宇宙和生命的進(jìn)化

劉宇暉

運(yùn)動(dòng)是宇宙萬物的最基本屬性，辯證法認(rèn)為，事物在否定之否定中不斷由低級(jí)形態(tài)向高級(jí)形態(tài)演化，這一進(jìn)程遵循著從簡(jiǎn)單到復(fù)雜、從量變到質(zhì)變的軌跡。

生命的進(jìn)化論最開始是19世紀(jì)由達(dá)爾文等人在物種起源的研究中引進(jìn)的，并且很快地按照其基本精神被推廣到人類文化的各個(gè)領(lǐng)域，形成了“達(dá)爾文主義”。在物理學(xué)的研究中，科學(xué)家和哲學(xué)家康德則比達(dá)爾文更早地應(yīng)用了演化的思想，最先提出太陽系是經(jīng)過演化形成的觀點(diǎn)。而在20世紀(jì)，由于哈勃對(duì)宇宙膨脹的天文觀測(cè)，由于時(shí)間在科學(xué)中被重新討論，宇宙本身的演化已經(jīng)占據(jù)了人們的心智。

在宇宙萬物存在的無限豐富的進(jìn)化層面上，宇宙的時(shí)空維度是否也有其發(fā)展的歷史?本文要闡述的就是這種可能的模式，它是以一種新的宇宙模型為基礎(chǔ)的。

眾所周知，我們周圍的宇宙，含有三維的空間和一維時(shí)間。對(duì)于時(shí)間的一維性是不難理解的，因?yàn)闀r(shí)間作為運(yùn)動(dòng)本身的本質(zhì)體現(xiàn)，作為萬物演化的“基地”，表現(xiàn)為和空間不相對(duì)稱的單純性。但是空間為何選擇了“三”作為它的維度，就沒有先天的和邏輯的理由。空間畢竟可以有更少或更多的維數(shù)，或者，也可以具有分?jǐn)?shù)的維。事實(shí)上，在數(shù)學(xué)中，泛函理論和分形幾何已經(jīng)對(duì)分?jǐn)?shù)維、多維甚至無窮維做了透徹的研究，在實(shí)際研究中也獲得了必要而廣泛的應(yīng)用。

因此，可以考慮這樣的假設(shè)，空間事實(shí)上包含了各種可能的維數(shù)。而有人類生存的三維空間可以視為由適應(yīng)性原則演化的結(jié)果，也就是說，在更早以前的宇宙，三維空間是由更低維進(jìn)化而來的，在未來，它還會(huì)向更高維演化。這樣，我們的三維空間就是一個(gè)歷史的階段。

在這種觀點(diǎn)引導(dǎo)下，可以構(gòu)造宇宙的一個(gè)新模型，要點(diǎn)如下：

(1)宇宙空間兼容了任何可能的維度，從負(fù)數(shù)維到無窮大維，也包含分?jǐn)?shù)表示的維度。

(2)真正穩(wěn)定的空間維度是用整數(shù)來表示的，這稱為“空間維度的量子化”。

(3)空間維度的演化是從低維向高維的躍遷,躍遷過程的中介是無數(shù)的小數(shù)維。每一種這樣的躍遷都代表了宇宙史的一個(gè)階段，其時(shí)，宇宙發(fā)生了劇烈的從混沌到有序的自組織過程。

(4)生命起源于維數(shù)躍遷的巨變期，并且在不同維度的空間里最終形成了有不同生存形態(tài)的智能生命。

(5)宇宙的低維空間之外是由高維空間緊包的，而從低維向高維演進(jìn)的附帶結(jié)果是可以觀測(cè)的宇宙膨脹效應(yīng)。

(6)宇宙“其小無內(nèi)”的深處蘊(yùn)含的斥力是維度演化的基本動(dòng)力，它使被整數(shù)維所“吸收”的分?jǐn)?shù)維空間像含羞草的葉子一樣伸展開放，從而促使了維度的進(jìn)化。

(7)適用于目前人類三維空間的物理定律在下一個(gè)維數(shù)進(jìn)化期將變得漸漸失去效力，因此，需要做革命性的改變，尤其是制約維數(shù)演化的物理定律將變得格外重要，它是連接在不同空間中適用的物理定律的橋梁。

(8)科學(xué)中最基本的物理常數(shù)是維度進(jìn)化的結(jié)果，無量綱常數(shù)則表示在這些演化過程中維數(shù)基本守恒。而帶量綱的常數(shù)如光速、普朗克常數(shù)、引力常數(shù)等將隨著宇宙的演化而改變。

(9)空間的維度也可能退化并隨之釋放巨大的能量，然后成為宇宙中的“畸形區(qū)”。

(10)“大爆炸”僅僅是宇宙維度演進(jìn)中無數(shù)奇異時(shí)期中的一個(gè)。

以上初步描述了宇宙新模型的一些輪廓。無論如何，這有助于人們認(rèn)識(shí)到宇宙“無限性”所具有的無限意義，宇宙比我們想像的可能還要離奇得多，壯觀得多。