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一,时间、空间和时空
差不多所有的人都认为“时间”是一个“抽象”的概念,很少有人把“时间”看作是一种由“能量”、一种变化着的“能量”所引起的“时间”的“扩张”;反过来,“时间”的扩张,又不断地产生能量,这种相辅相成的关系,便是宇宙发展的动力。以往的科学家都忽略了时间和宇宙形成的根本关系!以物质(能量)不生不灭作为绝对真理,陷入了寻找原始物质从何而来的泥潭。无视或轻视了“时间”对宇宙和宇宙间一切事物的实质影响,使宇宙间很多问题都得不到合理的解释,也使“时间”的真相被埋没至今。这就是人类对“时间”的本质、“时间”的来龙去脉众说纷纭,迄今还无定论的根本原因!现在,我想把我对“时间”和“空间”的看法提出来供大家一起探讨。
自从爱因斯坦建立了“时空”理论以后,人们才知道“时间”和“空间”之间有着密切的关系。为了理解比较抽象的“时间”概念,我们有必要先从大家比较熟悉的“空间”说起,因为只有正确认识了“空间”,才有可能了解“时间”,并进一步了解它们之间的辩证关系。
1.什么是空间?
人们无法了解“时间”,起因于对空间认识的错误;通常人们认为“空间”是一种无所不在、无微不至、无远勿届的真实存在,认为空间是无限大的“刚性”的容器,宇宙(或可变化的“时空”)存在于其中。认为“宇宙”之外还有“空间”、还有“宇宙”,这实际上是由于我们人类感官认识上的错误所引起的、在我们潜意识里根深蒂固的一大误区,它阻碍了人类以非常规的角度去认识宇宙、认识空间。现在让我们先认识一下我们人类眼中的“空间”:
白天,我们看到的“空间”是蓝天、白云,天空中唯一存在的“实体”是太阳,只有到了月明星辉的晚上,我们才能看到、感到宇宙的深邃,感叹“空间”的无限!但我们眼睛看到的是否是“当下”的真实存在呢?古人常说的“眼见为实”是否是真理呢?我看未必!
麦克斯韦尔电磁学理论、爱因斯坦的相对论、以及现代的物理实验,都指出,‘光’在“真空中”传播需要时间,其传播速度约是300,000km/s,由此可见,我们所看到的日、月、星辰,甚至所有的物体(只要和我们有距离),都是由光传递的“过去”的事物在我们眼中留下的“虚影”,而非存在于“当下”事物的真实形象。我们每个人(不管你在那里,哪怕是在离开地球100亿光年的远处)眼中所看到的一切物体的“形象”,都根据其离开观察者距离的“远近”,由古而今地依次排列着。同样,我们所看到的“空间”,应该也是从“过去”到“现在”,由远而近依次排列着的“时间”层面。因此,相对于宇宙中的任何观察者,任何方向的“空间”的边缘,都是宇宙时间的起点(宇宙开始的时候),到“当下”这一刻的时间中,“光”所跨越的“距离”(这也就是爱因斯坦认为宇宙是一个“球面”的时空的原因)。所以,可以说,任何观察者(或任何物体)就其本身而言,都处在宇宙的“中心”。因为任何两点或立体的两个面之间都有“距离”,即都有“时间”差异,故宇宙中没有存在于“当下”这一刻的“立体”(即三维)的“空间”,而只有处在“当下”这一时空层面的任意质点(或观察者),向周围(过去)扩张的、过去的时间层面的集合,这就是我们所看到的“空间”;我们所看到的只是“过去”或过去事物的虚影。真正存在于“当下”的事物则只存在于“当下”这个时空层面。所以“空间”只是以观察者为中心的、两维球面的“时间层面”叠加而成的时间层面的集合,“空间”应该是事物本身所处的“当下”这一时空层面(两维)和时间这个特殊的“维”所组成的三维时空,而非通常所认为的四维“时空”,更不可能是有些学者所认为的宇宙有四维以上、甚至多只十一维“空间”组成!而“距离”则是物体在“当下”和在它本身所处的时空状态下,与所看到的过去的事物之间的“时间差”的度量,所以,相对于处在不同时空状态下的两个“物体”,它们所测量到的相互之间的“距离”是不相同的,但它们之间的时间差却相同。我们与所看到的“事物”之间的“空间”距离,最短的一定是直线距离(指观察者和所看到“过去”的事物之间的“时间”差异,而并非与存在于“当下”这一时空层面,即与我们“同时”的、真实存在的事物之间的“距离”),我们与存在于“当下”这一时间层面的事物之间的“距离”其轨迹则应该是随着时间进程膨胀而形成的开放的“螺旋”曲线。在不受引力干扰的情况下,“光”走的就是这种曲线,所以“光”会永远存在于“当下”这个时间层面之中(假如“光”不扩散的话)。下面是时空的空间形态图:
作者: 汪祥麟 2006-9-5 20:46 回复此发言
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2 时间和空间之我见
上图中的直线OA是时间轴,大园的圆周表示“当下”这个时间层面,O是观察者所在位置,时间轴OA代表宇宙的“年龄”。处在A点的事物,虽然就它本身而言也是处在“当下”这个时间层面,但对于处在O点的观察者则只能看到该物体在宇宙起始时刻的形象;它所处的“位置”相对于O点的观察者来说则是宇宙的边缘。反之亦然。OA轴上(O,A之间)上的任何一点到O点的观察者之间都存在着时间差,观察者看到的在该处的事物,只能是该事物在这段时间差之前的形象。特别要提醒诸位的事,以上的时空示意图,只是表达从观察者所在位置向周围任何(一个)方向观察的情况,实际上,从观察者所在位置向任何方向都可以做出同样的时空图,只是其方位不同而已。
