速度，所以我们是穿不过宇宙的边缘的。这正如孙悟空一个跟斗翻了十万八千里也没有翻过如来佛的手掌心一样，不管他一个跟斗能翻十万八千里也好，都是翻不出这个宇宙的。