有限循环------宇宙观之观宇宙

大自然通过人类开始来认识自己了。 ------韦斯科夫

　　同一理论是二十一世纪哲学和物理学的共同思想，它必将大放光芒。若有人对此怀疑，本文就是证据。哲学又称世界观、宇宙观，应能解释重大疑难。若是对此不敢言，便有夸大之嫌。哲学不能自吹自擂，是合适工具人们自然爱智慧。知性说自己绝对正确，遇到疑难不能解决。自然依赖物之本性，思想必会自我超越。试将有限观世界，极限之謎一一解。

　　150年前，法拉弟揭示了电磁的同一性后试图进一步证明电磁力与引力同一，但失败了，他仍认为这个希望会给人类心灵打开广阔的知识天地。



　　 有限无界－－爱因斯坦如是说

　　 我认为，象古人所梦想的，纯粹思维可以把握实在，这种看法是正确的。 ------爱因斯坦

宇宙有限还是无限，学者们争论不断。

　　 这个问题困扰人类，若能解决大功一件。

　　 亚里士多德主张一个宇宙，地球外包着层层天球。

　　 现实事物不可能无限，宇宙之外一无所有。

　　 基督教的上帝无所不能，他是无限和永恒。

　　 必也有一无限空间，让主耶酥显圣。

　　 世间客多接受无穷，有限世界少人赞同。

　　 循规蹈矩无经济效益，奇谈怪论社会追捧。

　　康德在《纯粹理论性批判》中提出四个二律背反，第一个就是宇宙有限还是无限：正题为宇宙在时间和空间上有限，反题是宇宙在时间和空间上无限。有人认为，宇宙如果有限，必须回答界限之外是什么，如果无限，那它还未完全形成。康德回答说：我们不可能知道宇宙的本质，他实际是持无限观的。凡无限必不可知，凡不可知者必认宇宙为无限。

　 黑格尔解决这一矛盾的方法是抛弃一味地否定或无穷积累的“坏的无限”，让无限与有限同一，这好象一个圆圈，从圆上每一点看都是有限的，从整个圆看，连续性的循环是无限的。

爱因斯坦的广义相对论用黎曼几何来描绘四维时空，引力场作用下，这种时空是弯曲的。1854年，黎曼在《论几何学基础的假设》的演讲中指出：“在我们对外部世界的认识中，空间被假定为一个无界的三维流形。……但据此决不能推论出空间的无限性。正相反，如果我们假定物体的存在与位置无关----从而能够给空间赋以恒定的曲率，那么，只要这个曲率是正值，无论多么小，空间只能是有限的。”（15）

从相对论看，宇宙中不存在直线，所有的线都是不同曲率的曲线，只要你一直画下去，终可以画成—个圆，所以任何事物的空间都是有限的。对—个在球面上爬行的虫来说，只要还在爬行就永无尽头，这就成为无限，确切说是无界。以二维推广至三维，爱因斯坦提出了有限无界的宇宙的假说，并提出宇宙的极限为百亿光年。一颗恒星射出的光线，百亿年后还会返回出发点。这种把有限和无限结合起来的思想合乎辩证法。辩证理性认为：一切具体的存在都是有条件的、有限的、暂时的，它表现为事物的个性、特殊性、非规律性、偶然性；而具体事物中包含的共性、普遍性、必然性，才是无条件的、无限的、永恒的，二者对应同一，对任何事物都必须从这两方面来看。认为某个事物，宇宙也好，粒子也好，有孤立存在的无限性、绝对性，都不符合大自然的启示。

辩证法认为：宇宙既是有限的又是无限的。无限指时间的不断流逝和循环，有限指宇宙每一部分都有确定的空间界限。卫星过大，不会为行星所吸引，而自己要成为行星。行星超过一定的界限，它的质量所产生的效应会使自己也成为一颗恒星。同样，恒星质量也有一定大小，最小不低于太阳的二十分之一，最大不超过大阳质量200倍，有一个103 的数量界限，小则不发光，大则会分崩离析。有限的部分组成的整体也是有限物。