相对于任何质点(或事物)A,“空间”都是由以它为中心的、从“当下”向过去、自近而远地排列着的时空(时间)层面(球面)组成。物体间的位置,则由它们之间的直线距离决定。OAN则表示在该方位上与在O点位置上的观察着相距为OAN时间差的事物的所在位置。它所处的时间层面应该是以O点(观察者的位置)为原点,以OAN时间轴为半径的球面。
以上的“空间”示意图,代表的只是宇宙在人类的感觉器官——眼睛中的“反映”,“宇宙”自有它真实的存在形态;所有的事物都存在于“当下”这一时间准线上,即“当下”这一时间“层面”上,但这一“层面”却并非几何学上或空间概念上的“球形”层面,它代表的只是宇宙发展过程中的某一瞬间而已,但在空间意义上,它却包含了整个“空间”,即整个宇宙发展的“时间”过程。在观察者眼中的“事物”与事物之间的相互关系;包括它们的时空跨距、相对“速度”(各自的时空状态)、所受的“引力”状况(所处位置的时空状况)却都符合爱因斯坦的相对论原理(见本人的另一篇文章“探索相对论的物理意义”)。
由于我们所看到的“空间”是“时空”在我们人类眼中的反映,它的范围受宇宙发展的时间的限制,所以“空间”必定也是有限的;“空间”的范围是以主体(观察者)为中心,各个方向都以宇宙发展的时限(宇宙的起始时间)为最最过去(最近的观察数据为137亿年,这也代表了“空间”相对于观察者的范围是半径为137亿光年的一个“圆球”)的一个“圆球”。相对于任何观察者,都不可能存在超过137亿光年远的“空间”。这里我要说明一下;实际上,用距离的概念不可能正确表达宇宙的范围,因为,处在不同时空状态的观察者有各自不同的度量单位,他们对时间和空间(距离)的认知各不相同,所以宇宙的大小在他们的“眼中”也不尽相同。但“时空距”(即“光”相对于处在任何“时空状态”的观察者,跨越该两个物体之间的距离所需要的“时间”)却可以正确地表达宇宙的范围和物体间的位置(距离)关系。了解了宇宙是一个有限的“时间”膨胀的“闭合体”(即有固定的时间范围)以后,我们就可以理解在我们所在的宇宙(时空)之外,不会存在“空间”,“空间”是我们“宇宙”(时空)的“产物”,而并非“宇宙”产生于固有的、无限大的“空间”之中。
我们所看到的、存在于“空间”中的事物,实际上是存在于时间的“间隔”之中,即被拉开的“当下”这一时间层面之中!而我们眼中的“空间”,则是以观察者为中心的,所有过去的时间层面(两维的时空球面)的总和。
我们的宇宙,确切地说不是由刚性的“空间”构成,也不是“空间”的一个部分;“空间”不是三维的“刚体”,宇宙并非是一个“固定”的“空间”球,相对于“宇宙”中的任何物体(即使该物体在我们看来处在宇宙的“边缘”),“宇宙”看起来依然都像是一个以该物体为中心的、到任何“边缘”都有着相等“时空跨距”(不是距离,因为“距离”的度量会随着该物体所处的时空状态而与处在别的坐标系中的事物有所不同)的“球体”;所以,以固有的、传统的“空间”观念,去探索或衡量“宇宙”,都免不了犯形而上学的错误。
作者: 汪祥麟 2006-9-5 20:46 回复此发言
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3 时间和空间之我见
二,时间的本质
为了了解时间的本质,我们有必要进一步认识一下“当下”这个概念;有人会认为我是小题大做,谁不知道“当下”就是“现在”,这还需要进一步去认识?而我则认为越是普通的事物中越是包含着普遍的真理,对最普通的事物的深入研究,往往会得到出人意表的收获。
大家知道“当下”就是“现在”这一瞬间,英语中就是“Right now!”,对于任何事物而言,它本身都处在“当下”;而且只能处在“当下”,事物真实的本身既不能处于“过去”,也无法处于“未来”,“时间”相对于任何主体而言只有“当下”才是真实的,“事物”只存在于“当下”!“过去”不能重新经历,“未来”无法提前到达!时间的进程,宇宙的发展过程都只与“当下”同步,从“时间”的角度来讲,宇宙间既没有真实存在的“过去”,更没有真实存在的“未来”。“时间”或“当下”是宇宙发展的准线,也是“时间”进程的“准线”。所以,我们可以把“当下”的进程作为宇宙发展过程中的“原时”。
“时间”与“空间”则正好相反,宇宙中没有固定存在的“刚性的空间”,但相对于任何“主体”却有着固定不变的“原时”、存在着相对于任何事物的、划一的“当下”。相对于处在不同时空状态下的不同事物,“时间”可以有不同的 “速度”,甚至“时间”可以“停滞不前”,但由于它们相对于观察者的“时间值”不同,它们从宇宙的起始时刻(也可以在它所所处的任何时刻)到“当下”这一终点线的时间,通过狭义相对论公式的换算,其结果必定是一样的;所以任何事物必定有同一个“当下”!对整个宇宙而言,任何事物,不管它处在何种时空状态,事物的本体只能存在于“当下”这一时间准线上!
