宇宙的真实面目探讨

宇宙的真实面目探讨：

爱因斯坦的相对论及其探讨？宇yǔ,宙zhòu,四方上下曰宇,古往今来曰宙。

　　在汉语中，“宇”代表上下四方，即所有的空间，“宙”代表古往今来，即所有的时间，宇：无限空间，宙：无限时间。所以“宇宙”这个词有“所有的时间和空间”的意思。把“宇宙”的概念与时间和空间联系在一起，体现了我国古代人民的智慧。

　　“宇宙”一词，最早出自《庄子》这本书，“宇”指的是一切的空间，包括东，南，西，北等一切地点，是无边无际的；“宙”指的是一切的时间，包括过去，现在，白天，黑夜等，是无始无终的。
　　在西方，宇宙这个词在英语中叫cosmos，universe，space；在俄语中кocMoc 在德语中叫kosmos ，在法语中叫cosmos。它们都源自希腊语的κoσμoζ，古希腊人认为宇宙的创生乃是从浑沌中产生出秩序来，κoσμoζ其原意就是秩序。但在英语中更经常用来表示“宇宙”的词是universe。此词与universitas有关。

在中世纪，人们把沿着同一方向朝同一目标共同行动的一群人称为universitas在最广泛的意义上，universitas 又指一切现成的东西所构成的统一整体，那就是universe即宇宙。universe和cosmos常常表示相同的意义，所不同的是，前者强调的是物质现象的总和，而后者则强调整体宇宙的结构或构造。
　　"宇"指空间,"宙"指时间，宇宙就是在空间上无边无际,时间上无始无终的,按客观规律运动的物质世界。

认识宇宙

　　宇宙是由空间、时间、物质和能量，所构成的统一体。是一切空间和时间的综合。一般理解的宇宙指我们所存在的一个时空连续系统，包括其间的所有物质、能量和事件。

　　宇宙是万物的总称，是时间和空间的统一。宇宙是物质世界，不依赖于人的意志而客观存在，并处于不断运动和发展中。宇宙是多样又统一的。它包括一切，是所有时间和空间的统一体，没有时间和空间就没有一切。所以它包含了全部。

分层次的认识宇宙

　　从哲学的观点看。人们认为宇宙是无始无终，无边无际的。不过，对这个深奥的概念我们不打算做深入的探讨，还是留给哲学家们去研究。我们不妨把眼光缩小一些，讲一讲利用我们现有的科学技术所能了解和观测的宇宙，人们把它称为“我们的宇宙”或“总星系”。

　　从最新的观测资料看，人们已观测到的离我们最远的星系是130亿光年。也就是说，如果有一束光以每秒30万千米的速度从该星系发出，那么要经过130亿年才能到达地球，当然也就是130亿年前发出的。这130亿光年的距离便是我们今天(2009年)所知道的宇宙的范围。再说得明确一些，我们今天所知道的宇宙范围，或者说大小，是一个以地球为中心，以130亿光年的距离为半径的球形空间。当然，地球并不真的是什么宇宙的中心，宇宙也未必是一个球体，只是限于我们目前的观测能力，我们只能了解到这一程度。

　　在这个以130亿光年为半径的球形空间里，目前已被人们发现和观测到的星系大约有1250亿个，而每个星系又拥有像太阳这样的恒星几百亿到几万亿颗。因此只要做一道简单的数学题，你就不难了解到，在我们已经观测到的宇宙中拥有多少星星。地球在如此浩瀚的宇宙中，真如沧海一粟，渺小得微不足道。

　　一直以来，天文学家和我们一样，想知道宇宙究竟有多大。最近，美国的太空网报道，经过艰苦的计算工作，天文学家发现宇宙超乎寻常的大，其长度至少为1560亿光年。“这样一个有关宇宙大小的发现，显然是以‘宇宙是球形的，是有限无边的’为前提条件的。这个假设是爱因斯坦最早提出的。”

中国国家天文台的研究员陈大明在接受记者专访时说，“长期以来，宇宙学研究领域一直有这样一个争论，宇宙究竟是球形的、马鞍形的、还是平坦的。”北京师范大学副教授张同杰说：“国际主流宇宙学普遍认为宇宙是平坦的，是无限的。”那么，围绕宇宙的争论从何而来？理据何在？

一种最为普遍的观点：在大爆炸之后，宇宙诞生了。“根据现代宇宙学中最有影响的大爆炸学说，我们的宇宙是大约137亿年前由一个非常小的点爆炸产生的，目前宇宙仍在膨胀。”陈大明研究员说，“这一学说得到大量天文观测的证实。”这一学说认为，宇宙诞生初期，温度非常高，随着宇宙的膨胀，温度开始降低，中子、质子、电子产生了。此后，这些基本粒子就形成了各种元素，这些物质微粒相互吸引、融合，形成越来越大的团块，这些团块又逐渐演化成星系，恒星、行星，在个别的天体上还出现了生命现象，能够认识宇宙的人类最终诞生了。宇宙是球形的、有限无边的？

“认为宇宙是球形的观点在很长时间内存在着，尽管不是国际宇宙学界的主流。”陈大明介绍说，“它的每一次提出，都会引起人们的关注，就是因为这一观点很奇特。”一个最为明显的例子就是不久前，由美国数学家杰弗里·威克斯构建的宇宙模型：一个大小有限、形状如同足球的镜子迷宫。“形如足球”的模型令科学界震惊，因为这一学说宣称，宇宙之所以令人产生无边无界的“错觉”，是因为这个有限空间通过“返转”效应无限重复映现自身。

威克斯认为，人们之所以感觉宇宙是无限的，是因为宇宙就像一个镜子迷宫，光线传过来又传过去，让人们发生错觉，误以为宇宙在无限伸展。这一惊人推断后来被《新科学家》杂志收录，同时作为一种“奇谈”在民间广为流传着。

