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第三节 回归三维空间（第2页）

2007年8月，美国宇航局太空网报道，美国天文学家发现了一个直径为10亿光年的空洞。空洞不是黑洞，是一个大部分空间没有恒星、气体和其他正常物质的大洞。而且它里面也不存在散布于宇宙的神秘“暗物质”，天文学家原来也发现了很多空洞，但这次空洞比原来发现的要大得多。

美国劳伦斯·鲁尼克说：“不仅从未有人发现如此之大的空洞，而且我们也从未预料到会发现有如此之大的空洞。”鲁尼克说的这个区域之前被称为“冷点”，因为它在宇宙微波背景辐射（CMB）图上显得“鹤立鸡群”。

宇宙微波背景辐射是宇宙大爆炸时留下的辐射遗迹，从理论上讲，宇宙大爆炸标志着宇宙的形成。

鲁尼克说：“虽然这项令人吃惊的发现需要独立验证，但这一区域宇宙微波背景相对低的温度看上去是由一个神秘大洞造成的，这个缺乏几乎所有物质的大洞距地球约60亿至100亿光年之之远。”据研究人员解释，宇宙微波背景辐射的光子在经过宇宙中有物质的正常区域时，通常会获得少量的能量。可一旦宇宙微波背景辐射穿过空洞地带，光子就会丧失能量，使得来自那部分天空的宇宙微波背景辐射的温度忽然降低。

2008年8月，天文学家IstvanSzapudi的夏威夷研究小组发现：宇宙微波背景辐射（CMB）穿过星系密集区域（称为超星系团，其直径约为5亿光年）时能够被微小的加热。

与此相反，当CMB穿越同样广阔的几乎没有物质的空洞时会被微小地冷却。根据来自50个超星系团和50个超空洞的观测数据，最终分析出CMB不是被加热就是被冷却。

这说明光在宇宙空间传播中能获得或者丢失能量，宇宙大爆炸的证据是存疑的。

一个自我旋转的宇宙

在现代物理学中，光的速度是恒定的，除了大质量物体的万有引力之外，光是几乎不被作用的。光的能量是无法损失的，但是也有例外，就是光在大质量恒星、星系附近因为引力有弯曲现象。在黑洞里光甚至无法逃逸，但是现代天文观测证明，光在宇宙空间中经过星系时能够被增加能量，经过空洞时有能量损失，同时我们也有理由相信以下两个方面：第一，如果宇宙是旋转的，那么在宇宙137亿光年的空间中，光是能够被强大的具有外壳的宇宙空间作用并弯曲的，光并非直线传播，我们生活在一个动态的宇宙之中。这种作用还要考虑恒星及其他星系的引力影响。那么我们的宇宙空间大小是否真实，值得探索。

第二，光在宇宙空间的传播是损失或者增加能量的。那么宇宙大爆炸的红移必须做出修正，而且空洞损失能量说明我们宇宙空间的真空定义本身可能不真实。

在新宇宙模型下，时间是粒子的表现形式，宇宙自身具有旋转性。时空弯曲的本质是宇宙拥有一个自我圆转运动的主体，力与粒子纠缠。一个旋转的宇宙里，宇宙外壳也应该具有大的质量与作用因素，大空间内光自然弯曲成为必然现象。

宇称不守恒

目前普遍接受的物理学理论认为，每一种基本粒子都有其对应的反粒子。譬如说与带负电的电子相对应的就存在着质量相同、携带电荷正好相反的正电子。在反物质理论提出后，科学家们一直认为，粒子和反粒子之间在特性上存在对称，就像人们通过镜子看自己一样。这些对称特性主要包括基本物理定律不受时间方向性影响，在空间反射下的物理过程以及粒子与反粒子的变换过程遵循对称，它们分别被称为时间、宇称和电荷守恒定律。

宇称不守恒首先由华裔科学家杨振宁，李政道提出，最后有吴健雄博士通过实验给予证明。

吴健雄用两套实验装置观测钴60的衰变，她在极低温（0。01K）下用强磁场把一套装置中的钴60原子核自旋方向转向左旋，把另一套装置中的钴60原子核自旋方向转向右旋，这两套装置中的钴60互为镜像。实验结果表明，这两套装置中的钴60放射出来的电子数有很大差异，而且电子放射的方向也不能互相对称，吴健雄还在实验中发现了电子倾向于左手旋（大部分粒子具有左手旋倾向）的现象。实验结果证实了弱相互作用中的宇称不守恒。

