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所谓的“客观时空”和“物理学时空”之间的关系 对【时空者，工具也：转贴陈绍光 汪 斌 陈其良《物理学的时空是描述物质运动的工具》】一文的解读 读了博文【时空者，工具也】，颇有感触。原作者提出了一个令人深思的问题：“既然分离的实物之间充满着各种连续的场，实物与场的存在和运动是物质的本性， 它並不需要物质之外的腔体（作为容器的客观时空）来装载它，或者说，没有客观时空这个容器，物质照样在运动着。实物与场的运动用坐标系（物理学的时空）描述就行了，对物理学来说，物质之外的容器（客观的时空）是否还有独立存在的必要呢?” 答案是肯定的，太有必要了。时空者，不仅是描述物质运动的物理学工具，而且也是客观存在的物理实在。对时空的物理学认识是一个古老的哲学问题，也是一个有效的物理学的课题。 这个问题和课题一直在困扰和影响着人们对这个宇宙的认识。原作者把时空分为“物理学时空”和“客观时空”，这样的定义虽然并不科学，但却反映了相当一部分人的认识和观念。本人虽然不赞成这样的定义，为了便于理解、区别 和 讨论，在本文中仍然把“物理学时空”和“客观时空”两个名词加上引号后予以沿用。 “物理学时空”和“客观时空”虽然都属于客观存在或物理实在，但两者却有本质的区别。作者把“物理学时空”定义为存在于空间的物理实在的统一时空构成，一种共性的时空存在形式。其代表理论由物理单位（量纲）的时空组态理论和与其相关的理论共同组成。是描述事物对时空的占有和使用规律的，而不是描述宇宙时空的形成和发展变化规律的。而属于“客观时空”定义下的绝对时空和相对时空的争论，则意在描述宇宙时空的形成和变化规律。两者存在本质的区别，是时空理论的两个不同侧面，同等重要，缺一不可。时空产生的过程就是宇宙产生的过程。一切事物都因宇宙产生而出现，所以一切事物都是宇宙变化的延续，都属于宇宙整体变化的分支。因此“客观时空”理论必然是一切物理学规律的总纲，必然涵盖和包罗整个物理学系统。“客观时空”理论是“物理学时空”的基础。两者的关系是“君臣关系”和“干支关系”。君不归臣管，臣必须无条件服从于君。支不能生干，干却能生支。失去了基础的理论，就会变成空中楼阁。 数学已经成为物理学理论拓展的重要手段。随着物理学理论的数学化，有人企图从某一事物时空变化的具体理论，用数学的方法推演出宇宙时空的整体规律。于是产生了五花八门的理论体系，使得物理学越来越复杂。越来越眼花缭乱。不可否认，这样做确实为物理学的发展和完善起到了非常重要的作用。同时也不得不承认，用具体物理实在占有和使用时空的个体规律，去推演宇宙时空产生和变化的整体规律，确实是南辕北辙。本文作者引用和推荐这篇文章的目的，“意在平息‘绝对时空’与‘相对时空’长期无聊的争论，更希望人们不要把等效于动量能量变化的‘时空收缩’、‘时空弯曲’等虚幻的人为概念当作真实的物理事件来讨论。”显然是一件十分可笑的事。这样做不但不能平息时空理论的争端，反而提出了一个新的问题，“物理学时空”的理论究竟应当建立在哪一种“客观时空”理论的基础上？这不是一件简单的小事，正如该文作者所说，“理论体系的重大发展总是伴随着物理学时空定义的改进。” 时间和空间是我们无偿享有的重要资源，但我们对时间和空间并不真正的了解。从形态上说，空间是三维的，是有形的；时间是多维的，是无形的。在空间任意定点上，时间总是在不断的变化和累积。如果把时间累积的多少用时间长度表示（时间长度是看不见的，为了形象化表示，我们假定它是可视的），则，当空间是点时，对应的时间长度是线。当空间点沿长度方向累积时空间是线，时间不但在点上累积，而且在线上累积，必然是面。当空间是一维时，时间是二维，当空间是二维时，时间是三维。当空间是三维时，很难说清时间是几维。时间和空间不但形态不同，度量单位不同。而且变化规律也不同。 然而具有不同性质、不同规律的时间和空间又是必然联系在一起的，不可分割。物理学把时空定义为四维时空，认为空间是三维，时间是一维，显然是把问题简单化了。准确、形象地描述时空关系，建立一个包含时空变化统一规律的时空坐标系，是所有时空理论都不能逾越的屏障，也是多少代科学家为之奋斗的梦想。把有形的、无形的、不同变化规律的时间和空间统一在一个坐标系中，实在是太难了。 有人把探索宇宙的过程比喻为“盲人摸象”，那是对人类的恭维。其实人类探索宇宙的过程远远比不上“盲人摸象”。一个聪明的盲人，想办法摸遍大象的全身，得出正确的结论，并不是一件很难的事。即使人类借用高科技望远镜的帮助，想观察到宇宙的全貌都是一件十分困难的事。想摸遍宇宙的全身，那更是无论如何永远都做不到的事。在“客观时空”规律的研究上，依据具有普遍存在意义规律比依据局部存在的事实更为重要。 一、一切具体实在都必然存在极限。存在形态的极限表现为空间几何极限，存在过程的极限表现为经历时间极限。 二、存在的过程必然是一个变化的过程。存在的事物产生于不存在，最终发展为不存在。 这是所有客观存在都必须遵守的自然法则，没有任何事物可以例外。所以宇宙必然是有限的，必然是变化的，而且没有宇宙之外。