时间起源于“原始能量”生成(启动或扰动)的瞬间,时间只有一个“运动”方向——由其“启动”的瞬间走向“未来”,不管事物何时生成,也不管事物处于哪一个时空层面,对事物本身而言,时间的起点都在它所处“当下”时空层面位置上的正对面,即最远的那一“点”,时间轴始于那一点,而“当下”(所有事物各自所处的位置)则以“匀加速”运动状态,沿时间轴离它而去。是“当下”、引领时间前进,时间无法超越“当下”。“时间”相对于主体的速度,取决于事物所处的时空状态,在特殊情况下它可以是一个点(没有速度)但在通常情况下时间是一元的,所以时间是特殊“元”(或“维”)。
任何两个质点互为对方的过去,时间差异越大的两“点”,其“时空跨距”越大,在该时空层面上的“空间距离”也越远。任何质点,或者任何观察者,从“空间”意义上说,它(他)们都处在“宇宙”的中心,宇宙以任何主体事物为中心“加速”膨胀。是时间的膨胀产生了空间、产生了宇宙,因为有了时间膨胀所产生的间隔,才有了事物的容身之地,这就是我们人类眼中的空间!是使时间膨胀的能量,产生了与其相反的、宇宙中不断累积的引力能(引力势不断增大),是这些“引力势能”造成了宇宙间明明暗暗、无穷无尽、多姿多彩的物质世界。
时间只能则作单一方向(膨胀)的匀加速运动。“时间”进程的“快”、“慢”只受“当下”这个时空层面的时间“膨胀”速度的影响,我们所看到的处在各个不同时空状态下的事物(它们相对于处在宇宙发展的不同时期或相当于这个时期的状态)“时间”速度的快慢,只是由于相对于“观察者”的时空跨距的不同而引起;而并非“时间”本身“走”得“快”了,或是“走”的“慢”了。只有真正在宇宙的不同发展阶段,时间的速度才各不相同。
由此可见,任何事物可以由于不同的原因而处在不同的“时空状态”,但实际上它始终存在于“当下”这个时间,即它始终跟随着宇宙时间的进程,不快也不慢!这也说明,任何事物,它既不可能回到过去,也不可能超越“当下”这个时间层面而进入未来!
了解了以上事实,我们就知道,(宇宙)并非像现代宇宙学家们所认为的、是超出人类想象的四维以上的玄之又玄的有着“异度空间”的“时空”,“时空”只是两维的“时空层面”和一维的“时间”(因为时间可以用一根“时间轴”来表示)结合的综合体,“时空”不会是像有些宇宙学家所形容的由7维、8维、甚至多达11维的各种“弦”所组成了,“时空”比我们以往想象的简单的多,在一般情况下,“时空”是三维的!