宇称不守恒的发现并不是孤立的。在微观世界里，基本粒子有三个基本的对称方式：一个是粒子和反粒子互相对称，即对于粒子和反粒子，定律是相同的，这被称为电荷（C）对称；一个是空间反射对称，即同一种粒子之间互为镜像，它们的运动规律是相同的，这叫宇称（P）；一个是时间反演对称，即如果我们颠倒粒子的运动方向，粒子的运动是相同的，这被称为时间（T）对称。

如果宇称守恒，也就是说如果用反粒子代替粒子、把左换成右，以及颠倒时间的流向，那么变换后的物理过程仍遵循同样的物理定律。

但是自从宇称守恒定律被李政道，杨振宁和吴健雄打破后，科学家很快又发现，粒子和反粒子的行为并不是完全一样的！一些科学家进而提出，可能正是由于物理定律存在轻微的不对称，使粒子的电荷（C）不对称，才导致宇宙大爆炸之初，生成的物质比反物质略多一点多。大部分物质与反物质湮灭了，剩余的物质才形成了我们今天所认识的世界。如果物理定律严格对称，宇宙连同我们自身就都不会存在了，如果没这种机制，宇宙大爆炸之后诞生了数量相同的物质和反物质，正反物质相遇后会立即湮灭，那么星系、地球乃至人类就都没有机会形成了。

接下来，科学家发现连时间本身也不再具有对称性了！

可能大多数人原本就认为时光是不可倒流的。日常生活中，时间之箭永远只有一个朝向，过去的不能追回，打碎的玻璃无法复原，过去与未来的界限泾渭分明。不过，在物理学家眼中，时间却一直被视为是可逆转的。

比如光子碰撞产生电子，而正负电子相遇则同样产生一对光子。然而，1998年末，物理学家首次在微观世界中发现了违背时间对称性的事件。欧洲原子能研究中心的科研人员发现，正负K介子在转换过程中存在时间上的不对称性：反K介子转换为K介子的速率要比其逆转过程（即K介子转变为反K介子）来得要快。

欧洲核子中心新实验证明，反物质转化为物质的速度要快于其相反过程。因此它为宇宙中物质量为何远远超过反物质量提供了部分答案。另外，新成果对物理学基本对称定律研究也有重要意义。物理学家们一直认为，除了基本物理定律不受时间方向性影响外，物体在空间物理反射的过程以及粒子与反粒子的变换过程也应遵循对称性。时间、宇称和电荷守恒定律被认为是支撑现代物理学的基础之一。

1999年3月，科学家称直接观测证明电荷宇称定律有误。美国费米实验室宣布说：“该实验室以前所未有的精度，基本‘确切无疑’地证明中性K介子在衰变过程中直接违背了电荷宇称联合对称法则（CP宇称守恒）”。这一结果被认为是物质和反物质研究领域的一项重要进展。证明K介子违背宇称和电荷联合守恒定律，其主要途径是研究K介子衰变为其它粒子的过程。K介子可衰变为两个介子。物理学家们曾从理论上指出，通过实验测量出一定数量K介子中有多少衰变为介子，这一比值如果不接近零，那么即可被视为直接证明了宇称和电荷联合定律不守恒。而费米实验室所获得的最新数值结果（0。00280误差0。00041），由于其精确度比此前实验都有所提高，从而直接证明了宇称和电荷守恒定律确实有局限性。

至此，粒子世界并非完美的，世界从本质上被证明了是不完美的、有缺陷的。而超光速的粒子纠缠、中微子的中途衰变、时间的不守恒、电荷的不守恒、宇称不守恒中出现的左手旋倾向（大部分基本粒子是左手旋的）都在说明：微观粒子具有内在原因，对于时间的表达出现了问题。时间只是粒子的表现，时间与光子联系起来，本身存在着逻辑错误。

这说明时间与物质都是互相转化、表达的，时间不应该作为宇宙中的一维，不应该把三维空间加上时间。微观量子世界与宏观宇宙空间还有其内部的逻辑。

两光子碰撞湮灭，变成正负两个电子，正反电子碰撞湮灭，变成两个光子。反K介子转换为K介子的速率要比其逆转过程（即K介子转变为反K介子）来得要快。K介子衰变中的电荷与宇称联合不守恒，钴60的镜像衰变左手旋倾向。这种粒子内在逻辑中的原因，有人把其与宇宙大爆炸联系起来，认为正是宇称不守恒导致我们的宇宙诞生。而有科学家从星系旋转对时空扭曲的影响来解释宇称不守恒问题。

星系旋转与宇称不守恒的关系

弦理论研究者及很多科学家认为宇宙存在超对称性，极小与极大存在对称关系。就像弦理论认为，宇宙中粒子宇宙也存在着超对称性，R与1R的宇宙定律是相同的。比如一个1028米的宏观宇宙，与10-28米的微观物理世界存一样的物理定律。当然作者本人认为这两个对称世界存在着关联，但是并不意味照物理定律的统一，要客观辨证的看待问题。那么微观粒子中的宇称不守恒，是否也受宏观星系的影响呢？按照宇宙连续性逻辑，这应该是存在关系的。