把宇宙时空描述为无限的，恒定不变的，那不过是不愿意动脑筋的人一种自欺欺人的梦想。 时空理论是时空变化的规律，它只能以真实的时空为依据，从时空的变化中获得。一个不可否认的事实是：有限的宇宙确实在膨胀，射线确实在运动。如果反推回去，宇宙的膨胀运动必定开始于一点。因此说，宇宙产生于大爆炸是哲学和物理学共同得出的结论。目前的大爆炸理论确实存在很多的问题，受到相当多的人质疑，大爆炸理论确实有待于进一步完善。但是，不论大爆炸理论是否成立，都不能否定宇宙产生于大爆炸的事实。起码有两点是可以肯定的。（1）、宇宙空间膨胀时，空间所有的物质都以不同速度向外运动，由于宇宙物质扩散的速度不同，运动速度最快的射线运动首当其冲成为开拓宇宙空间的排头兵。开始于一点并向四周作无遮挡的射线辐射其范围必定是球形。（2）、射线运动是球形宇宙空间膨胀的动力，空间运动只和射线运动有关，和落后的其它物质运动无关。在球形的宇宙空间中，由原点发出的无数条射线，其基本状态除方向不同外，其它的运动状态和物理特性都是相同的。因此，《 新时空论 》以宇宙大爆炸理论为依据，以真实的时空变化为基础，取一条射线作为分析对象，对时空的变化规律作了准确的描述。射线运动时，同时产生空间和时间，以光速作为射线轴的基本度量单位，运动距离随运动方向累积，射线轴上各点的数值是固定的值，空间距离表现为一条直线 。射线运动产生的时间从射线端逆运动方向累积，射线轴上各点的数值是动态变化的，每一点的时间随运动距离的增加总是不断累积，把空间点上的时间用一条垂直于空间轴的时间轴表示，形成时空二维直角坐标系。在时空二维直角坐标系中，空间运动产生的时间是一个等腰三角形。在同一射线方向上，空间膨胀在空间定点上所产生的时间等于膨胀距离相对于时空常数的倍数。即 t=L/C。把二维时空直角坐标系旋转，便得到一个球形的宇宙空间。时间只存在于产生的空间，空间以外没有时间。空间和时间不可分割，宇宙空间不但有限，而且没有宇宙之外。时空二维直角坐标系的创立，为研究宇宙空间运动产生的时空变化和物体在空间运动中发生的时空变化带来了极大的便利。以宇宙空间膨胀中心的静止点为参照点可以准确地描述物体运动的真实状态，以宇宙空间运动的膨胀点为参照点可以准确地描述运动物体空间的时间变化。要想准确全面地描述物体运动，就得同时以宇宙空间一动一静两个点为参照点。这对于普通的坐标系是无法做到的，必须依赖于时空二维直角坐标系 。运用时空坐标系推出：（一）、运动空间和背景空间的时间变换关系：t'=t(c-v)/c 。 (二)、质量和速度的关系：M=MoC/(C-V)（三）、质量和能量的关系：E=MCC（四）、动量和能量的关系：E=MoCC+PC 《新时空论》的理论基础是大爆炸理论和经典力学，是大爆炸理论和经典力学的发展和延续。新时空理论认为，空间是一切存在占据的范围。空间不空，是因为空间充满了物质和能量。空间是空的，是因为除时间外，物质和能量只是存在于空间，并不属于空间本身。空间具有无限可塑性，所以空间适用于用各种不同类型的坐标系进行描述。时间是空间运动的过程和结果，在宇宙中，每一点的时间都随距空间膨胀点的距离变化，所有时间都必然是相对时间。“物理学时空”的时间是以地球时间为标准，因为地球的时间本身也是相对时间，所以“物理学时空”和新时空理论描述的时空具有兼容性。如果采用客观的相对时间，比采用固定的相对时间会使描述的结果更加准确。反过来讲，“客观时空”的规律同样属于物理学规律，同样适合用物理学单位时空组态形式和相关理论来表述。新时空理论不仅是所有时空理论的基础，也是对量子力学理论的完善和补充。不难看出：《 新时空论 》的一些观点和数学表达式和狭义相对论仅出现了意想不到的近似或巧合，客观上形成了对狭义相对论的修正和拓展。完全不同的理论体系可以用同一事实验证，是正确理论的殊途同归。把新时空理论的时空张量引入相关的方程，就会架起通往相对论的桥梁。新时空理论将成为各科学分支联系的纽带，新时空理论的出现，使人们看到了建立大统一理论的曙光。 一个完整的理论体系就像一棵大树，不论它是如何的枝繁叶茂，它的脉络必然是规律的、清晰的；主干必然是粗壮的、简单的。提纲振领，只要提起主干，必然带起所有枝叶。“客观时空”理论作为整个物理学理论的总纲，表达它变化规律的必然是最简单，却能涵盖包罗一切的数学方程，简单是大自然的必然选择。新时空理论是最简单的理论，也是最可靠、最正确、涵盖面最广的理论。从简单中感悟复杂，从朴素中领略奥妙，需要超乎寻常的智慧。每一次基础物理概念的深化和拓展，都会引发物理学理论的革命性改变，都会导致物理学理论的飞跃式发展。这其中的含义，对于那些不学无术，却自以为是的泛泛之辈；死读书，读死书，却徒有虚名的学舌之流，是永远都无法体会和理解的。建立统一的理论体系比发现“客观时空”的变化规律更需要高深的数学、物理学、宇宙学背景。热切希望具有真才实学的高级人才加盟。粗暴专制，冷酷傲慢，迷茫徘徊，都是无知的表现，只能坐失良机。 所有的知识都是人类探索自然，改造自然的工具，都是开启认知大门的钥匙。一把钥匙开一把锁，我们不仅需要掌握好开启已知大门的钥匙，而且还要努力寻求开启未知大门的钥匙。 欢迎大家登陆 华夏科技电子期刊《反相吧刊》第四期下载《新时空论》 |