作者: 汪祥麟 2006-9-5 20:46 回复此发言
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4 时间和空间之我见
这里有一个关键问题需要说明:我们应该理解“时间”不同于“空间”,不要把我们看到的“空间”扩大的表象,和“时间”的扩张等同起来,通常我们意识中的“空间”的扩张,是有固有“范围”的、被相对于观察者最最过去“时空层面”(时间)围起来的一个封闭的“空间”的球形。这就很容易使我们产生一种错觉;即假若“空间”是一个被时空层面围起来的球型的话,那么这个“球型”必定有一定的范围,就会必定产生有“外面”的想法,从而会使我们很自然地感觉到有无限“空间”存在;而实际上,“时空层面”并没有固定的空间形态,在我们眼中最最边远的宇宙边沿(空间的边缘),从时间的角度上去思考,它恰恰是宇宙开始的时刻,现在的宇宙,正是以它为“中心”扩张而成,也就是说,我们眼中的“空间”的边缘,恰恰是宇宙的“中心”,是宇宙起始的时刻!由此可见,“内”、“外”实际上也是相对的东西;在宇宙(时空)的形态上说,“时空”(空间)没有“外面”。同样,从整个宇宙物质的存在上去考虑,它只存在于“当下”这一时空(时间)层面,任何一点到它的时空起点(宇宙起始时刻)的“时空跨距”都是一样的,所以宇宙中的任何一点都可以被看作宇宙的“中心”,同样,我们也可以认为宇宙实际上没有固定的“中心”,所以,“宇宙”不是一个固定的、有型的“空间”,宇宙中的任何物体(或观察者),都有它自己的宇宙“空间”,“空间”的大小和内含事物的排列,都由它本身的时空状态和位置所决定。任何物体只有在“当下”才是真实的,我们所看到的、存在于“空间”中的物质,只是宇宙物质按相对于观察者的“时空跨距”(时间)和相对于观察者的方位依次排列着的“虚象”。任何事物的“时空状态”,除了取决于它相对于主体的“时空跨距”外,它还可以相对于处在“当下”时空层面的事物“加速”(改变速度)而进入不同(过去)的“时空状态”,但它不可能真正重回过去的“时间”;事物也可以从任何过去的“时空状态”通过相对于处在“当下”时空层面的物体(改变速度)作负加速运动而逐渐从“过去”的时空状态回到“当下”这一“时空状态”。当然,它也无法超越“当下”(速度减小到零以后,再运动则又变成相对于主体在作加速运动了)而成为“主体”的“未来”。所以,任何事物就其本身而言,实际上永远与“当下”同步,即处在同一个时间准线上。只有“当下”才真实地存在于宇宙之中!物体以改变它与处在“当下”时间层面上的事物之间的“速度”,可以改变它自身的“时空状态”(所谓改变“速度”指的是该物体在观察者眼中,相对于在其所处的位置上,与该处“事物”理论上相对于观察者应该具有的离异速度之间的速度差),但它无法改变始终处在“当下”这个“时间”的事实!相对于任何质点(或事物)都可以有以它为中心的无数代表“过去”时间的“时空层面”,但就其本身而言,则永远处在“当下”(和原时同步)这一时间准线上。它和处在其它“时空层面”上的质点(或物质)之间的时间差异,和与它存在于同一时间层面上有相同时间差异(时空跨距)的质点之间,有着相同的相对“速度”(注);即物体间的相对速度,是它们间相对的时空状态的表现。“时间”和“空间”都是“时空”的因子,它们相互依存,互相关联,它们之间的变化规律为爱因斯坦-洛伦兹时空关系式所决定。见时空示意图:(图2)
上图中的直线OA(n-1),把图中所有的球面对穿了起来,是所有球面的公共直径,它就是时间轴,各时间层面都相切于O点,直线与其他各球面(自小而大,分别代表各时间或时空层面)分别相交于A0、A1、A2……A(n-1),直线OBn则分别相交各球面于B0B1B2……B(n-1)。它们在直径上的垂足分别是BW0BW1BW2……BW(n-1),
相对于质点(或物体)A(n-1),O点是它的“时间”(或时空)的起点,即宇宙的起始时刻,而A1A2A3……则是它在各过去时间层面上时的空间位置。有一点必须说明的是,不管过了多少年,原始的O点(质点),就其本身来说,同样随着时间的进程在前进,不管时间行进到那一个层面,它始终都处在它们同一个时间层面上,即它本身与其它的事物一样,都永远随着“当下”这个时间层面的“时间”(原时)前进,任何处于“当下”时间层面上的质点,其周围的事物(同样处在“当下”时间层面上的任何质点)都会在时间层面的膨胀过程中离它而去,其离去的“速度”与质点之间的时空跨距有关,而与始于它的时间轴对面的那一点则成了它的时间的起点(时空或宇宙的起点),这就是时间的相对性。假若,不受物质间引力的影响,宇宙间所有的事物都会相对于“主体”,根据距离的“远近”处在各时间阶段的时空层面上。时空层面上物体(质点)之间的时间差异,并非由它们在时空曲面上的“距离”所决定,而是为一个质点在另一个质点的时间轴上的投影位置所决定。而不同时空层面上物体之间的“距离”,则是以主体事物的时间轴为直径,以另一物体所在位置与主体事物时间轴的起点连线的延伸线在主体所在时空层面的交点之间的弧线的长度。所以,处在不同时空层面上物体间的距离相对于该两个物体来说是各不相同的,而它们之间的时间差异(或时空跨距)则是相同的。