　　1929年，哈勃发现远星系谱线红移现象，移动量正比于星系的距离，他测得的移动速度H（现称哈勃常数）为：H≈0.8 ×10-10/年＝0.25 ×10-17秒。此值至今不能完全测定，不过我认为这个值大致准确，因为：C/H≈1010光年，正是爱因斯坦提出的宇宙极限值。星系距离大于此值时，它的退行速度就超过了光速，而光速是不可超越的。大爆炸学说认为宇宙一直在膨胀，空间每一点都远离其它点而在退行，退行速度正比于其间的距离。虽然我将来要对此提供不同解释，但1010的宇宙常数是有效的。现在普遍采用的宇宙有150亿年寿命的说法，是根据大爆炸说得来的，没有考虑引力时空的作用。

　　古希腊哲学家芝诺曾提出四个著名的悖论，从亚里士多德开始，人们就认为他以此反对运动，证明运动不存在，而我认为芝诺意在证明无限的虚妄，如果存在无限就会产生悖论。如第二个悖论 “阿基里追不上乌龟”，芝诺指出我们如果将阿基里追赶让先的乌龟的过程无限分割，就会得出追不上的结论。这正象公孙龙提出 “白马非马” 的命题并非要否定白马作为马的存在，而是要论证不同层次的概念运用范围不同，让我们注意概念的准确性。

　　牛顿在写给本特利牧师的信中曾说：如果宇宙有限，万有引力将导致所有物质向宇宙中心集中。反之，宇宙无限，个别的物质就会承受来自四面八方的吸引，如果宇宙的物质又是均匀分布的话，则这些力量会互相抵消，天体就不会被吸引到某个中心点去。

我在许多书上都看到同样的观点。若人们把一个重物用三条以上的绳子从不同方向拉起，一旦某条或某些方向上的绳子断了，重物就会朝相反的方向倾斜或运动。这种日常生活的现象升发为宇宙的想象，就必然产生宇宙边缘外什么也没有，天体仅受到内向的引力，因没有反向的平衡力量而会被吸向中心，这是知性的不足。其实牛顿自己就给了最好的反驳----牛顿第三定律说明作用力和反作用力同时存在，二者大小相同，方向相反。因而有引力的地方必有斥力，引力多大斥力也多大，二者同时存在，同时生灭。所以宇宙中的物体不是靠不同方向的引力来保持空间位置的相对平衡，而是靠引力与斥力的同一来保持空间位置的相对平衡。

1784年，柏林科学院特设—项奖金，奖给能够说明“无限”概念的人，共收到23篇论文，无一足以获奖，无一可称得上清晰、简明、具有说服力，但最后评委会还是把奖金给了瑞士数学家拉乌勒，他的格言是：“无限是吞噬思考的地狱。”

我从不相信有什么无限单独存在。在常人的想象中，人可以到达有限世界的边缘，象是来到悬崖边。所以有人问：在宇宙边缘上射上一箭或投掷一矛，它会飞向哪儿？在他们的头脑中，宇宙是—个二维平面，当你止步边沿，面对的是无法想象的黑暗。但宇宙是四维时空，在四维时空中活动的人反而没有想象四维时空的能力，只有借助理性，才会有合理认识。爱因斯坦的宇宙是闭合的、有限的，可以看成是—个球形。这是有着复杂变化的时空球，各部分环环相套，不断变换着彼此的位置，根本没有什么中心和边沿的区别。认为有限就有中心，是绝对性、片面性认识，是纯粹静止的观点。水在大锅中保持着沸腾的状态，上下翻滚，来回对流，你说哪部分水是固定在锅底或锅中心的？宇宙就是自我沸腾的球锅，没有哪一部分是在固定的区域，它不分内外，没有角沿，只有翻腾旋转的运动。它是宇宙大尺度均匀、各向同性，能保持对称和不变性的根本原因。