宇宙奥秘：世界的概念

宇宙奥秘

爱因斯坦在1905年完成了狭义相对论。狭义相对论在本质上改变了牛顿力学的空时观，揭示了作为物质存在形式的空间和时间统一成一个四维空时，揭露了力学运动和电磁运动在运动学上的统一性。爱因斯坦提出的“四维空时”，认为时间空间不可分割。而“世界”这一概念在诸佛经中屡次被提到，“世”代表了时间：过去、现在、未来三世，“界”代表了空间：东西南北上下十方，佛经中的“世界”概念表明了时间空间本不可分。并且佛陀所证入的境界远非四维，而是无量维度。

据赵朴初《俗语佛源》，“世界”这个词是从佛经中来的。在佛教中，世界的范围远远大于我们现在所了解的地球范围。

世：时间的迁流，过去、现在、未来，三世。
界：空间的划分，东西南北上下，十方。

一小世界：

日月围绕着须弥山运转，日月照临的范围，即以须弥山为中心的四大洲，名为一小世界（包括地狱、天等领域）我们地球处于四大洲的南瞻部洲。如下一小世界图（来自或整理自香港版《大方广佛华严经》）：

宇宙奥秘

小千世界：1000个小世界。

宇宙奥秘

中千世界：1000个小千世界。

宇宙奥秘

大千世界：1000个中千世界。

宇宙奥秘

三千大千世界：即大千世界，因为三个千连乘，所以叫三千大千世界。
一佛刹：一尊佛教化的国土。

《大智度论》中说：“百亿须弥山，百亿日月，名为三千大千世界。如是十方恒河沙三千大千世界，是名为一佛世界，是中更无余佛，实一释迦牟尼佛。”

注：亿有四种。瑜伽略纂二曰：“西方有四种亿：一、十万为亿。二、百万为亿。三、千万为亿。四、万万为亿。”按照现在的算法，大千世界内有1000x1000x1000即10亿个小世界。
娑婆世界：是释迦牟尼佛（法身即毗卢遮那佛）的佛刹，位于“普照十方炽然宝光明世界种”的第十三层，如下图：

宇宙奥秘

普照十方炽然宝光明世界种：

位于“无边妙华光香水海”中央的“一切香摩尼王庄严莲花”上。普照十方炽然宝光明世界种有二十层，每一层都有佛：『最下方世界名最胜光遍照，佛刹微尘数世界周匝围绕，佛号净眼离垢灯；此上过佛刹微尘数世界，有世界名种种香，二佛刹微尘数世界周匝围绕，佛号师子光胜照；此上过佛刹微尘数世界，有世界名一切宝庄严普照光，三佛刹微尘数世界周匝围绕，佛号净光智胜幢；……此上过佛刹微尘数世界，至此世界名娑婆，十三佛刹微尘数世界周匝围绕，其佛即是毗卢遮那如来世尊；……此上过佛刹微尘数世界，有世界名妙宝焰，二十佛刹微尘数世界周匝围绕，佛号福德相光明。此遍照十方炽然宝光明世界种有：十佛刹微尘数回转形世界，十佛刹微尘数江河形世界，十佛刹微尘数漩流形世界，十佛刹微尘数轮辋形世界，十佛刹微尘数坛墠形世界，十佛刹微尘数树林形世界，十佛刹微尘数楼观形世界，十佛刹微尘数尸罗幢形世界，十佛刹微尘数普方形世界，十佛刹微尘数胎藏形世界，十佛刹微尘数莲华形世界，十佛刹微尘数佉勒迦形世界，十佛刹微尘数种种众生形世界，十佛刹微尘数佛相形世界，十佛刹微尘数圆光形世界，十佛刹微尘数云形世界，十佛刹微尘数网形世界，十佛刹微尘数门闼形世界，皆在此无边妙华光香水海及围绕此海香水河中。』——华严经

华藏庄严世界海：

中央是普照十方炽然宝光明世界种，周围有十不可说佛刹微尘数世界种。

宇宙奥秘

十方世界海：华藏庄严世界海位于中央。

宇宙奥秘

十方世界海：在“一真法界”中。

宇宙奥秘

一真法界：诸佛证悟，如来以“一真法界”为身。

 

世：
 时间的迁流，过去、现在、未来，三世。

界：
 空间的划分，东西南北上下,十方。

世界：
 一个日月围绕照耀之下的时空。

小千世界：
 1000个世界。

中千世界：
 1000个小千世界。

大千世界：
 1000个中千世界。

三千大千世界：
 即大千世界，因为三个千连乘，所以叫三千大千世界。

一佛刹：
 一尊佛教化的国土，含括三千大千世界。

娑婆世界：
 释迦牟尼佛（法身即毗卢遮那佛）的佛刹，位于“普照十方炽然宝光明世界种”的第十三重。

普照十方炽然宝光明世界种：
 位于“无边妙华光香水海:”的中央。

无边妙华光香水海：
 位于“华藏庄严世界海”的中央。

华藏庄严世界海：
 位于“十方世界海”的中央。

十方世界海：
 在“一真法界”中。

一真法界：
 

诸佛证悟，如来以“一真法界”为身。

佛教说明世界组织的情形：每一小世界，其形式皆同，中央有须弥山，透过大海，矗立在地轮上，地轮之下为金轮，再下为火轮，再下为风轮，风轮之外便是虚空。须弥山上下皆大，中央独小，日月即在山腰，四王天居山腰四面，忉利天在山顶，在忉利天的上空有夜摩天、兜率天、化乐天、他化自在天，再上则为色界十八天，及无色界四天。在须弥山的山根有七重金山，七重香水海，环绕之，每一重海，间一重山，在第七重金山外有碱海，碱海之外有大铁围山。在碱海四方有四大洲，即东胜身洲，南赡部洲，西牛货洲，北俱卢洲，叫做四天下，每洲旁各有两中洲，数百小洲而为眷属。如是九山、八海、一日月、四洲、六欲天、上覆以初禅三天，为一小世界。集一千小世界，上覆以二禅三天，为一小千世界。集一千小千世界，上覆以三禅三天，为一中千世界。集一千中千世界，上覆以四禅九天，及四空天，为一大千世界。因为这中间有三个千的倍数，所以大千世界，又名为三千大千世界。《大方广佛华严经华藏世界品》有更详尽的文字介绍。

