科技视界
Science &Technology Vision
Science &Technology Vision 科技视
刘文浩
(中南财经政法大学，湖北武汉430000)
【摘要】在三维空间里，以任意一点为中心，无论向着什么方向前进，都是无限远。而四维空时的时空区域比三维空间更广。由于宇宙大爆炸和黑洞的发现，人们对宇宙的认识更深入了一步。四维空时中时间一维的量是有限的，在这有限的限界之外，又有无限广阔的时空区域。 【关键词】大爆炸；宇宙门；漏洞
1四维空时结构
在四维空时结构中，爱因斯坦的宇宙模型是科学的，其要点有三，透传
即：无边、有限、静态。
对于无边比较好理解。在三维空间里，以任意一点为中心，无论向
着什么方向前进，都是无限远。这就是说三维空间是无边的。
因为三维空间是无边的，所以，爱因斯坦宇宙模型中的有限，不能
到三维空间里去寻，而只能到四维空时的时间一维之中去寻。为
了理解时间一维，我们从“现在”说起。
时间由过去、现在、未来构成的连续不断的系统表现出来。大家知
机械工程学报英文版
道过去与未来的量都是无限的，那么，在过去与未来之间有没有现在呢？现在有没有量呢？应该说，现在有一定的量。现在的量也就是时间
一维的量。这个量是有限的。
在古典物理学中，同时性是绝对的。绝对的同时，其时间长度是无
穷小，而无穷小是不能单独存在的。在狭义相对论中，同时性是相对
的。这就是说，同时不是绝对的同时，而是指同一段时间。既然是一段
时间当然有一定的量，该量大于无穷小，但却有限。
若有限当然会有限界，若没有限界岂不成了无限。宇宙的限界有
两个，这就是四维空时中时间一维的两个限界。时间可分为三段：过去、
现在与未来。在现在与过去的交界处是一个限界，而在现在与未来的
交界处是另一个限界。这两个限界就像一枚无限大的硬币的两个面。
如果有的物质冲出了这两个限界，那么它就冲出了我们所在的宇宙。 在发现了宇宙大爆炸后，人们就认识到物质有冲出我们所在的宇
宙的可能。若在三维空间发生宇宙大爆炸，那么，大爆炸中所产生的物
质不可能冲出我们所在的宇宙，它们无论飞多远，飞多高，都仍然在我
们所在的宇宙之中。
大爆炸中所产生的物质从哪里能飞离我们所在的宇宙呢？这要看我们所在的宇宙有没有出口。这恰如一所房子，只能从房门出入。宇宙
的门在哪里呢？宇宙的门有两个，就是现在与过去的交界处与现在与
未来的交界处这两个限界。若在宇宙的这两个限界处发生宇宙大爆
炸，就可能炸开一个洞，有些物质就可以从这个洞冲出去。若冲出去的
物质少，可能成为散兵游勇；若冲出去的物质多，可能成为新的宇宙。
激光扫描显微镜
若从现在与过去的交界处冲出去，那它就进入了过去的时空区域；若
从现在与未来的交界处冲出去，那它就进入了未来的时空区域。
因宇宙大爆炸产生了新的宇宙，所以从宏观来说宇宙就不仅仅是
四维的了，就是多维的了。究竟发生了多少次宇宙大爆炸，产生了多少
个新的宇宙，这有待进一步发现。
新的宇宙在什么地方呢？从时间的角度讲，我们所在的位置就是，狗字成语
在过去、现在与未来之中的“现在”的位置，而新的宇宙就在过去的时
空区域或者未来的时空区域。
影立驰有的天文学家估计宇宙的年龄约为138.2亿年。人们要问138.2
亿年之前有没有宇宙呢？如果他们这种说法属实的话，那么，我们所在
的宇宙就是从其他宇宙中派生出来的。
2时间中的过去、
现在与未来爱因斯坦的宇宙模型中的静态是指什么呢？
时间之箭不是从过去无限远的地方驰来，也不是向着未来无限远