作者: 汪祥麟 2006-9-5 20:46 回复此发言
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5 时间和空间之我见
不过,有一点必须指出的,是相对于“当下”这一时间层面具有一定速度的物体在不同的时空层面,跨越时间的“能力”是不同的,(与物体的时空势成反比)。一旦,当物体完全失去它的时空势能,即物体相对于观察者(观察者处于“当下”这一时间层面,具有最高的时空势),失去了其静态时所同样具有的“时空势能”,而成为与观察者有了最大能量差异的“光”的时候,实际上“它”已经回到了最最过去的“原始时空状态”,此时,时间相对于它已经停止,或者说时间和光同步,它们之间在时间概念上的差异为0,相对于观察者来说,“光”具有时间扩张(相当于宇宙扩张)的速度;即宇宙中的极限速度。
时间和空间实际上都是“能量”的表现形态,宇宙能量累积得越多,时间就被“拉伸”得越长,时间的行进速度就越快;宇宙能量一旦消失,时间的进程随之终止,空间也不复存在。任何事物对时间的体认,实际上也需要能量,这种能量被用于和时间能的交换,能量密度越大,对时间的体认越精确,即单位时间相对于它被拉伸得越长,事物本身的能量就消耗得越快,从这个意义上讲,该事物的“寿命”就相对越短。
由于“光”与“当下”同步,因此,“光”跨越时空的“能力”受到了限制;即它无法超越时间的“速度”,也不会落后于时间的进程;而物质却与此不同,在“当下”这个时空层面,它最大几乎可以达到“光速”,这个“速度”可以远超过“光”在过去时空状态下的“速度”,即物体的速度有可能“超越”处在那种状态下的“光速”,利用不同时空状态中各不相同的时间行进速度,(即光速)我们就有就有可能达到超越时间行进的速度,达到超“光速”跨越时空的目的。
在太空中从一个星球跨越时空到另一个遥远的星系(或星球),并非简单地跨越它们之间的“空间”距离,而是跨越“时空”;真正的意义上来说,要跨越它们之间的“距离”实质上是跨越它们“时间”上的差异,这里我把它称为“时空跨距”。在“时间”意义上,“光”是只能沿着运动着的“当下”这个 “时间层面”运动的,即它们走的是时间概念上的开放式的“螺旋曲线”。它们在轴向与时间(时间速度)同步,在时空层面上则与宇宙的扩张速度(空间速度)相同。所以理论上可以认为,发射角为00的激光束只要不散射、不被物质吸收,它就可以在宇宙间(“当下”这个时间层面上)永存。
三,时空的起源
“时空”起源于“无”,或“时间”启动于“凝固”了的“当下”。没有“时间”的运动,就不可能存在“时空”,也不会有“空间”,当然更不不可能有“物质”,因为物质的存在必须占有“空间”,确切地说物质的存在必须占有“时间”的间隙。
任何事物的产生或改变其运动状态,都需要“能量”,“时间”也并不例外;在量子物理学建立之前,传统的物理学受到物质不生不灭,和能量守恒定律的束缚,人们无法解释能量的“诞生”,但现代的量子物理学则指出,能量可以“成对”地产生于虚无之中,这为我们的时空理论、为找到“时间”(时空或宇宙)可以启动,指出了一丝可能性。问题是我们是否能找到某种能量可以“单向”地产生,或某种能量在“成对”地产生后,不会回头与和它相反的能量相遇而导致湮灭。而“时间能”正好是具有后一种特性的能量。
让我们分析一下,当随机产生的“能量脉动”一旦在虚无中产生、并大到刚好能够使“当下”形成一个时空“小泡”(时间或时空原本就是无形的事物,所谓的“小泡”实际上只是一个无形的、最小的“时空层面”),其面对面(或相邻)的“质点”,互相能够成为对方的“过去”(相隔一个时间的最小单位)时,“时空”就被启动;这个“能量”就是量子物理学中“能量”的最小值,所形成的“时间”则是普朗克的最小时间,它们之间的“距离”就是普朗克的最小距离值;由于时间无法倒退,时空泡(即“当下”这一时空层面)在“原始”动力(由于没有阻力,该动力不会消失)的作用下不断地“扩大”(不要把它理解为刚性“空间”的扩大,而是时间被拉伸),“当下”这个时空层面上的所有质点(计时点)的间隔都在被不断拉大,时间的“进程”不断地加快,形成了不断膨胀的时空。而“时间前进方向”上的作用力,则使处在“当下”这一时空层面上的“质点”之间的时间间隙被不断地拉伸(形成空间形态上的“膨胀”),并互为过去;与其相反(指向“内”层时间层面与上)方向的作用力,由于时间无法倒退,因此他们就无法“回头”,不能与使时空膨胀的恒力相遇而“湮灭”,只能被滞留在“过去”的 各个时空层面,(这就是“引力”的来源)形成了时空中的游离能量,并不断地累积,成为各个时空发展阶段物质形成的原料,这就是时空(宇宙)和物质的形成机理。
作者: 汪祥麟 2006-9-5 20:46 回复此发言