 

宇宙奥秘:从第四度空间

     迈向无色界的追寻

佛经提及宇宙中许多“界”（Dimension），与“世界”，大多数都不是我们欲界的。我们的见识受到了肉体眼耳口鼻的有限感受识力，无法接触得到色界以上的无色界。我们看不见听不到摸不着的，就认为是并不存在的，其实那是虚妄的错觉。我们的智识和思想，受到自我禁锢于狭小幽暗的井中，使我们草率地否定了一切我们未知的存在。我们熟知三度空间，但是很少人知道四度空间、五度空间及五度以上空间（界）的存在，让我现在先从第四空间谈起，次第进入较高空间。

假如你攀上运动场中央的一支旗杆的顶上，你居高临下，你向上攀登的方向，是垂直向上的，与运动场地面的“长”与“宽”均成为九十度的直角，是不是？

假如运动场另外还有一支与“长”、“宽”、“高”三者，都成九十度直角关系的旗杆竖立着，你正在攀上去，你就明白你很可能是向着第四度空间进入了！

这些话说来简单容易，但并不是那么容易为一般人了解，因为一般人不能以其肉眼视力看得见第四度空间的形状。

第四度空间（界），一向被认为是幽灵般抽象的数学观念而已，并无具体的形相。现在，电子计算机(电脑)绘图学(Computer Graphics)已经能够将第四度空间绘出呈现在我们视线前面。

第四度空间，其实也并不那么太神秘。日常我们已经接触了第四度空间而不自知。比方说，我们看彩色电视画面时，突然在画面人物转变时，会出现变形幻影，那就是第四度空间之一瞥。

当代最先进的科学家群，例如医学家、海洋学家，甚至于社会学家，有很多人已经致力于第四度空间的研究与应用。医学已经进入第四度空间的医疗方法，更是值得世人注视。

我们的视界不能进入三度空间以上的界，但是计算机、电脑可以，运用电脑来呈现第四度空间，是一门崭新的学问。成就最高者，当推美国布朗大学（Brown University）数学系主任汤玛士。班卓夫博士（Thomas Banchoff）能很成功地运用电脑呈现出第四空间的影象，让肉眼可以看得见。

宇宙奥秘：从第四度空间迈向无色界的追寻

他喜欢称第四度空间为“最接近我们的邻界”。

班卓夫博士的突破性视觉成就，就是运用电脑把第四度空间的存在，绘制成拟态的视觉画面电影，让肉眼可以看得见一向认为无可能呈现的抽象观念，或数学几何方程式才能表现出来的第四度空间存在物。

举例说，班卓夫博士的超时代影片之一，放映时，让肉眼看见一座形似实质的蓝色半球体，在一片黑色背景上慢慢回旋。然后，半球形突然变形，现出前所未见亦不可想象的奇象；它的弧形缩小了，好象自己吞噬自己似的，一直萎缩，直到变成一个小小蓝点为止。不久，蓝色光点骤涨，成为一个三尖形，后来遂变为一个等边三角立体（形如金字塔），不久又自行变回原有半圆形。

这种怪异的奇观，到底是怎么一回事？又跟第四度空间有什么关连呢？

班卓夫指出：“刚才所见电脑绘拟的视象，并非存在于第四度空间内的真正物象，只是理论第四度空间（Theoretical Fourth Dimension）所投射的三度空间影象而已。” 我们都知道，长、宽、高，是我们熟悉的三度空间。而数学家则称第四速空间为“超空间”（Hyper-Space）。

班卓夫的科学新发现，具有重大的意义。

假如说，现在有一群具有若干智慧的“第二度空间”生命，他们住在一个小孩的三度空间的游戏室内的一堵墙壁上。他们是二度空间的生物，只有长与宽，而没有高；在我们三度空间的人类来看他们（假如看得见），就会觉得他们是平平扁扁的，因为他们只有长与宽，而没有高，他们根本不知道“高”为何物，自然就不能想象出“三度空间”是什么意义了。

假如说，那个小孩现在进入他的游戏室内，用灯光照着墙壁，把他自己的手影投射在墙上。那么，墙上的那批二度空间生物看见小孩的手影在他们身上遮盖又隐去，忽出现忽消失，这批二度空间生物可不是吓得半死？再也猜不透想不通忽来忽去的手影是什么东西，怎么会这样移动来去的呢？又会变形的呀！一下子胖，一下子瘦，忽然是小狗头形，忽而猫头，忽而天鹅……是些什么妖魔鬼怪在作崇？哪知这只不过是三度空间一个小孩在做手影游戏所造成的幻象？

假定在第四度空间里面，有一个小孩，向着我们的三度空间投射灯光手影，我们岂不是一如二度空间的那群生物一样，被吓得魂飞魄散？我们只认识三度空间的一切事物，我们毫无所知于超过三度空间以上的“超空间”的任何情形。

第四度空间的“存在物”或“生命”，所表现的任何变化，都是打破我们三度空间内的一切物理法则，都跟我们学过的定律不符──你瞧！看起来像是实质的半圆形，竟会自己突然缩小消失，忽然重现，变为三角立体形，又忽然消失，再重现原来的半圆形，这不是鬼怪吗？

在三度空间的我们，对于三度以上的空间，的确太无知了，就如二度空间的生物对我们三度空间小孩的手影一样无知！

西方人对于“超空间”的追寻，其实并非始自今日。远在公元一八八四年间，英国科学幻想作家艾特温·阿博特（Edwin Abbott）的名著《平坦世界》（Flatland）就已经提出对超空间的探讨。这本一百年前的科学幻想小说先驱，至今仍未褪色，其观念依然站在时代前面。多佛公司(Dover)再版此书，仍是当前畅销书之一，这本小说对于后来一九五零年至六零年代盛极一时的科学幻想小说作者们有很大的启示作用。　