的地方飞去。宇宙是如此之大，没有什么力量能推动它从无限远的地
方驰来又推动它向着无限远的地方飞去。时间与距离是不同的，时间过上一万年，宇宙也未必移动一公里。爱因斯坦的宇宙模型中的静态
是指，时间虽然不断流失，但宇宙的位置并没有移动。
时间的量是如何积累的呢？旧事物的不断消失，使过去有了无穷 的量；而新事物的不断产生，也使未来有了无穷的量。也就是说，宇宙
过去的无限多的时间，是由过去的新旧事物的转化而积累起来的；宇
宙未来的无限多的时间，将由未来的新旧事物的转化而积累起来。时
间的量无论积累多少，宇宙的位置并不会移动。
宇宙间不断有旧事物消失，也不断有新事物产生。那么，旧事物到
哪里去了？新事物从何而来？
宇宙过去的时间是无限的，过去的一切事物先后都已消失，旧事
物留在过去了没有？没有。过去已经没有物质了。那么，旧事物究竟哪
里去了呢？旧事物变为其他形式的物质留在了四维空时内。
宇宙未来的时间也是无限的，未来将先后出现无限多的事物。但
是，未来只是物质未来的存在形式，现在那里还没有物质。在没有物质
的地方，能产生新事物吗？不可能。
新事物究竟从哪里来呢？只能来自四维空时中现有的物质本身。
当然，旧事物要转化为新事物。这里要思考的是，当旧事物转化为
新事物的一瞬间，二者是同时同地存在的。在二者转化的这一瞬间，新
事物从何而来，旧事物到何处去？
新事物不是来自没有物质的未来，旧事物也没有留在没有物质的
过去，四维空时的内层才是旧事物的归宿，才是新事物的出生地。
现在的物质就是物质的全部，现在的宇宙就是宇宙的全部。因此，
宇宙的过去与未来可以容纳物质。
每一个宇宙的时间一维是极短的，或者说每一个宇宙的“现在”的
时间是极短的，而过去与未来的时间却都无限长，因而无论是在过去
的时空区域还是在未来的时空区域，都可容纳无限个宇宙。
山东建工学院3另类黑洞黑洞是如何产生的呢？有的物理学家认为，黑洞是由质量足够大
的恒星在核聚变反应的燃料耗尽而死亡后，发生引力坍缩产生的。本
文所说的黑洞不是引力坍缩产生的黑洞，而是另类黑洞。
人们发现，在宇宙大爆炸中所产生的物质飞离我们远去。这里须
要注意的是，在四维空时的时间一维的两个限界处也会发生宇宙大爆
炸，在这种宇宙大爆炸中所产生的物质去了什么地方呢？在这两个限
界处发生的宇宙大爆炸，炸开了一个洞，有些物质可以从这个洞冲出
去，也就是冲出我们所在的宇宙。
此后，宇宙大爆炸所炸开的洞并不会立即合拢，还会有物质从该
洞出去，可以说黑洞是一个漏洞。该洞的外部是真空时空区域或者是
接近真空的时空区域，这一时空区域的范围无限大。这样的时空区域
也会吸引我们所在的宇宙中的物质，这与黑洞有相似之处。
黑洞的定义是：由一个只允许外部物质和辐射进入而不允许物质
和辐射从中逃离的边界即视界所规定的时空区域。通常人们所说的黑
洞，实际上是个黑星球。
黑洞的特点是什么呢？黑洞是一种引力非常强的星体，即便是光也逃脱不掉其吸引。当恒星缩小，缩致其半径小于史瓦西半径时，就连垂直表面发射的光都逃不掉了，于是该恒星成了黑洞。只要是靠近黑
洞的物质，包括光以及任何形式的能量波，都会因为黑洞巨大的引力
而逃脱不掉。宇宙大爆炸所炸开的洞也有这种特点。有时有些物质可
能从这个洞漏出去。
［责任编辑：王楠］
作者简介：刘文浩，男，
山东肥城人，武汉中南财经政法大学，副教授，研究方向为物理学。
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