宇宙物质的螺旋运动与螺旋结构
2012-09-22 20:01阅读：
我们研究宇宙，主要为了认识宇宙物质，希望能了解宇宙物质的结构和运动变化的规律。为了认识上的方便，我们不防将整个宇宙物质看成是有形物质与无形物质的总和；有形物质主要是指我们肉眼能看见的具有三个维度的物质（如固体物质，包括星系、星球等），无形物质主要包括那些肉眼看不见的，或没有维度的物质（如气体物质，包括星云微粒物质、射线、基本粒子等）。科学观测可以证明，有形物质是由无形物质演化而来的；反之，有形物质也会变成无形物质。星系、星球爆发会形成星云，而星云又会演变为星系星球。这个循环变化过程，可以通过科学观测资料的综合分析得到。我们还可以从对宏观宇宙的认识开始，经身边世界，再看看微观领域，从而给出答案。
宏观上，我们目前能观察到的宇宙，他的有形部分，是一个扁平的大螺旋体；这个大螺旋体又是由各次级螺旋体组成的。目前能观测到的第一次级螺旋体，是超星系团，再次一级是星系团，以及比他质量小一些的星系群与之并列，而组成星系团和星系群的，就是被科学家称为岛宇宙的一个个河外星系，如仙女座星系（M31）。各星系又由许多恒星系统组成，我们的太阳系就是属于这一级的螺旋体。比恒星系统更次一级的是行星系统，例如地球和他的天然卫星月亮，组成了地月系。在螺旋体里，圆与圆的运动（包括椭圆运动），算是最完美的了。行星系统是宏观世界里最小的螺旋体系，但是他不是大宇宙里最小的螺旋体；宏观世界最小的螺旋体，是许多比天然卫星还要小的能自旋的小行星。这里自旋二字是关键，天体自旋必有角动量。它们自旋的角动量是如何获得的呢？是宇宙旋风给予的。从宇宙这个最大的螺旋体，到他以下各层次星系、恒星、行星、天然卫星，以及能自旋的小行星，他们都是由大到小的一个个宇宙旋风演化而成的。宇宙星云等无形物质之间所含的温差、压差、能量差，促使星云气态微粒无形物质，喜做旋风式的螺旋运动。它跟地球上的小旋风、龙卷风、台风、飓风，没有本质区别。这所谓本质是指他们的形成机制基本是一样的。地球上的旋风为漏斗状，是地球引力吸引的缘故，宇宙旋风不受这种引力影响，所以是扁平的。这个问题前文已有分析。宇宙旋风的扁平性，使其中演化成的星球基本都处如同一平面上。而各级旋风的旋转力，又促使其内部形成的次级旋风，顺着前一级旋风的旋转力方向旋转。这就是旋风形成的星球转向基本一致的
原因。金星反向自转是个例外，尽管当时金星轨道上物质，也跟地球、火星各行星轨道带上的物质与太阳一起同向旋转。但不排除金星轨道上的物质温差、压差和能量方面，出现局部的不同；这个不同就有可能导致金星旋风转向不同。当然，有人认为金星可能是被其它天体撞击后，改变转向的，这种情况不排除发生。在旋风演化成星球过程中，旋风不声不响地把角动量留给了各天体。我们人类一直被蒙在鼓里，不知星球为何能转动。连牛顿这样的大科学家，都没有勘破这个天机！他自知单靠万有引力不能使星球转动，只好请上帝做切线方向上的“第一推动”。两个多世纪过去了，上帝一定累了，就让旋风这个自然之力替换他老人家吧！宇宙旋风在演化成星球后，自己消失了，却没有把螺旋带走。宇宙物质各级螺旋体，只是比处于星云旋风时的体积大小有所收缩。以上粗略认识，大概就是宇宙物质在宏观上的螺旋结构图景。下面看看宇宙旋风是不是会把旋的种子，向我们身边及微观世界普遍播撒。
我们身边可是个生机勃勃的世界，那就从对有生命的物质认识开始，看他们是不是螺旋结构。首先当然应该看看最有智慧的人了，幸好有科学家沃森和克拉克在前面开路，他们早就发现了形成生命的物质DNA是双螺旋曲线；而生物也确实处处以螺旋结构示人。人就是个螺旋结构的典型例子。当然不必每个生物都长得跟海螺一样，才叫螺旋结构；例如在我们人体的尖端部位，都有螺旋显现。在我们的头上，有人是单旋，有人是双旋，就跟星系里的单星和双星似的，其形成机制或许是一个道理。人大脑上那些沟沟回回，就是旋风专为人的聪明智慧而打造的！我们人人手指脚趾也都有旋，手指上的“斗”是全对称的旋，“箕”是偏对称的旋，有些研究微观世界物质的理论物理科学家，把偏对称叫做“对称破缺”。我把他们的抽象对称拿来与大自然做一个比较，看看大自然的秩序究竟如何。比较之下，觉得偏对称也没什么不好；比如圆与椭圆轨道在宇宙里就一样和谐，天体并没有因为在椭圆轨道上运行，而出什么差错。全对称的圆固然美，以两焦点相对称的椭圆同样也很美！旋风为大自然画的旋，本来就多姿多彩，每一个星系，每一个星球，每一个生命，都是他的杰作！花儿美丽除了她沁人的芳香，关键还在于她的螺旋结构与对称美；红花好比全对称的“斗”，绿叶好比是偏对称的“箕”；花瓣以花心为对称轴，绿叶的叶脉，都是以叶柄为对称轴的，每一片叶又都以枝干为对称轴。