《平坦世界》（Flatland）

《平坦世界》书内描写一个二度空间的世界的生命与环境。有一天，从三度空间世界来了一个圆球形生物，进入二度空间的“平坦世界”，引起了该处各生物的惊慌。平坦世界公民之一，一位发言者说：

“我巴不得立刻就把这个侵入者驱逐出境！”这个发言者是一个平面的四方形，它质问闯入者：

“你说你是从三度空间来的？三度空间在哪里？是什么样子？怎么我一些也不知道？”

来客（三度空间圆球）说：“不错，我是从三度空间来的，它就是在上面，也在下面。”

平面四方形说：“老天爷！你一定是指南和北了！”

圆球：“完全不是这个意思，我是说你的上面和下面，这是你看不见的，因为你是平面的，你旁边又没有眼睛！”

平面四方形：“我的旁边确有视力！”

圆球：“但是你是平的，你没有眼睛，看不见外面的空间。你是平的，你的旁边没有眼睛，你的里面也没有眼睛──你们称为“里面”，我们视之为你的“旁边”。”

平面四方形：“在我里面长个眼睛？在我肚皮长个眼睛？先生你太会开玩笑了！”

圆球：“我不是寻你开心！我明白，你是平面的，你无法了解三度空间的意义，你顶多只能看见我的一面──圆圈圈，因为你没有能力把你的视力从平面上升起，你就只能看见我的身体一面。现在，我要向空中升起了，最低最低限度你应该可以看见我身体的圆圈越来越缩小，越来越小，终于消失。”

圆球从平板上跳起消失了。平面四方形自语道：“全是鬼话！我根本没看见他升起！什么是“升”呢？莫名其妙！可是，他消失了！我不懂，是怎么回事呢？”

突然不知从何处传来圆球的声音：“平面四方形老兄！你以为我真的消失了吗？我还在这里呀！只因你是平面的，你看不见我罢了！等我再回到你的平面来，你就会看见我的圆圈越来越大了。”

圆皮球跳回平板上，平面四方形果然看见一个圆圈越来越大，可是始终不明白是怎么一回事。他就叹一口气说：“他是有些奇怪的，蛮会玩把戏的！但是，我还是不相信他说的什么三度空间！他不外是个会变把戏的圆圈罢了！”

上面摘要地译出《平坦世界》的一段小故事。它的比喻，有些像中国谚语“井蛙观天”，可是比“井蛙观天”更深入。

对于佛经所讲的无色界、三十三天、非想非非想天等等超越空间，超越时间的许多“界”，我们都很难去接受，因为我们是欲界的凡夫俗子，我们的视觉受限制于肉眼的有限视力，我们只能看见我们的“经验世界”内的物质。我们的肉耳听觉只能听见有限的比较低频率的声波，甚至于不能听见狗儿可听到的较高的频率波──狗笛子发出的笛音──我们就遽予否定一切我们无法经验的存在。我们听不见狗笛子的笛音，跟平面四方形看不见圆形皮球的立体全面，是异曲同“拙”的。我们茫然于佛说的无色界，无论科学如何证明确有无色界存在，也仍有很多人说佛经讲的是“迷信”。这些无明固执，不就是跟那个平面四方形一样吗？

当代科学家纷纷研究更高的空间，追寻那些非经验所知的高度空间（界）。已经有不少科学家报告，曾感受到从高度空间而来的有智慧生命力的接触。大批科学幻想小说作家据此而创作许多“外太空人”侵入地球的小说。虽然仍是幻想，也含有不少科学最新知识作为骨干，并非都是毫无根据的。

追寻超空间或超界，是科学家的事，不能用经验世界的哲学去看从未经验过的事物。子不语，是因为孔子对于鬼神之事，可能并无足够的经验或认识，而保持慎重态度──既不肯定亦不否定。十八世纪的德国哲圣康德(Immanuel Kant)，却没有孔夫子的慎言态度，他在其哲学著作中说：“迄今观察所得，仍无发现超过三度空间之空间存在。”

不错！康德是一位伟大博学的哲学家，到底一切思维仍是本于经验世界，也仍以人类为本位。他对于超经验，是不知道的。胡适之也是同样地被他的自我及其局限的经验世界所禁锢，他企图从个人有限的物质化经验，去推翻他所不知的，不了解的超自然经验。他武断地在“禅学案”论文中指斥佛教的六神通是迷信！

我在此无意鞭尸清算这两位大哲学家，只是要指出：哲学以经验人生为基础，未必就适合用哲学去蠡测宇宙科学。人生是有限的，人生的经验脱不出三度空间的经历接触，很少经验到三度以上的空间。就是无线电波也必须转变为广播音乐或电视画面等三度空间内的经验事物，方为肉眼、肉耳、六识接受，我们才承认它的存在，可见对于超常存在的认识如何困难。宇宙是无限的，宇宙现象是变幻莫测的，宇宙是多重多元的；渺小的地球只不过是这个多元宇宙中的沧海一粟。地球上的物理法则只适用于地球这样形态特性的环境，一出了太空就全部不适用；也只能应用于有限的物质世界，并不能适用于多度空间。人类的智慧与经验，很难超越物质的障碍，因为太过执有。

一般人对于佛经讲的天外有天更有天，又有千百亿日月，无穷世界……等，都难以了解，而视之为幻想神话；对于佛经讲的三界和三界的详细次界，更不能接受。这是因为我们的宇宙科学知识还不够，我们的观念被我们习惯的三度空间所禁锢，必须从最新的科学入手去释放我们自己，然后才容易了解佛经。我们越深入研究新科学，就会恍然大悟佛经的奥秘。

