EXHIBITION HALL 03

宇宙中心的旧图纸

Geometria et Aeternitas / Geometry and Eternity

Status: Elegantly Flawed
Curatorial Preface

仰望星空时,人类最渴望看到的是什么?也许会是自己位于中心的特权,以及一种不朽的、完美的永恒。在这个展厅,我们展示人类为了维持这种宇宙图景所绘制的精密蓝图。

无论是用无数个相互嵌套的圆圈来死守地球的中心地位,还是假设物质在真空中不断凭空创生以抗拒宇宙大爆炸式的起源,这些构想在数学上都美得令人窒息。它们曾是如此的自洽,如此符合我们对“神圣秩序”的想象。

数学的优美,有时是掩盖宇宙残酷真相的华丽织锦。

ITEM_05 Ptolemaic Epicycles

本轮与均轮

"为了保卫地心说的几何重制"

人类对自身中心地位的自恋,催生了科学史上最壮丽的几何怪物。当古人发现行星在夜空中有时会“逆行”时,托勒密体系给出了一个绝妙的解释。

他假设地球静止在宇宙中心。行星并不直接绕地球运行,而是绕着一个名为“本轮”(Epicycle)的小圆运动,而这个小圆的圆心,又在一个名为“均轮”(Deferent)的大圆上绕地球旋转。

$$z(t) = R e^{i \Omega t} + r e^{i \omega t}$$
EQ.04 - KINEMATIC GEOMETRY

令人惊叹的是,这种将圆圈相互叠加的做法,在数学本质上等同于现代的傅里叶级数展开。只要本轮加得足够多,这套错误的宇宙观就能极度精确地预测任何天象。这套图纸统治了人类天空长达1400年,直到哥白尼将中心还给了太阳。

// 预测的准确性,并不等同于真理的正确性。

查看本轮与均轮的精密残稿
SIMULATION: DEFERENT & EPICYCLE
SIMULATION: CONTINUOUS CREATION
ITEM_06 Steady State Theory

稳态宇宙模型

"无始无终的完美均衡"

当哈勃发现宇宙正在膨胀时,科学家们面临一个令人不安的推论:宇宙必须有一个起源(大爆炸)。对于许多坚信宇宙永恒的物理学家(如弗雷德·霍伊尔)来说,这种“创世纪”般的开端太像神学了。

为了避开大爆炸,霍伊尔等人提出了一个极其优美的假说:完美宇宙学原理。他们认为,宇宙不仅在空间上是均匀的,在时间上也应该是不变的。

$$\dot{\rho} + 3H\rho = q$$
EQ.05 - MATTER CREATION RATE

为了抵消宇宙膨胀带来的密度下降,稳态模型假设:在星系之间的真空中,物质(氢原子)正在以极其微小的速率凭空创生(方程中的 $q$)。宇宙像一条恒流的河,不断扩张却又保持着永恒的密度。直到宇宙微波背景辐射(CMB)被偶然听到,这个最优雅的宇宙模型才化为宇宙学史上的一首挽歌。

// 美学上的极致对称,最终输给了冷酷的观测证据。

查阅完美宇宙学原理的终章
Epilogue

我们曾以为宇宙需要按照人类的几何美学运转,曾以为永恒不变才是宇宙最崇高的状态。

但当开普勒的椭圆打破了完美的正圆,当微波背景辐射证实了宇宙有一个炽热且混沌的起点,我们终于学会了谦卑。宇宙的伟不在于它是一个静止的完美图纸,而在于它是一场充满演化、膨胀与未知的壮丽实验。

放弃完美的假象,才能拥抱真实的演化。