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6 时间和空间之我见
四,时间(时空)的扩张和它的“速度”
时空刚启动时互为对方“过去”的相邻质点(宇宙“启动”时相邻两点间的时间间隔为一个时间单位-即普朗克最小时间值,它们所形成的“时空”小泡的直径为31/2普朗克单位时间长度。同时,相对的两个“点”之间的时间间隔则是一个普朗克的时间单位),之间,每隔一个时间单位,就会被拉开一个普朗克单位的时间长度,或增加一个“量子值”。之后,任何两个相邻质点之间,每过一个普朗克时间单位的时间,其时空跨距就增大一个量子值。时空层面就这样不断地扩张,并不断过地累积能量(时空能或称为时间能),而时间(宇宙年龄)则被渐渐“拉长”。到如今,“当下”这个时空层面(球面)上任何直径两端的相对的两个质点之间,其时间(或时空跨距)已被拉伸到约137亿年(光年),或者说到目前为止,时间在“当下”这个时间层面上的“速度”已经达到1/300000s/km,即我们所处的“当下”这个时空层面每秒钟会扩张300000km(时空跨距为1光秒)。而处在这个时空层面上相邻的两个“质点”(没有质量的数学概念上的点),则会以1/2×15768000-2cm/s的速度在分离(注a=1/2V02)。但实际上,相对于任何如此接近的、微小的、有质量的“点”,它们之间的引力远大于使它们分离的时空膨胀的力,所以,这些在一定时间间隙范围内的点就会凝聚起来以粒子(各种粒子或分子)的形态存在。而相互之间引力非常小的遥远星系之间,它们就会随着“时间”的扩张(时间被拉伸)而相互离开。
对时间(时空)图的分析,和时空的发展源于时间能量的累积,我们可以知道,时间的“速度”随着时空的发展在不断地加快,时空同样也在“加速”扩张。时间无法倒退是宇宙能量累积、宇宙发展、和宇宙加速膨胀的根本原因。
了解了时间扩张需要能量(这种能量与时间启动同时产生,并持续地使“当下”这一时空层面不断扩张),并在时间扩张的过程中不断地产生以宇宙中任意质点为中心的相反(向心)的能量(作用力),这种能量(即引力能)向心凝聚的过程,就形成了原始物质。在“时空”的膨胀过程中,随着能量的不断累积,引力势能逐渐升高,在形成越来越多的“物质”的同时,物质的密度也随着凝聚物质的多少和时间的进程而逐渐增大。根据这个原理,我们就可以推导宇宙发展的大致过程。
下面,让我们试着分析在这种框架下,宇宙生成和发展的大致过程:
五,宇宙的生成和发展
如上文所说,当凝固的“时间”,被随机产生的能量“搅动”,其幅度一旦达到或超越一定数值(普朗克最小时间值),时间(时空)就被启动,本来“凝固”的“当下”,就被拉伸,“当下”这一层面(后来的时空层面)上相邻的质点(计时点),就互相成为对方的“过去”,其时间差就是普朗克最小时间值。时间一旦被启动,就再也无法终止,“宇宙”也随之而生。“当下”这一层面就会在原始动力的作用下不断膨胀,形成一个越来越大的“时空层面”。时空层面上的“质点”之间的“距离”(时间差异),随着时空层面的膨胀而越来越大,时间的拉伸、它所形成的时间间隔,为事物存身于其间,创造了条件;在本文的前面部分,我谈到,“空间”实际上是“时间层面”在人类眼中的反映,所以,相对于任何质点而言,其他的质点(或事物),就存身于“过去”的各时空层面之中;即以时间间隔的大小不同而存身于远、近不同的“空间”之中。
“当下”这一时间层面,随着时间的进程不断扩张。但它不完全是我们人类眼中的“空间”的边缘,因为,“空间”在人类心目中是有固定形态的事物,一般认为,事物在宇宙“空间”中有其“固定”的方位;处在宇宙边缘的事物或处在宇宙进中心的事物都有其自身“固定”的位置。而新的理论却认为任何事物就其本身而言,都处在宇宙的“中心”,相对于主体在宇宙中的不同方位,宇宙“边缘”会存在完全不同的事物,即相对于不同位置的事物会有不同形态的宇宙!而从时空层面的角度来解释宇宙,则很容易理解相对于不同观察者(主体),会有不同“形态”的宇宙。只有真正理解“主体”与时空的关系,才会理解“空间”相对于不同的“主体”,同样会有不同的形态。
作者: 汪祥麟 2006-9-5 20:46 回复此发言
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7 时间和空间之我见
再回到时空开始形成的时候,时间(时空)一开始扩张,随着“当下”这个时间层面被不断拉伸,宇宙的范围越来越大,时空内累积的能量越来越高。我们前面已经谈到,宇宙的启动能量非常之小;最小的时间单位——普朗克时间值是10-43秒,而宇宙发展至今已有约137亿年的时间。迄今为止,宇宙的时间比开始时已经扩大了137亿年除以10-43秒倍!以三维的时空来说,“空间”的范围或宇宙的能量扩大了(137亿年/10-43秒)3,即
(13700000000×365×24×3600/10-43)3=8.06457568891×10184倍!