两千年前，希腊数学家欧基理德(Euclid)发明平面几何学，成为今日几何学的基础。现代有球面三角学、解析几何学……这些学问，也仍然是在三度空间的范畴之内，未能超越。直到十九世纪末，才出现了“数学三杰”：尼可拉·伊凡诺维茨·罗巴赤夫斯基（Nicholay Ivanovich Lobachevsky）、卡尔·弗珞德力克·高斯（Carl Friedrich Gauss）与佐治·弗洛德·李曼（George Friederich Bernhard Riemann），三氏用数学发现了第四度空间，打破了三度空间观念。

“数学三杰”的新发现，立刻吸引了十九世纪末及本世纪的科学家，纷纷认真予以研究追寻，甚至于文学家也参与。著名的《世界通史》作家威尔斯(H.G.Wells)的另一名著《时间机器》(The Time Machine)，灵感就是得自三杰的第四度空间。该书叙述主角自由地出进三度空间及四度空间。法国著名的立体主义（Cubism）与超现实主义(Surrealism)等画派，也都是灵感于第四度空间。　

真正的突破是在一九六零年代。美国贝尔研究所（Bell Laboratory）物理学家迈可·努勒（A.Michael Noll），发明了一种立体画面的电脑影片与营幕，可以放映出一个四度空间的立方形物体来，让肉眼初次看到第四度空间的一爪。那电脑营幕上出现的奇怪形状，看来好像是一个透明的玻璃立方体，里面是虚悬的，或是浮于空中的透明无体的立方体。当时目击的科学家在惊叹之余，称之为“超级的空虚立方体”。

　

超级的空虚立方体

3-Dimensional Projection of a Rotating 4-Dimensional Hypercube, 1962

一九七六年，杰出的贝尔研究实验所的科学家尤金·多果夫（Eugene Dolgoff）发明了全息技术（Hologram），首次用“三度空间”的立体影象来呈现“四度空间”的形象，世人才开始逐渐明白第四度空间的存在(详见另文)。

现在，上文提到的科学家班卓夫博士，与另外两位科学家查里士·史屈劳斯（Charles Strauss）、大卫·福洛辛（David Salesin）合作，进一步研究呈映第四度空间的影象。他们在物体的三度空间三个协调点（X·Y·Z）之外，加上一个第四点W，然后用高速电脑去设计绘画四度空间的影象。由于电脑画面只能用三度空间的立体形状映出来，所以，在这立体（3-D）影象上只有一个十分美丽的虚影，完全打破一切透视学原理。这就是“第四度空间”的“三度空间”影象。事实上，第四度空间是不可见的存在，电脑上的影象只是运用三度空间立体影象来反映它。

　

“第四度空间”的“三度空间”影象

Brown Scientists Peer Into Fourth Dimension

(3D graphic systems for modeling 4-dimensional geometry)

这种新式的电脑呈映四度空间技术，已经普遍受到科学界重视，纷纷予以采用。例如：美国海军研究所（U.S.A Office of Naval Research）运用此种四度空间放映技术，来研究太空大气及海洋的奇异现象；医学运用它来诊断病人的疾病（详见另文）；造船学工程专家用它来帮助设计造船；气象学用它来帮助预测气温、湿度、气压。气象研究员先将二十四小时内的气象资料──风向、温度、湿度、气压等等数据供给电脑去分析，电脑就会把分析结果用“三度空间”立体影象呈映出来，并且有不同颜色的“四度空间”影子一同呈现，通常是云雾形状，称之为“四度空间指点云”（Fourth Dimension Point Cloud），这往往就是未来即将发生的气象风暴幻象。现在美国已应用“第四度空间”影象来预报台风、台风及龙卷风，相当准确。

史丹福大学医学院的科学家泽隆·傅理曼（Jerome Friemann），与同仁设计了一种四度空间资料分析系统，供医生运用，以测定糖尿病患者的病况是单型或双型的糖尿病。（糖尿病有两种）

傅理曼说：“从电脑荧幕之“四度空间指点云”的形状来判断，不分裂成两团的，就是显示病人患的是单型糖尿病。”

量子物理学家们更是与日俱增地，不断地研究第四度空间。举例说，已经有物理学家运用第四度空间放映技术，来研究原子及次原子结构。

我以前在拙文“尖端科学家对于心力的追寻”内，提及一件科学奇异现象。在这里不妨在覆述该一著名实验：

原子内的两粒光子（Photon），被分离之后，以高速背道而驰。纵然各别到了宇宙的两端，彼此相隔亿兆光年之遥，可是它们两者好像心心相印，这一粒光子若旋一个转，那边的一粒也必同时旋转。而且速度相同，动静一致，同转同止。这种异象，令科学家们十分困惑。因为两粒光子的距离是如此的遥远，就算以光速（已知的宇宙中最大速度）彼此联络沟通，也不可能如此立即反应──在已知物理学来说，两粒光子是没有可能立即沟通的──科学家们推断，只有两种可能性：其一，光速不是宇宙中最大的速度，必有比光速更大的。其二，两粒光子的互相感应沟通，是经由“第四度空间”途径的！空虚的第四度空间，是存在于三度空间之中的，成为比光速更便捷便的沟通途径。

科学家班卓夫企图用二度空间的图形，来呈现一个四度空间的超空间（超界）状况。电脑荧幕上映出如下的一个圆形，请注意这个图中心的一个“怪物”。头似魔鬼，有两角；身似蝙蝠，有翼、两手、两足。这是存在于第四度空间的无色无形精灵之一种，肉眼是看不见的，被电脑用二度空间图形绘出。

看见存在第四度空间内的“物”、“身”或鬼神吗？美国电脑学家兼数学家班卓夫设计的特别电脑超视机能叫你看得见。图中就是该机捕影画出的第四度空间怪物之一，形像吸血蝙蝠魔鬼。

　

