深度長文：宇宙天體都在旋轉(zhuǎn)，那么宇宙本身是否也在旋轉(zhuǎn)？

“不管有沒有我，地球依舊在旋轉(zhuǎn)，一切都在繼續(xù)。”菲爾·安塞爾莫的這句感慨，道出了宇宙運動的客觀性與永恒性。從我們賴以生存的地球繞日公轉(zhuǎn)，到月球圍繞地球運行，再到微觀世界中電子繞核運動，“一個物體圍繞另一個物體旋轉(zhuǎn)”似乎是宇宙間最普遍的運動規(guī)律。

這種旋轉(zhuǎn)貫穿了從微觀粒子到宏觀星系的每一個尺度：電子繞原子核高速運轉(zhuǎn)，衛(wèi)星繞行星周期性軌道運行，行星循著固定軌跡繞恒星公轉(zhuǎn)，恒星則帶著整個行星系統(tǒng)圍繞星系中心旋轉(zhuǎn)。然而，當(dāng)我們把視角推向更宏大的尺度，疑問也隨之而來：星系本身在繞著什么旋轉(zhuǎn)？倘若多元宇宙真的存在，我們的宇宙是否也在圍繞某個未知天體或中心旋轉(zhuǎn)？要解答這些問題，我們需要從宇宙的起源開始，一步步拆解旋轉(zhuǎn)背后的物理密碼。

在宇宙誕生之初，即在充滿物質(zhì)、輻射、中微子、暗物質(zhì)等粒子之前，宇宙曾經(jīng)歷過一段極其短暫卻劇烈的指數(shù)膨脹階段——宇宙暴漲時期。這一階段的宇宙，時空本身蘊含著巨大的真空能量，這種能量是當(dāng)時宇宙中唯一的能量形式。

正是宇宙暴漲的發(fā)生，為后續(xù)的大爆炸奠定了基礎(chǔ)：它不僅創(chuàng)造了大爆炸初期宇宙熾熱、稠密、充滿物質(zhì)與輻射的初始狀態(tài)，更塑造了宇宙的基本時空結(jié)構(gòu)。在暴漲階段，宇宙的膨脹速度遠超光速，這種極快的膨脹使得空間中產(chǎn)生的量子漲落無法相互作用——即便粒子以光速傳播，也難以追上空間膨脹的步伐，無法形成有效的相互作用。

同時，暴漲過程具有高度的對稱性，在所有方向上都呈現(xiàn)出一致性，不存在任何特殊的“首選軸”，即沒有一個方向是宇宙膨脹或能量分布的優(yōu)先方向。

當(dāng)暴漲階段結(jié)束后，時空固有的真空能量開始衰變，轉(zhuǎn)化為大量的物質(zhì)、反物質(zhì)與輻射，構(gòu)成了大爆炸階段的核心物質(zhì)基礎(chǔ)。不過，并非所有真空能量都完全衰變，有一小部分被“鎖定”在空間之中，成為了我們?nèi)缃裼^測到的暗能量——正是這種暗能量，驅(qū)動著當(dāng)前宇宙的加速膨脹。而暴漲階段產(chǎn)生的量子漲落，在指數(shù)膨脹的放大作用下，形成了宇宙中物質(zhì)密度不均勻的區(qū)域：部分區(qū)域密度略高，部分區(qū)域密度略低，這種微小的密度差異，為后續(xù)天體的形成與旋轉(zhuǎn)埋下了關(guān)鍵伏筆。

大爆炸的發(fā)生，催生了粒子標(biāo)準(zhǔn)模型中的所有已知粒子，或許還包括一些尚未被人類探測到的未知粒子。而從誕生的那一刻起，所有基本粒子都擁有了一種與生俱來、無法與自身分離的特性——自旋。自旋本質(zhì)上是粒子的固有角動量，不同于宏觀物體的旋轉(zhuǎn)運動，它是量子力學(xué)層面的基本屬性，無法用經(jīng)典物理中的“旋轉(zhuǎn)”概念完全解釋。

不同類型的粒子，自旋數(shù)值也各不相同：電子、夸克、中微子等費米子，自旋均為±?；膠子、光子等規(guī)范玻色子，自旋為±1；若引力能夠按照理論預(yù)期被量子化，那么傳遞引力的引力子，自旋將為±2；在所有基本粒子中，唯有希格斯玻色子的自旋為0，是唯一不具備固有角動量的基本粒子。

需要明確的是，粒子與生俱來的是“固有自旋角動量”，而非“相互之間的軌道角動量”。在宇宙誕生初期，粒子剛被創(chuàng)造出來時，由于空間膨脹過快，粒子之間幾乎沒有機會發(fā)生相互作用，因此不存在“一個粒子繞著另一個粒子旋轉(zhuǎn)”的運動形式。但這些粒子并非靜止，它們天生攜帶內(nèi)在的動能，再加上宇宙中存在微小的密度差異，為后續(xù)旋轉(zhuǎn)運動的形成提供了初始條件。