在宇宙开始后的1秒钟,宇宙所具有的能量已经是宇宙启动能量的(1/10-43)3=10129倍!从这个意义上讲,在宇宙开始到宇宙开始后的数分钟内,宇宙确实经历了一个“暴涨”的阶段。当然,这个“暴涨”和目前宇宙“大爆炸”理论的“暴涨”有着本质上和程度上的不同;第一,我个人认为,宇宙物质是由宇宙启动能量(这种能量来自于“静止”或“凝固”的“时间”的“扰动”,它能达到一定的强度——使时间的间隔达到普朗克的最小时间值——则取决于“概率”)的发展、累积而成。而目前的“宇宙暴涨”说,则假设现在宇宙中所有的能量,本来就存在于一个“奇点”之中。第二,就两者“暴涨”的规模而言,新理论的“暴涨”则远远比不上“大爆炸”理论中“暴涨”。读者们可能会说,现代天文观察的结果,基本上都与“大爆炸”的理论相符,“大爆炸”的“规模”确实是非常之大!但请读者们思考一下这个问题;我们所观察到的宇宙大爆炸的现象,和我们相隔了130多亿年,我们看到的现象,都发生在130多亿光年远的宇宙深处。要知道,在那么远的“地方”,物体都以极大的速度离我们而去,“它们”的“距离值”和“时间值”都比我们所在的坐标系大了不知多少!因此,我们所看到的事物的“范围”,比它们当时的实际范围也大了不知多少,这些我们都可以通过爱因斯坦的狭义相对论公式计算出来。至于宇宙中各种物质的形成过程,在“大爆炸”学说中有很详尽的描述,这也不是我的专长,就请天文学家或物理学家们去研究探讨把。
与使宇宙(时空)膨胀的能量对应产生的“引力”能,以引力势的形态充斥于宇宙之中,它们中的一部分凝聚成宇宙中形形色色的物质,有些则以光和辐射(可能还有其它形态)的形式存在。
六,“大爆炸”(暴涨)理论与新的时空理论的比较:
1.“大爆炸”(暴涨)是目前有关宇宙生成和发展的主流理论,科学家们为此做了大量的工作。所有的观察和研究,都证明了宇宙生成之初确实经历了暴涨的过程。我无意否认科学家们的研究成果,也认同天文学家们的观察结果;这里我主要想就“暴涨”学说对于物质起源的假设、科学家们观察的结果在范围上和爱因斯坦狭义相对论的矛盾,做一些理论上的探讨。
关于所有的宇宙物质在“大爆炸”之前就存在于“奇点”之中的论点,早就有很多科学家提出过质疑,但一方面由于“奇点”的假设在数学理论上可以成立,再则,能量不生不灭的物质固有论早已根深蒂固地印刻在人们的心中,而目前还没有一个学说可以比较合理地解释宇宙物质的起源,所以,“奇点”说几乎也成了物质起源的标准学说。
关于这个问题,我想谈谈自己的看法:
第一,上面已经谈到,“奇点说”的主要依据是它在数学理论上可以成立;但数学是一个抽象事物,数学中的有些概念不一定在现实中可以存在,例如:虚数,你就很难说清它的物理意义;而数学理论上的“无限分割”,在现实世界中也不可能,因为无论是“长度”或“时间”都有它们的最小极限值(普朗克常熟)。因此宇宙中(或宇宙诞生那一刻)不可能存在任何包含物质而又没有尺度的奇点!所以,物质在宇宙诞生之前就存在于“奇点”之中的说法是站不住脚的。
第二, 现在绝大多数的学者都认同在宇宙生成之前没有“时间”也没有“空间”,而“暴涨”学说则假定在“大爆炸”之前,所有现有物质都被压缩在一个乒乓球大小的“空间”内,请问,在宇宙生成之“前”,这个“空间”由何而来?“物质”又由何而来?在这些方面“大爆炸”学说则没有任何交待。虽然“大爆炸”学说经受了实际观察的证实,但一个已经为学术界公认的主流学说,却建立在一些不合理的假设之上,难道我们不应该去追究它的原因?