四度空间形相出现于电脑荧幕上的一例：旋转的四度空间物体。

这是科学家班卓夫的“四度空间放映机”电脑荧幕上，映出的一个人造“四度空间”的三度空间立体画面。一个具有高、长、宽三度空间的立方体。它的四度空间像一只苹果，又像海中透明的海蜇；不停旋转，逐渐变形缩小，消失；又再出现，放大。如果用二度空间方式来表现，它是像图中较大画面的网状漏斗，从一边的漏斗通到另一边的漏斗。根据这一发现，可以知道三度空间的物质宇宙中，是的确存在有许多无形无色的四度空间漏斗形沟通途径的。

科学家证实第四度空间，是令人兴奋的科学新成就。

科学已证实的第四度空间，其实只不过是超越三度空间的一个比较接近的空间，在四度以上，还有许多许多不同的色界空间。已知的第四度空间仍未能窥见佛经所说的无色界内许多的复度时空，因为它只是色界内，与无色界之间的一种沟通途径，或者是过渡空间。到现在为止，科学还未能直接发现或证实，到底三十三天的所有各天，是属于第几度空间；可是，最新的科学不断进步，不断有新发现，也越来越接近佛经的宇宙界说，我相信将来必定能够更加具体一一证实佛说诸天各界的。

　

 爱因斯坦的相对论

相对论是关于时空和引力的基本理论，主要由爱因斯坦(Albert Einstein)创立，分为狭义相对论(特殊相对论)和广义相对论(一般相对论)。相对论的基本假设是相对性原理，即物理定律与参照系的选择无关。狭义相对论和广义相对论的区别是，前者讨论的是匀速直线运动的参照系（惯性参照系）之间的物理定律，后者则推广到具有加速度的参照系中（非惯性系），并在等效原理的假设下，广泛应用于引力场中。

相对论和量子力学是现代物理学的两大基本支柱。经典物理学基础的经典力学，不适用于高速运动的物体和微观领域。相对论解决了高速运动问题；量子力学解决了微观亚原子条件下的问题。相对论颠覆了人类对宇宙和自然的“常识性”观念，提出了“时间和空间的相对性”、“四维时空”、“弯曲空间”等全新的概念。狭义相对论提出于1905年，广义相对论提出于1915年。

　　由于牛顿定律给狭义相对论提出了困难，即任何空间位置的任何物体都要受到力的作用。因此，在整个宇宙中不存在惯性观测者。爱因斯坦为了解决这一问题又提出了广义相对论。

　　狭义相对论最著名的推论是质能公式，它可以用来计算核反应过程中所释放的能量，并导致了原子弹的诞生。而广义相对论所预言的引力透镜和黑洞，也相继被天文观测所证实。

【相对论的提出过程】

相对论的一个非常重要的推论是质量和能量的关系。爱因斯坦关于光速对于任何人而言都应该显得相同。这意味着，没有东西可以运动得比光还快。当人们用能量激素任何物体，无论是粒子或者空间飞船，实际上要发生的事，它的质量增加，使得对它进一步加速更加困难。要把一个粒子加速到光速要消耗无限大能量，因而是不可能的。正如爱因斯坦的著名公式E=MC²所总结的，质量和能量是等效的。

　　除了量子理论以外，1905年刚刚得到博士学位的爱因斯坦发表的一篇题为《论动体的电动力学》的文章引发了二十世纪物理学的另一场革命。文章研究的是物体的运动对光学现象的影响，这是当时经典物理学面对的另一个难题。

　　十九世纪中叶，麦克斯韦建立了电磁场理论，并预言了以光速C传播的电磁波的存在。到十九世纪末，实验完全证实了麦克斯韦理论。电磁波是什么？它的传播速度C是对谁而言的呢？当时流行的看法是整个宇宙空间充满一种特殊物质叫做“以太”，电磁波是以太振动的传播。但人们发现，这是一个充满矛盾的理论。如果认为地球是在一个静止的以太中运动，那么根据速度叠加原理，在地球上沿不同方向传播的光的速度必定不一样，但是实验否定了这个结论。如果认为以太被地球带着走，又明显与天文学上的一些观测结果不符。

　　1887年迈克尔逊和莫雷利用光的干涉现象进行了非常精确的测量，仍没有发现地球有相对于以太的任何运动。对此，洛仑兹(H．A．Lorentz)提出了一个假设，认为一切在以太中运动的物体都要沿运动方向收缩。由此他证明了，即使地球相对以太有运动，迈克尔逊也不可能发现它。爱因斯坦从完全不同的思路研究了这一问题。他指出，只要摒弃牛顿所确立的绝对空间和绝对时间的概念，一切困难都可以解决，根本不需要什么以太。

　　爱因斯坦提出了两条基本原理作为讨论运动物体光学现象的基础。第一个叫做相对性原理。它是说：如果坐标系K'相对于坐标系K作匀速运动而没有转动，则相对于这两个坐标系所做的任何物理实验，都不可能区分哪个是坐标系K，哪个是坐标系K′。第二个原理叫光速不变原理，它是说光（在真空中）的速度c是恒定的，它不依赖于发光物体的运动速度。

　　从表面上看，光速不变似乎与相对性原理冲突。因为按照经典力学速度的合成法则，对于K′和K这两个做相对匀速运动的坐标系，光速应该不一样。爱因斯坦认为，要承认这两个原理没有抵触，就必须重新分析时间与空间的物理概念。

　　经典力学中的速度合成法则实际依赖于如下两个假设：

　　1．两个事件发生的时间间隔与测量时间所用的钟的运动状态没有关系；

　　2．两点的空间距离与测量距离所用的尺的运动状态无关。

　　爱因斯坦发现，如果承认光速不变原理与相对性原理是相容的，那么这两条假设都必须摒弃。这时，对一个钟是同时发生的事件，对另一个钟不一定是同时的，同时性有了相对性。在两个有相对运动的坐标系中，测量两个特定点之间的距离得到的数值不再相等。距离也有了相对性。