辩证法认为“多”可聚而为“一”，依界度层系，有再多的宇宙也可统而为“一”。“一”指事物为一整体，有限才可合成一个整体，无限便谈不上有机性。无限因其无结果而为不可知。假设有一盏不会损坏、有无尽电力供应的电灯，用不会损坏的开关，进行无数次开关后，灯是亮着还是灭着？这和薛定锷的猫一样，没有确定的结果，只有拿出最终状态才能回答问题，而能够回答问题的人还在无休止地操纵着开关，他没有接到停止的指令。所以不管自己承认与否。走进无限中的人都是不可知论者。

　　宇宙大爆炸假说之所以不合理，就在于设置了一个无限性的奇点，而我们很快会看到，大自然为我们所有的可观测的物理量都设置了极限。太阳要坍缩为一个黑洞，缩到直经3公里也就可以了，完全不必集中于一点，虽然人到不了视界之内，但有些物理定律大自然不会遗弃，否认普遍规律必生悖论。



　　 极限------微积分的合理性

　 　数是万物的本原。

　　　　　　　　　　　 　------毕达哥拉斯

　　十七世纪后期，牛顿和莱布尼兹分别发明了新的数学计算方法----微积分，为物理学发展提供了有效工具。牛顿利用微积分，解决了瞬间速度问题，直接将其定义为两个无限小的比值，推导出行星的椭圆形轨道。芝诺曾利用无限分割时间，使运动物体瞬间静止来说明无限分割会导致否定运动。瞬间速度是无限小的位移与无限小的时间之比，但无限小是什么？有人认为牛顿和莱布尼兹未说清。欧拉曾说两个无限小相除等于零与零相除。1734年，英国大主教伯克利在《致一位离经叛道的数学家》的书中说：“当有人仔细检验微积分的说明时，他将会发现其中充满着空洞、黑暗与困惑，如果我没有错的话，人们还会发现完全的不可能性与彼此矛盾。”（16）法国数学家达兰伯特则说：“微积分，初见之下，也许觉得它不合逻辑，解决它的那一天将会来临。”(17)

　　实际上，牛顿和莱布尼兹的解释是合乎辩证法的。牛顿将“无限小”定义为“再也无法细分的数”，莱布尼兹也说：“无限小不应当被看成是绝对而纯粹的零，而应当是相对的零。”在我的循环图上，极点上的零都是相对的零。1821年法国数学家高奇出了《解析教程》一书，提出微积分建立在极限概念上，抓住了问题所在。

　　“无限”在知性看来就是不可穷尽，是无限制推衍。而在理性看来，无限同于有限，无限的存在是与有限的同一，是有限的极限。微积分就是极限数学，它处处讲极限，所以能在量子论中大行其道，在相对论中也很重要。由于有极限，自然界中才有无穷大和无穷小，我们的认识中也才有极限思想，才有可能进行关于无穷（限）大和无穷（限）小的计算，否则，微积分就没有实际意义。例如电子是质量、体积、电荷小之极限，是牛顿所说的“无法细分的数”，是莱布尼兹的“相对的零”。我在第一部分中论证了：1/∞＝∞，这是电子所具有的两极相通的性质。现代物理学的对象都在极点两侧，极点的两极相通、大小同一的性质也为其所具有，因此，研究现代物理学没有理性指引必然迷失方向。有些人把牛顿当作形而上学代表，实际在真正科学家的身上，理性和知性并存。

金吾伦先生1986年10月6日在《光明日报》第三版上写过一篇《对“物质无限可分论”的再认识》，批驳了小也无限的观点，文中引用了数学家希尔伯特的话：“无限啊！从来没有别的问题这么深深地打动人类的精神，也没有别的观念这么有效地刺激起人类的智慧；然而也没有别的概念能象无限的概念这么需要澄清……。结论是：实在中没有一处存在着可能无限剖分的均匀连续统，存在着可能实现无限小的均匀连续统。一个连续统的无限剖分是只存在于思想上的动作，只是一种观念，一种被我们对自然的观察所驳斥的观念，也是被物理及化学实验所驳斥的观念。”这些话虽然是针对无限小、无限可分的观点说的，但也适用于无限大，无穷积累和扩展的观点。