隨著宇宙的膨脹與冷卻，粒子之間的相互作用逐漸成為可能。當(dāng)粒子發(fā)生碰撞，同時引力開始發(fā)揮作用時，宇宙中最初的密度差異被不斷放大：密度過高的區(qū)域，會在引力的吸引作用下，匯聚越來越多的物質(zhì)與能量；而密度較低的區(qū)域，則會因物質(zhì)與能量的流失變得更加稀疏，最終形成宇宙中物質(zhì)分布的“聚散格局”。這種引力驅(qū)動的物質(zhì)聚集，是天體形成的基礎(chǔ)，也是旋轉(zhuǎn)運動產(chǎn)生的核心動力來源。

當(dāng)宇宙溫度持續(xù)下降，微觀世界的結(jié)構(gòu)也隨之演化：夸克在強相互作用力的作用下凝聚成原子核，原子核本身繼承了夸克的固有角動量，同時遵循原子核物理與粒子物理的基本規(guī)律，形成了自身的角動量特性。

當(dāng)宇宙溫度冷卻到足以形成中性原子時，原子的結(jié)構(gòu)并非玻爾模型中“電子繞核做行星軌道運動”的經(jīng)典圖景，而是電子占據(jù)特定的量子態(tài)——這些量子態(tài)不僅具有固有自旋角動量，還存在軌道角動量，兩種角動量共同決定了電子的運動狀態(tài)。此時，宇宙中密度高低區(qū)域之間的引力差異，已較誕生初期放大了數(shù)個數(shù)量級，引力的主導(dǎo)作用愈發(fā)明顯。

在宇宙年輕時期，那些尚未在引力作用下坍縮成星系的氣體云，彼此之間會發(fā)生相對運動，同時相互施加引力影響。而在絕大多數(shù)情況下，這些氣體云并不具備“完美球形”的形態(tài)，運動軌跡也并非絕對的直線，這種非理想狀態(tài)下，兩個氣體云之間會產(chǎn)生一種特殊的引力效應(yīng)——潮汐力矩。

潮汐力矩的本質(zhì)，是不同位置的物質(zhì)受到的引力存在差異，進而產(chǎn)生的扭矩作用，就像我們用扳手?jǐn)Q螺母時，向上或向下施加的力會轉(zhuǎn)化為使螺母旋轉(zhuǎn)的扭矩一樣。

潮汐力矩具有普遍性，在宇宙的不同尺度上都發(fā)揮著作用：從巨大的氣體云之間，到單個原子內(nèi)部的粒子相互作用，都能觀測到潮汐力矩的影響。由于宇宙中粒子的初始運動方向具有隨機性，潮汐力矩產(chǎn)生的角動量方向也呈現(xiàn)出對稱性——約50%為順時針，50%為逆時針。這些微小的角動量，在引力坍縮的過程中被不斷積累，使得原本緩慢運動的氣體云逐漸開始旋轉(zhuǎn)，且旋轉(zhuǎn)速度隨著坍縮過程不斷加快。這一現(xiàn)象的背后，是物理學(xué)中重要的守恒定律——角動量守恒定律。

角動量守恒定律與能量守恒定律一樣，是宇宙間的基本規(guī)律：角動量既不能被創(chuàng)造，也不能被毀滅，只能在系統(tǒng)內(nèi)部傳遞或轉(zhuǎn)化。我們在日常生活中就能觀察到角動量守恒的效應(yīng)：旋轉(zhuǎn)的花樣滑冰運動員，當(dāng)他們將手臂和雙腿向身體靠攏時，身體的慣性矩（衡量物體轉(zhuǎn)動慣性的物理量）會減小，為了保持角動量守恒，旋轉(zhuǎn)角速度就會相應(yīng)增加，從而實現(xiàn)轉(zhuǎn)速的提升。

這種效應(yīng)在宇宙天體的演化中同樣顯著：我們的太陽當(dāng)前自轉(zhuǎn)周期約為27天，若將其坍縮成一顆與地球體積相當(dāng)?shù)陌装牵鋺T性矩會急劇減小，自轉(zhuǎn)角速度將大幅提升，最終自轉(zhuǎn)周期會縮短至每36分鐘左右。無論是A級恒星的高速自轉(zhuǎn)，還是白矮星的極速旋轉(zhuǎn)，本質(zhì)上都是角動量守恒定律在天體演化中的具體體現(xiàn)。