　　如果设K坐标系中一个事件可以用三个空间坐标x、y、z和一个时间坐标t来确定，而K′坐标系中同一个事件由x′、y′、z′和t′来确定，则爱因斯坦发现，x′、y′、z′和t′可以通过一组方程由x、y、z和t求出来。两个坐标系的相对运动速度和光速c是方程的唯一参数。这个方程最早是由洛仑兹得到的，所以称为洛仑兹变换。

　　利用洛仑兹变换很容易证明，钟会因为运动而变慢，尺在运动时要比静止时短，速度的相加满足一个新的法则。相对性原理也被表达为一个明确的数学条件，即在洛仑兹变换下，带撇的空时变量x'、y'、z'、t'将代替空时变量x、y、z、t，而任何自然定律的表达式仍取与原来完全相同的形式。人们称之为普遍的自然定律对于洛仑兹变换是协变的。这一点在我们探索普遍的自然定律方面具有非常重要的作用。

　　此外，在经典物理学中，时间是绝对的。它一直充当着不同于三个空间坐标的独立角色。爱因斯坦的相对论把时间与空间联系起来了。认为物理的现实世界是各个事件组成的，每个事件由四个数来描述。这四个数就是它的时空坐标t和x、y、z，它们构成一个四维的连续空间，通常称为闵可夫斯基四维空间。在相对论中，用四维方式来考察物理的现实世界是很自然的。狭义相对论导致的另一个重要的结果是关于质量和能量的关系。在爱因斯坦以前，物理学家一直认为质量和能量是截然不同的，它们是分别守恒的量。爱因斯坦发现，在相对论中质量与能量密不可分，两个守恒定律结合为一个定律。他给出了一个著名的质量-能量公式：E＝mc^2，其中c为光速。于是质量可以看作是它的能量的量度。计算表明，微小的质量蕴涵着巨大的能量。这个奇妙的公式为人类获取巨大的能量，制造原子弹和氢弹以及利用原子能发电等奠定了理论基础。

　　对爱因斯坦引入的这些全新的概念，大部分物理学家，其中包括相对论变换关系的奠基人洛仑兹，都觉得难以接受。旧的思想方法的障碍，使这一新的物理理论直到一代人之后才为广大物理学家所熟悉，就连瑞典皇家科学院，1922年把诺贝尔奖金授予爱因斯坦时，也只是说“由于他对理论物理学的贡献，更由于他发现了光电效应的定律。”对于相对论只字未提。

　　爱因斯坦于1915年进一步建立起了广义相对论。狭义相对性原理还仅限于两个相对做匀速运动的坐标系，而在广义相对论性原理中匀速运动这个限制被取消了。他引入了一个等效原理，认为我们不可能区分引力效应和非匀速运动，即非匀速运动和引力是等效的。他进而分析了光线在靠近一个行星附近穿过时会受到引力而弯折的现象，认为引力的概念本身完全不必要。可以认为行星的质量使它附近的空间变成弯曲，光线走的是最短程线。基于这些讨论，爱因斯坦导出了一组方程，它们可以确定由物质的存在而产生的弯曲空间几何。利用这个方程，爱因斯坦计算了水星近日点的位移量，与实验观测值完全一致，解决了一个长期解释不了的困难问题，这使爱因斯坦激动不已。他在写给埃伦菲斯特的信中这样写道：“……方程给出了近日点的正确数值，你可以想象我有多高兴！有好几天，我高兴得不知怎样才好。”

　　1915年11月25日，爱因斯坦把题为“万有引力方程”的论文提交给了柏林的普鲁士科学院，完整地论述了广义相对论。在这篇文章中他不仅解释了天文观测中发现的水星轨道近日点移动之谜，而且还预言：星光经过太阳会发生偏折，偏折角度相当于牛顿理论所预言的数值的两倍。第一次世界大战延误了对这个数值的测定。1919年5月25日的日全食给人们提供了大战后的第一次观测机会。英国人爱丁顿奔赴非洲西海岸的普林西比岛，进行了这一观测。11月6日，汤姆逊在英国皇家学会和皇家天文学会联席会议上郑重宣布：得到证实的是爱因斯坦而不是牛顿所预言的结果。他称赞道“这是人类思想史上最伟大的成就之一。爱因斯坦发现的不是一个小岛，而是整整一个科学思想的新大陆。”泰晤士报以“科学上的革命”为题对这一重大新闻做了报道。消息传遍全世界，爱因斯坦成了举世瞩目的名人。广义相对论也被提高到神话般受人敬仰的宝座。

　　从那时以来，人们对广义相对论的实验检验表现出越来越浓厚的兴趣。但由于太阳系内部引力场非常弱，引力效应本身就非常小，广义相对论的理论结果与牛顿引力理论的偏离很小，观测非常困难。七十年代以来，由于射电天文学的进展，观测的距离远远突破了太阳系，观测的精度随之大大提高。特别是1974年9月由麻省理工学院的泰勒和他的学生赫尔斯，用305米口径的大型射电望远镜进行观测时，发现了脉冲双星，它是一个中子星和它的伴星在引力作用下相互绕行，周期只有0.323天，它的表面的引力比太阳表面强十万倍，是地球上甚至太阳系内不可能获得的检验引力理论的实验室。经过长达十余年的观测，他们得到了与广义相对论的预言符合得非常好的结果。由于这一重大贡献，泰勒和赫尔斯获得了1993年诺贝尔物理奖。

相对论存在的问题探讨

　　相对论诞生后，曾经有一个令人极感兴趣的疑难问题---双生子佯谬。一对双生子A和B，A在地球上，B乘火箭去做星际旅行，经过漫长岁月返回地球。爱因斯坦由相对论断言，二人经历的时间不同，重逢时B将比A年轻。

许多人有疑问，认为A看B在运动，B看A也在运动，为什么不能是A比B年轻呢?由于地球可近似为惯性系，B要经历加速与减速过程，是变加速运动参考系，真正讨论起来非常复杂，因此这个爱因斯坦早已讨论清楚的问题被许多人误认为相对论是自相矛盾的理论。如果用时空图和世界线的概念讨论此问题就简便多了，只是要用到许多数学知识和公式。在此只是用语言来描述一种最简单的情形。不过只用语言无法更详细说明细节，有兴趣的请参考一些相对论书籍。