2011年7月，英国华威大学的物理学家从星系旋转扭曲时空的角度入手，建立了一个涵盖整个星系时空模型来解释电荷宇称不守恒（电荷宇称守恒简称CP守恒）现象，在物质与反物质演化过程中，K介子和反K介子衰变出现显著的不对称性。

华威大学的MarkHadley博士发表在EPL（欧洲物理学快报）上的论文主要解释了CP破坏的一种新研究，即我们星系的旋转对亚原子粒子的衰减会产生重大影响。我们银河系的自转效应造成了我们时空的扭曲，星系产生的引力场将使得星系内部的时空产生扭曲，这种扭曲也包括太阳系

在内，而这个时空扭曲效应的影响将是不容忽视的。如此巨大质量的星系自转所具有的速度和角动量拖拽着星系内部的时空，造成时空形状的变形以及时间的膨胀效应，这种扭曲程度足以影响到对实验结果的评定。

对于星系自转所产生的效应是一个人们比较容易忽视的问题。因为我们一直以来都是处于地球和太阳的引力场中，整个星系的旋转对于我们地球周围的时空所产生的效应比地球本身的自转要强100万倍。当CP破坏在介子衰变中被观察到时，星系旋转效应有助于解释在相同粒子物质与反物质的分裂基于不同的衰变率。银河系的自转所产生的“拖拽”效应是显著的，造成的时空扭曲足以引起每个粒子结构的不同，使其经历不同的时间膨胀效应，而这正是衰变以不同方式进行的原因。

这就是说，在每个粒子进行衰变时，时空扭曲所造成的不同时间膨胀所带来的整体效应必须被考虑，CP破坏的消失和宇称守恒也应该与此相关。在欧洲核子研究中心已经收集到了大规模的数据阵列，显示出在衰变的过程中CP破坏是存在的，同时还能检验出星系的自转所产生的“拖拽”效应对其的影响。

很显然，在第三章我们提到了一个聚合而生的宇宙模型，同时我们提到宇宙有旋转中心的一些证据。在一个多宇宙状态下，我们的宇宙拥有中心，宇宙围绕着中心做旋转运动，这符合物理学的规律。因为从原子到电子，从光子到地球、星系都有类似运动。一个旋转的宏观宇宙，必然对于微观粒子产生更多的影响，大多数粒子都具有左旋倾向，而宇称不守恒的原因，不仅仅与银河系有关系，而且还应该与一个旋转的宇宙有关系，宏观宇宙星系有微观量子组成，宏观宇宙的运动状态必然影响微观量子的行为。

宇宙常数错了

爱因斯坦在提出相对论的时候，一开始将宇宙常数代入他的方程。他认为有一种反引力能与引力平衡，促使宇宙有限而静态。后来爱因斯坦取消了这个常数，当哈勃得意地将膨胀宇宙的天文观测结果展示给爱因斯坦看时，爱因斯坦感觉很羞愧，认为自己一生所犯下的最大错误是从自己理论中去除了宇宙常数。

爱因斯坦发表相对论，包括宇宙常数的初衷，并不认为其是万物之理，只是对物理学的一个总结、一个推进、一个对宇宙的新的认识，所以其出于不断修改与完善才删除了宇宙常数。正如爱因斯坦开始相对论基础认为宇宙是有限而静态的一样，后来因为很多科学观测符合相对论的预言，相对论也加入了其他科学家及科学的解释与证据后，很自然地被神圣化了，因为它太符合天文观测与一些科学验证了。但是爱因斯坦本人却追求一个相对论在内的大统一理论，至少爱因斯坦本人认为相对论是不完美的。

2005年4月北京青年报的一篇文章指出，物理常数不“常”、爱因斯坦相对论面临挑战。该文提出爱因斯坦证明牛顿物理定律并不准确，但爱因斯坦自己也许并不正确。对一个重要物理常数的新研究表明，它可能是随时间变化的，也许我们可以期待一场对相对论进行修正的物理学革命。

顾名思义，“常数”应是恒定不变的，如果物理学常数随时间而变化，就意味着宇宙中的物理规律也在变化。宇宙诞生至今已有100多亿年，这期间是否发生过这样的事？

有关争议的焦点之一是精细结构常数，它对电磁相互作用极其重要。如果精细结构常数随时间发生变化，其他一些基本物理原则如光速也会变化，这将给相对论带来挑战，因为广义相对论不允许这种变化。