圆的树干本身就是旋的体现。如果进一步探究，可以在树干的横断面和纵切面上找到答案；年轮和木纹都是螺旋状，连枝干的结合部（结疤）也都是旋。蜘蛛是对称的旋，蜈蚣、百足虫是偏对称的旋，海星、章鱼、贝壳、鹦鹉螺、向日葵和松果，都是螺旋结构。可以说，所有对称的生物都是螺旋体。我们还没有发现完全不对称的生物，只是有些物质的螺旋结构较外露，有些则比较隐晦；这跟宇宙里的星系并不表现为完全一致的螺旋状，是一个道理。我没有把宇宙物质硬往螺旋结构上扯，是宇宙物质的自然结构使然。这里引用美国科学家蒂莫西·费瑞斯，在《银河系简史》一书中的一段话，进一步加以说明。他写道：在这些看得到，听得到的对称表象之下，其实存在着更深奥的数学不变性：举例而言，鹦鹉螺剖面和向日葵所呈现的螺旋图案结构很近似斐波那契数列，在此数列中，任何一项数字均等于前两项之和（1,1,2,3,5,8,13,21，…），而且任何一项跟前一项之比都趋近于0.618。这个数字不偏不倚刚好等于“黄金分割”值；……对称性以如此多彩多姿的方式，从贝壳、松果，到《十二平均律钢琴曲集》（巴赫作品）。基本上都是从一个简单的不变性（也就是斐波那契数列）衍生出来的……”费瑞斯论述斐波那契数列与宇宙物质的螺旋结构相契合，只是为了说明理论物理学家是如何利用抽象对称性，来研究质量、能量及基本粒子的。并没有以此来论证宇宙物质就是螺旋结构的意思。我们受他这段话的启发，却明白了，原来大自然的玄机，早已为我们的数学家无意间所证实，只是还没有人将这理论与实际结合起来看。要知道，斐波那契数列并非参照鹦鹉螺的剖面才发明的；反过来，倒好像宇宙物质的螺旋结构，要为斐波那契数列做出证明似的。好！身边物质的螺旋结构就说这些，现在来看看微观世界的物质是否也是螺旋结构。
量子理论之父普朗克在研究“黑体辐射曲线”时，发现能量的辐射不是连续的，而是一份一份的（量子），因此开创了“作用量子”领域研究的先河。在相对论里，爱因斯坦也把能量与质量放在等量齐观的位置，认为释放能量的物质会减少质量，获得能量的物质，会增加质量。太阳光辐射，就是一种能量（太阳能）的释放。它是太阳核聚变产生的能量，由太阳光子运动向外传播；通常也叫它光波，而“波”就是物质作螺旋运动产生的；波峰（极大值）是物质运动时量最多最大的时候，波谷（极小值）则是物质运动的低谷，这时物质运动的量最小最少。宇宙里无形物质的运动，都是以这种“波”的形式进行。或者更直观的说，它们都在做螺旋运动。科学家在实验室发现电子跳摇摆舞，其舞步就是螺旋曲线；费米子、玻色子在云室对撞机里，一会儿是粒子，一会又像波，超弦理论所谓弦，其实，这些波和弦，都是基本粒子在做螺旋运动时的身影。科学家们认为它们诡异，倒也不过份，它们确实没有宏观世界的有形物质那么好认识。但是，有一点和宏观世界的物质是一样的，它们同样是螺旋结构，也一样在做螺旋运动。螺旋运动与螺旋结构，是我们目前所观察到的宇宙物质最本质的存在形式。这里说句不中听的话，一个研究宇宙的人，如果不知道宇宙物质的螺旋运动与螺旋结构，那就等于没有触及到主题。之所以这么说，并非自视甚高，仅仅只是对东方人，或者说，对我们中国人在直觉领域的擅长，充满信心而已。同属东方人的日本核物理学家森川秀树，在论述东方人的直觉时曾说，“中国人和日本人所擅长的并以他们的擅长而自豪的，就在于直觉的领域—日语叫做“勘”，这是一种敏感或机伶。”他还说，“但是，直觉地把握整体还不够，只有当一向被忽视的新事物浮现出来时，才有真正的创造。看来正是在这儿，所谓‘勘’就开始起作用了。”我认为，宇宙旋风的作用，就是没有被认识到，或如森川秀树所说的那样，是“一向被忽视的事物。”现在我让它“浮现出来，”看看宇宙旋风在我们认识宇宙物质方面，能起到那些创造性的作用。不防简要概括如下：
1. 能使宇宙中弥漫的星云物质集中起来，以利于星系星球的形成；
2.
解决了天体自转与公转的动力（角动量）问题，或者说回答了牛顿所说的切线方向上的推动问题；
3. 能回答星系内恒星、行星系统为何能处于同一平面的问题；
4. 能说明恒星、行星、天然卫星转向的一致性；
5. 能回答大片星云的分割与星系星球在宇宙中的分布问题；
6. 能说明星系旋臂与旋棒的成因；
7. 使我们认识到了，为什么宇宙物质会做螺旋运动和具有螺旋结构。
文末解释一下以下三个概念的习惯用法：
1旋风：习惯上只用于无形的气态微粒物质作旋转运动；
2.漩涡：多般只用于液态物质的旋转运动；
3.涡流：一般用于机械、电磁感应方面，如：涡流发动机、涡流与自感等。这三个概念在用法上尽管有相通之处，针对不同事物，用法上还是有些差别的。还有个“湍流”，也跟液体旋转有关。
宇宙是由无限个有限物质组成的！
