一 關(guān)于空間結(jié)構(gòu)的猜想

最近二百多年來(lái)物理學(xué)有了很大的發(fā)展，人們對(duì)自然界和整個(gè)宇宙有了更深入的了解。然而對(duì)于一些物理學(xué)方面的基本問(wèn)題仍然模糊不清，有待人們進(jìn)一步深入研究。本文試圖對(duì)某些基本的物理問(wèn)題作一些分析探討。

　　長(zhǎng)期以來(lái)人們把我們生存的空間看作三維空間，目前大多數(shù)物理理論也都建立在三維空間的基礎(chǔ)之上。二十世紀(jì)末英國(guó)科學(xué)家戴維多伊奇根據(jù)單光子衍射試驗(yàn)提出了平行宇宙的假設(shè)。

　　近年來(lái)出現(xiàn)了各種不同的空間結(jié)構(gòu)理論。有人根據(jù)弦理論推算出空間是6維的，也有人說(shuō)應(yīng)該是10維的，甚至11維或更多維的。這些理論的正確性有待進(jìn)一步驗(yàn)證。然而原來(lái)的三維理論已經(jīng)受到越來(lái)越大的挑戰(zhàn)這是不爭(zhēng)的事實(shí)。

　　按照愛(ài)恩斯坦的假設(shè)，萬(wàn)有引力來(lái)自于空間的彎曲。這種假設(shè)得到了某種證實(shí)。作者認(rèn)為不僅萬(wàn)有引力，而且核力也來(lái)自于空間的彎曲，萬(wàn)有引力是空間宏觀曲率的反映，在宏觀尺度上空間的曲率是恒定的，因此引力常數(shù)G可以看作一個(gè)常數(shù)，然而從微觀來(lái)看不同密度的物質(zhì)造成不同的空間曲率，當(dāng)物質(zhì)密度非常大時(shí)，會(huì)造成空間的劇烈彎曲，在這些局部G不再可能是一個(gè)常數(shù)。

　　與物質(zhì)之間相互作用有關(guān)的空間實(shí)際上只應(yīng)該是幾何空間的一個(gè)子集，它包括人們通常所說(shuō)的引力場(chǎng)和電磁場(chǎng)（引力場(chǎng)和電磁場(chǎng)又是各自獨(dú)立的子集），它們由無(wú)數(shù)引力線和磁力線組成，就像一張密集的立體蜘蛛網(wǎng)。為了和幾何空間加以區(qū)別，我把幾何空間的這個(gè)子集稱為物質(zhì)空間，簡(jiǎn)稱空間或宇宙空間。物質(zhì)就像蜘蛛網(wǎng)上的蜘蛛一樣懸掛在空間內(nèi)，由引力線維系，并使所在空間的局部產(chǎn)生彎曲。物質(zhì)的密度越大，亦即所在空間的物質(zhì)密度越大，空間的曲率便越大。就宏觀來(lái)看整個(gè)宇宙空間的平均物質(zhì)密度很小。它決定了在宏觀尺度上的引力常數(shù)G。從微觀來(lái)看不同密度物質(zhì)所在的空間有不同的曲率，并且空間的彎曲部位跟隨物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)而變化，因此空間就好像一個(gè)彈性體。

　　要確切描述空間每一點(diǎn)的位置除了需要這一點(diǎn)的三維坐標(biāo)外，還需要表明其所在空間的曲率，亦即需要一個(gè)四維量。

　　實(shí)際上一條直線可以在一個(gè)平面內(nèi)彎曲，平面可以向第三維空間彎曲，而一個(gè)三維空間的彎曲也不可能在一個(gè)三維空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)。這里至少需要空間的第四維坐標(biāo)。盡管這個(gè)坐標(biāo)人們無(wú)法感覺(jué)到或者測(cè)量出來(lái)，但是它應(yīng)該是客觀存在的。