我们的结论是，无论在哪个参考系中，B都比A年轻。因为B是经过加速的，你看刚开始在地球上，于A的相对速度为0，而后来速度接近光速了（注意是接近）。很明显是变速运动了，所以这样以来就不能说是 “认为A看B在运动，B看A也在运动，为什么不能是A比B年轻呢?”这句话根本就是对相对论错误的理解。而且B的年轻是相对于A的，对于他本人来说是不存在多活多少时间这么一说的。

　　为使问题简化，只讨论这种情形，火箭经过极短时间加速到亚光速，飞行一段时间后，用极短时间掉头，又飞行一段时间，用极短时间减速与地球相遇。这样处理的目的是略去加速和减速造成的影响。在地球参考系中很好讨论，火箭始终是动钟，重逢时B比A年轻。在火箭参考系内，地球在匀速过程中是动钟，时间进程比火箭内慢，但最关键的地方是火箭掉头的过程。在掉头过程中，地球由火箭后方很远的地方经过极短的时间划过半个圆周，到达火箭的前方很远的地方。这是一个"超光速"过程。只是这种超光速与相对论并不矛盾，这种"超光速"并不能传递任何信息，不是真正意义上的超光速。

如果没有这个掉头过程，火箭与地球就不能相遇，由于不同的参考系没有统一的时间，因此无法比较他们的年龄，只有在他们相遇时才可以比较。火箭掉头后，B不能直接接受A的信息，因为信息传递需要时间。B看到的实际过程是在掉头过程中，地球的时间进度猛地加快了。在B看来，A先是比B年轻，接着在掉头时迅速衰老，返航时，A又比自己衰老的快了。重逢时，自己仍比A年轻。也就是说，相对论不存在逻辑上的矛盾。

　　这个解释不能让人信服，如果B在掉头不是180度，而是360度，那他看到了什么？前180度地球的时间进度猛地加快了。后180度，地球时间倒回去了？

　　或许，这其中包含了二至三种错觉，但B与A两者皆没有发现，因为B与A始终认为速度是恒定的，却不知B始终在做变速运动。

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钟慢、尺缩、超光速

相对论从一发表，就遭到反驳，一百年来，从没有间断过，而且有越来越多的趋势。这点对初学相对论知识的人应当了解并引起重视。

　　十九世纪，人们以为太空是真空，不存在物质，所以光才需要以太这种介质，而今知道太空非真空，充满稀薄气体，因此以太假说根本是不必要的假说。如果假设地球表面实验室是真空，声音也需要类似以太的介质，类似迈-莫实验，也不会测出声音介质对地球的运动（因为实验时空气静止），然而不能得到声音不需要介质的结论。

　　同时性的相对性，本质原因不是由于运动，而是由于测量信号的慢。

　　我们通常所说的同时，是指绝对的同时，是假设测量信号无穷大的结果，或者是处于距离两个事件的位置，信号传递的时间相同。相对同时，是和测量速度和位置相关的，是主观同时，而不是客观同时。例如：AB两处发生爆炸，空气静止，在AB中间的人同一时间听到AB两处爆炸，而靠近A处的人，先听到A处的爆炸，后听到B处的爆炸声，他听到的结果不在一个时间点上，就是不同时的。

　　在科学工作者想来，这两个结果，完全是统一的，每个人测得的物理现象都没有错，错的是他们都认为自己的结论，是可以得到“公认”的唯一结论。只要每个人都由测量现象，扣除信号传递需要的时间，都可得到，两个事件“同时”发生这个结论；或者都用无穷大速度测量，也会得到同时这个结论，所以同时性，是可以公认的结论，物理本质本身，不存在同时的相对性，是客观的规律，具有绝对性。

　　如果一个钟，以0.5倍声速从原点远去，我们会听到什么现象呢？

　　一秒钟时，它距离原点0.5声秒距离报1秒，但这个事件我们在原点听见，需要再过0.5秒，于是我们发现，在本地钟1.5秒时，远处的钟报1秒，本地钟3秒时，远离的钟报2秒，也就是我们在忽略信号传递时间时，误以为远去的钟慢了。而且速度越快，钟慢得越厉害。

　　假设有一把尺长1声秒，而我们的测量地面上有一无限长尺子固定不动，运动尺头尾各有一个探测装置，在探测到与地面某一尺刻度重合时，用声音报出该刻度，我们在地面尺原点接收声音。尺匀速运动逐渐远离，当尺尾报0声秒时，尺头已经距离我们1声秒，而这个距离，要1秒后我们才能收到；当尺尾到1声秒距离时，尺头到2声秒，还是要在我们收到尺尾报1声秒后1秒，我们才能收到尺头报2声秒，于是我们会直观的认为，尺尾先到刻度，尺头后到达它本应立刻到达的刻度，感觉好象远离的尺，缩短了。而且运动速度越快，感觉短的越厉害。

　　超过声速理论上我们将追上钟以前发出的声音，也就是先听到钟敲3下，报3点，再听到钟敲2下，报2点，然后听到钟敲1下，报1点，这就是超过声速时间倒流现象！

　　钟慢、尺缩、超光速时间倒流现象，都可以用声音试验做出结果，这不违反任何经典理论，只是补充了伽利略、牛顿等人从未考虑过的问题，证明爱因斯坦的相对论，确实是解决接近光速运动会看到什么现象的问题的，而他忽略了测量速度的问题，把现象当成了物理本质。

　　爱因斯坦的《论动体的电动力学原理》定义的同时，是否与经典理论一致？如果不一致，说明相对论的适用条件，与经典理论不同，在经典理论适用条件下，相对论全是不对的。最重要的一点，要认识到相对论的一起理论都是相当于参照系的，当参照系发生改变时，那么所测量到的结果也就不同了。

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