事實上，宇宙中所有已知的天體系統(tǒng)——從恒星系統(tǒng)、行星與衛(wèi)星的組合，到龐大的星系——都不是靜止的密度集合體，它們的旋轉(zhuǎn)運動，恰恰證明了這些系統(tǒng)都曾經(jīng)歷過潮汐力矩的作用，并且相對于宇宙中的其他物體，擁有非零的角動量。可以說，潮汐力矩為天體旋轉(zhuǎn)提供了初始的“動力”，而角動量守恒定律則讓這種旋轉(zhuǎn)得以維持和強化，最終形成了我們觀測到的宇宙旋轉(zhuǎn)圖景。

回到最初的問題：星系究竟在繞著什么旋轉(zhuǎn)？很多人會下意識地認(rèn)為，星系中心的超大質(zhì)量黑洞是驅(qū)動星系旋轉(zhuǎn)的核心，但事實并非如此。雖然絕大多數(shù)星系的中心都存在超大質(zhì)量黑洞，且黑洞的引力對星系核心區(qū)域的恒星運動有顯著影響，但它并不是星系旋轉(zhuǎn)的根本原因。即便沒有中心黑洞，星系依然會保持旋轉(zhuǎn)，恒星也會繼續(xù)圍繞星系中心運行——天文學(xué)家已經(jīng)觀測到許多沒有中心超大質(zhì)量黑洞的螺旋星系，這些星系的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)與有黑洞的星系并無本質(zhì)區(qū)別，依舊能夠穩(wěn)定運行。

星系旋轉(zhuǎn)的根本驅(qū)動力，正是我們前文提到的萬有引力、潮汐力矩與角動量守恒定律。在星系形成初期，巨大的氣體云在引力作用下坍縮，潮汐力矩賦予了氣體云初始角動量，角動量守恒則讓氣體云在坍縮過程中不斷加速旋轉(zhuǎn)，最終形成了具有旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的星系。星系中的恒星，在引力的束縛下圍繞星系中心做軌道運動，這種運動的本質(zhì)，是恒星的慣性與星系中心區(qū)域（包括恒星、氣體、暗物質(zhì)等）的引力相互平衡的結(jié)果，而非由中心黑洞單獨驅(qū)動。

在更大的尺度上，即星系團中，星系之間也會圍繞星系團的中心做旋轉(zhuǎn)運動。與單個星系類似，星系團的中心并不需要存在某個超大質(zhì)量天體來“牽引”所有星系，而是依靠星系團內(nèi)所有天體（包括可見物質(zhì)與暗物質(zhì)）的總引力，結(jié)合潮汐力矩產(chǎn)生的角動量與角動量守恒，維持整個星系團的旋轉(zhuǎn)平衡。暗物質(zhì)在其中扮演著重要角色：它雖然無法被直接觀測，但擁有巨大的質(zhì)量，能夠提供足夠的引力，束縛星系團內(nèi)的星系，確保它們在旋轉(zhuǎn)過程中不會脫離星系團。

如果我們將視角提升到整個宇宙的尺度，一個更宏大的問題隨之浮現(xiàn)：我們的宇宙作為一個整體，是否也在圍繞某個未知的中心旋轉(zhuǎn)？目前，物理學(xué)界與天文學(xué)界的主流觀點認(rèn)為，宇宙整體并不存在旋轉(zhuǎn)運動。這一結(jié)論的核心依據(jù)，與引力的傳播速度和宇宙的膨脹速度密切相關(guān)。

根據(jù)現(xiàn)有理論，引力的傳播速度等于光速，而我們所處的宇宙正在加速膨脹，且膨脹速度已經(jīng)超過了光速。這意味著，在可觀測宇宙之外的區(qū)域，任何天體產(chǎn)生的引力都無法傳遞到我們的可觀測宇宙中——因為引力的傳播速度跟不上宇宙膨脹的速度，無法跨越遙遠的時空距離產(chǎn)生影響。而旋轉(zhuǎn)運動的形成，需要引力在足夠大的尺度上發(fā)揮作用，形成潮汐力矩并積累角動量。由于引力無法在比可觀測宇宙更大的尺度上相互作用，宇宙整體也就失去了形成旋轉(zhuǎn)運動的必要條件。

此外，若多元宇宙真的存在，不同宇宙之間也不存在任何信息交互與物理聯(lián)系。每個宇宙都有自己獨立的時空結(jié)構(gòu)與物理規(guī)律，引力無法在宇宙之間傳遞，因此我們的宇宙也不可能圍繞其他宇宙或某個“宇宙中心”旋轉(zhuǎn)。從理論層面來看，宇宙整體或許存在微小的固有角動量——這種角動量并非由引力作用產(chǎn)生，而是源于宇宙誕生之初的暴漲階段或大爆炸瞬間，是宇宙與生俱來的特性。但截至目前，這種固有角動量尚未被觀測證實，若未來能夠證實其存在，將成為宇宙起源研究中的又一重大謎團，需要全新的物理理論來解釋。