空間曲率可以是正的，也可以是負(fù)的。從宏觀來(lái)看整個(gè)宇宙（就現(xiàn)在我們所知道的部份而言）應(yīng)該是正曲率的，它使物質(zhì)之間相互吸引，但是就某些局部而言，兩個(gè)物質(zhì)密度非常大的局部空間，亦即兩個(gè)曲率非常大的局部空間當(dāng)它們相互之間的距離非常小時(shí)，這兩個(gè)局部空間之間便會(huì)出現(xiàn)負(fù)曲率空間。負(fù)曲率空間使物體之間相互排斥。

俄國(guó)科學(xué)家弗得德曼分別對(duì)具有正曲率、負(fù)曲率和零曲率的三種宇宙模型進(jìn)行了理論計(jì)算。這個(gè)計(jì)算對(duì)后來(lái)的宇宙大爆炸理論產(chǎn)生了重要的影響。

　　然而弗得德曼恰恰沒(méi)有考慮混合曲率的宇宙模型。實(shí)際上宇宙空間是宏觀正曲率中包含局部負(fù)曲率的復(fù)合型空間，也就是說(shuō)空間并不是平坦的，而是多折皺的。因此弗得德曼的計(jì)算并不能反映宇宙客觀的真實(shí)情況。當(dāng)然我們無(wú)法知道在我們已知的宇宙空間之外是否還存在其它未知的空間，例如宏觀負(fù)曲率的空間或零曲率的空間。

　根據(jù)以上分析可以看出：

1、 從微觀角度來(lái)看物質(zhì)空間不是均勻和各向同性的，在不同的點(diǎn)具有差別十分大的曲率；

2、 物質(zhì)空間不是三維的，它至少是四維的，空間內(nèi)的每個(gè)點(diǎn)至少必須用同一個(gè)四維量才能確切表示。

3、 物質(zhì)空間是彈性的，可彎曲的，可變形的，曲折的和有限的。而幾何空間是無(wú)限的，不可變形的，平坦的。迄今為止物理理論（廣義相對(duì)論，弦理論等等）中所指的空間應(yīng)該是指物質(zhì)空間，它只是幾何空間的一個(gè)子集。

[引力場(chǎng)與空間場(chǎng)]的新浪博客認(rèn)為：空間是一個(gè)無(wú)源渦旋場(chǎng)（2），本人基本上贊同這種觀點(diǎn)，空間內(nèi)的每一個(gè)物體都可以看作引力場(chǎng)中的一個(gè)“匯”，這個(gè)“匯”在其附近引力場(chǎng)中的“旋度”，決定了這個(gè)物體引力的大小。這個(gè)引力的方向是沿螺線指向此物體,這種引力可能不屬于萬(wàn)有引力，它比萬(wàn)有引力大得多。但是空間也并非絕對(duì)是一個(gè)無(wú)源場(chǎng)，當(dāng)物體（例如黑洞、中子星、白矮星）發(fā)生爆炸時(shí)它就變成了一個(gè)“源”，這時(shí)在引力場(chǎng)中便出現(xiàn)斥力，這種斥力應(yīng)該基本上是各向同性的，物體向周圍四面八方發(fā)散物質(zhì)。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后斥力消失。也有人認(rèn)為宇宙中還存在“白洞”，它向外噴射物質(zhì)，它應(yīng)該是一個(gè)比較恒定的“匯”，對(duì)于白洞目前人們還知道得很少。

據(jù)“新浪科技” 2014年6月11日的【最新研究證明：引力場(chǎng)或具流體性質(zhì)，存在湍動(dòng)旋渦】表明：引力場(chǎng)或具流體性質(zhì)，存在湍動(dòng)旋渦，引力等同于流體，稱為引力/流體二元性。因此引力應(yīng)該遵循流體力學(xué)規(guī)則，也就是說(shuō)物質(zhì)空間也應(yīng)該遵循流體力學(xué)規(guī)則。