一个多月前，LIGO国际团队的科学家发现引力波的消息在各大媒体迅速传开，引起了网民的广泛关注，有媒体声称，这是第一次切实证明了爱因斯坦于100年前提出的广义相对论，这种说法并不准确，应当表述为第一次证实了爱因斯坦以广义相对论为基础对引力波做出的预测。几乎所有的媒体声称，引力波的发现弥补了爱因斯坦相对论的最后一块“拼图”，这种说法未必正确，难以认定引力波就是广义相对论框架的最后一块“拼图”。的确，证实引力波的存在与我们对宇宙的认识有关，产生于大爆炸之后的原初引力波可以告诉我们宇宙形成的奥秘。引力波源于加速运动的质量，例如：超新星的坍塌和黑洞的合并，引力波除了与天体的质量和速度有关以外，还与时空的结构有关。探测到引力波的科学家的确有可能获得诺贝尔物理学奖。

爱因斯坦将广义相对论原理应用到宇宙学的研究，可以看成是他的理论预测的最后一块“拼图”。爱因斯坦认为宇宙尽管包容万物，无穷无尽，却是有界无边的，可以建立四维封闭的宇宙模型，其中的三维空间世界就像一个球，球面没有边界而有面积。现代宇宙学延续了爱因斯坦的“有界无边”论，伽莫夫的“大爆炸”、阿兰·古思的“暴胀”、霍金的奇点模型与爱因斯坦的宇宙几何模型有很多的共同之处，都指明了可观测宇宙的有限性。目前的科学发现支持宇宙没有边界，但是有视界的观点，例如，二维球面没有边界，但是你的视野却有范围，存在一个界限。我们的宇宙有这样一个界限，由于光速有限，宇宙的年龄有限，宇宙的空间在膨胀，我们所能看到的界限大约是半径460亿光年左右的一个球对称区域，这个区域之外的光没有传到地球，我们看不到，这就是宇宙的视界，在宇宙视界之外，空间是否会无限延伸，还是一个未知数。现代宇宙学认为整个宇宙是由奇点大爆炸和暴胀后产生的，时间和空间也是大爆炸创生的。霍金对大爆炸理论最重要的贡献是证明了膨胀的宇宙必然始于一个奇点，他根据奇点定理提出过一个模型，认为宇宙之初没有时间，只有空间，到后来才有时间，就像北极点上只有南，没有北一样。

爱因斯坦广义相对论的场方程指明了宇宙的膨胀，尽管他相信一个静态的、不变的宇宙。“有界无边”的宇宙几何模型有时也被称为“西瓜模型”，四维时空中的三维球面.可以指向宇宙的边缘，但又是不可能的，因为宇宙包容了万事万物，然而，宇宙确实存在边缘，由于宇宙在不断膨胀，遥远的某些天体以光的速度远离我们，并在我们的视野里消失，这一分界线便是“可见”宇宙的边缘。“有界无边”宇宙模型存在一些难以回答的问题，诸如：宇宙未创生之前有没有物质、时间和空间？“界限”以外的世界时什么？“界限”是怎样形成的？伸缩性的“界限”如何变化？宇宙的膨胀意味着时空的产生，宇宙的收缩意味着时空的消失吗？

从辩证法的哲学观点来看，宇宙是无始无终，无边无际的，没有离开物质的时空，也没有离开时空的物质。两千多年前,罗马哲学家卢克莱修曾经指出，“有界”宇宙的概念存在自相矛盾，如果宇宙真的有边界，那么一定有什么东西在它之外。近年的天文观测表明，宇宙的形状是扁平的，曲率接近零，宇宙自形成以来一直在不断扩展。从我们的地球看出去，各个方向上宇宙的结构和平均密度具有一致性，星系以集群的方式在宇宙中构成一张大网，几乎所有的星系都分布在网上，“网格”的中间几乎是空的，形成大尺度的“空洞”，在无边无际的宇宙中，任何一个地方都是宇宙的中心。显然，近几年的天文观测支持了爱因斯坦、伽莫夫和阿兰·古斯的观点，我们的天文观测只能达到可观测的宇宙，对“宇宙外的宇宙”进行的研究缺少实际观测的基础。尽管如此，可观测宇宙的范围随着观测技术的改进和人类认识能力的提升，会变得越来越大，可能最终证明宇宙是“无边无界”的，在我们的“小宇宙”之外，还存在一个“大宇宙”，可观测的宇宙和不可观测的宇构成了“大宇宙”。

宇宙学既是一个科学问题，也是一个哲学问题，主要的还是一个科学问题。我们主要关注宇宙学的科学意义，在这个基础上还应理解宇宙学的哲学意义，科学不需要回答，或暂时不需要回答可观测宇宙以外的问题，而哲学需要思考这些问题，我们观测不到可观测宇宙以外的宇宙，不能说明它们不存在，天文学家会渐渐地发现它们的存在，也许我们最终能够接收“平行宇宙”发出的引力波等等。拿广义相对论来说，场方程并不能告诉我们目前的宇宙膨胀到什么时候，什么时候收缩，膨胀和收缩的“震荡周期”是多少？不能告诉我们宇宙的时空是平坦的、马鞍型、圆柱形等怎样的形状，如果宇宙收缩到“一个兵乓球”的大小，那么还能说宇宙是“有界无边”的吗？总之，爱因斯坦广义相对论的最后一块“拼图”也许是“有界无边”的宇宙模型，而不是引力波发现。无论是引力波物理学，还是涉及到有限性和无限性哲学思辨的宇宙模型，人类的认识都没有到“最后”的时候，爱因斯坦“最后拼图”的梦想应该是建立“统一场理论”，直到目前为止，科学家还行走在这一未知领域的路上。

（邓如山2016-4-1）

（Gravitationalwaveisthestpieceofpieingeneralretivity?）

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