作者: 汪祥麟 2006-9-5 20:46 回复此发言
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8 时间和空间之我见
第三,让我们静心地思考一下,天文学家们对星空的观察是否真的可以证实“大爆炸”理论的正确性了呢?我看未必,让我们先从宏观的角度分析一下宇宙的真实情况和“大爆炸”学说是否相符?请看,现代的天文学家们通过观察,确信宇宙的“范围”大约是一个半径为137亿光年的“圆球”,而宇宙的“年龄”则也是137亿年左右,我确信这个观察结果与宇宙的“真实”情况大致吻合,回头看看“大爆炸”学说,该学说认为,宇宙刚诞生的一刻,一个集中了宇宙所有原始物质的超高温、高压的乒乓球大小的“小球”开始“暴涨”它已接近“光速”的速度向周围抛射“物质”(根据爱因斯坦的相对论学说,除了“光”以外,任何物质的速度不可能达到“光速”),宇宙也随之膨胀。当然,由于物质之间的引力等种种原因,物体“膨胀”的速度应该会减小,而现代天文学家则发现宇宙在“加速”膨胀,既然宇宙是在“加速”膨胀,可见在此之前,宇宙的“膨胀”速度一定小于现在的膨胀速度,也就是说,根据“暴涨”理论,宇宙的“膨胀”必然有一个自快到慢和自慢到快的过程,既然宇宙发展经历了这两种过程,那么,宇宙的“范围”的数值(光年数)就一定会比宇宙的寿命(年龄数)要小得多。所以,“暴涨”学说无论如何也解释不了这种理论和实际观察上的矛盾。
第四, 假若宇宙所有的物质总量,一开始就存在于暴涨前的原始小球(这小球的密度必定远大于任何“黑洞”的密度)之中;那么,在宇宙生成之初,由于宇宙的范围还很小(宇宙即使以“光速”膨胀,在最初的几分钟甚至几万年内,宇宙的大小最大也仅有目前的几亿亿亿分之一),物质的密度理应非常之大,宇宙中出生的物质绝不会像“暴涨”学说中所描述的那样,是先生成较轻的“氢”和“氦”,因为“氢”和“氦”的密度再高,宇宙中也容纳不下像现在宇宙物质总量那么多的“氢”和“氦”的分子!)。在物质总量“固有”的框架内,宇宙的发展过程就应该是:“黑洞”——密集的中子星群,然后才是白矮星……。就物质而言,则应当先有重元素而后才慢慢地裂变为越来越轻的各种元素。这又和“暴涨”说中所述背道而驰。
2.新时空理论的优势:
第一,新的时空理论更为实际,它的出发点完全是建立在“物质”(能量)的基础上的,它摒弃了数学上的“无穷小”和“无穷大”这种不切合实际、超出人们想象能力的概念性问题,使宇宙(时空)局限在一个有限的、人类的思维能够理解的、更为切合实际的范畴以内。
第二,新的时空理论阐述了“时间”、“空间”和“物质”的由来和它们的本质,从根本上解答了它们的起源问题,使自古以来悬而未决的这三大难题归纳为彼此相关的一个问题,并圆满地把它们解决了。在解决这些问题的同时,也使其它很多人们一直无法想通的难题,例如宇宙“外面”的无限“空间”问题;宇宙生成之“前”的问题;人类的思维无法企及的“四维”或多维“时空”的存在问题;“光速”为何是一个定值,并无法超越的问题;“尺缩”和“时间值”变化的问题等等,都有了全新的合理的解释(有关问题我将陆续著文发表)。
第三, 根据新的理论,宇宙生成那一刻,确实经历了一个“暴涨”的阶段;使新理论和现代天文学家们对宇宙的观察结果不谋而合。而且,它对宇宙的范围和宇宙年龄会在“数值”上如此一致,找到了非常自然和完美依据。
第四, 对于现代天文学家们所观察到的宇宙现象,新学说的解释更为合理;例如,科学家们观察到宇宙各处(远离各个星系的宇宙深处)的温度(或背景辐射)基本一致,其误差非常之小,约是3.5K;这个结果与大爆炸学说关于宇宙生成之初出在极端高温的说法截然不同;据观察,即使是在一百三、四十亿光年的宇宙深处,那里的温度也是一样,这说明在宇宙生成发展的过程中,它的总能量并非由集中而随着“暴涨”分散,实际的过程应当是:在宇宙暴涨(宇宙范围扩张)的同时,宇宙总能量也随之相应增加;因为只有这样宇宙的均衡和加速膨胀才有了合理的解释。
七, 论与时空(参阅我写的“探索相对论的物理意义”,该篇文章可在“上海网上天文台”公共信息版95年11月16日的版面中去找)
名词解释:
1. 当下——即时,现在这一瞬间;在我们的宇宙,它与宇宙的发展的“时间”同步。所有现实存在的事物都处在“当下”这个时间。
2. 时空层面——宇宙发展过程中某一特定时间(瞬间)的时空状态,任何事物无法回到“过去”的时间,但在一定条件下它可以处在任何时空层面,即“回到”任何时空状态。
3. 空间——人类眼中所看到的宇宙,即人类眼中所看到的宇宙万物的“存身”处所。实际上它并非事物在“当下”的真实存在,空间和其间的事物,都是过去时间层面和其中的事物依远近排列着在我们眼中的“虚影”。
4. 时空状态——“时空状态”是宇宙发展各个时期的时空状况。但宇宙发展至今,真实的、任何过去的时空状态已不复存在,我们所观察到的宇宙深远处的事物,虽然的确处在过去的各个时空状态,但它们并非是“当下”的真实存在。由引力(例如高密度星体)引起的时空变形 可以形成各种不同的“时空状态”,但由于这种局部的时空区域,存身于“当下”这个大时空(现实的宇宙)之中,处在非常高的“时空势”(引力势)之下,它的性质必定有别于宇宙自然发展时期的时空状态。所以理论上的“时空状态”应该会有三种不同的实际形态。
5. 时空跨距——指的是处在“当下”时间层面上的物体之间的“时间”差异,而非它们之间的距离。
汪祥麟 |
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