时间与空间(2)

时间与空间（2）

时间与空间（2）

时间与空间伴随宇宙大爆炸而产生。宇宙大爆炸开辟了物理运动场，时间与空间是场的结构，也是物理运动的自由度，可以统称为“维”，定义为S ={T,L}。其中，T 为时间，L 为空间，S 为时空关系的集合。时间与空间如何区别？任取两维，相关者，其中一维为时间，另一维是空间；不相关者，均为空间。例如，有一种力为P = f{T,L}，那么，时间与空间的区别，就是在这个力的作用方向上，空间尺度会发生变化，时间尺度不会变化（关于洛伦兹变换的时间延长，稍后再给出解释）；不在这个力的作用方向上，时间和空间都没有变化。时间与空间如何度量？假定物理运动的极限速度为C ，那么，时间与空间的结构，就是任何运动速度都无法超越这个极限。依据上述假定，我们感知的时间就是用光速极限度量空间的尺度；我们感知的空间就是用光速极限度量时间的尺度。但是，该假定并不排除（1）光速因万有引力而发生变化。并且，当光速因万有引力的变化而达到极限时，例如在黑洞中，由于万有引力的作用，时间与空间的结构就会发生倒转。其特征为（2）任何粒子的运动速度达到光速极限，在该粒子的运动方向上，时间与空间就会倒转。例如，

在相互纠缠的电子对之间，其相互作用的光速已经达到光速极限，所以，它们的相互作用在观察者看来是瞬间完成的。而事实上，依据电子对之间的距离L，用光速极限测量光子运动，光子在倒转时空中花费了L / C 的时间。（3）在倒转时空中，大质量黑洞时间无限延长，空间继续塌陷，最后爆炸，时空回转，空间以超光速暴涨，暴涨速度取决于时空回转速度。并且，在暴涨空间中，亚光速的运动伴随空间暴涨而呈现为超光速的运动。因此，光速究竟是不是物理运动的唯一极限，还需要更深入的分析。为了便于讨论，可以把上述时空观称为“一维时间论”。下面依据本人从科普读物中学到的物理学知识，用“一维时间论”解释物理学家最新发现的物理现象。但声明：本人仅仅是物理学的业余爱好者，仅从科普读物中学习物理。该理论是否正确，还需要自然科学的专家论证；最后完善，也需要与专家合作。一. 时空结构当代物理学的超弦理论，已发展为膜理论，需要十一维时空，而我们说时间只有一维，那么，另外十维空间在哪里？依据广义相对论把万有引力解释为时空弯曲，可知万有引力等价于一维时空。同理，人类已知的万有引力、核弱力、核强力、光、电、磁共六种力，它们分别等价于一维时空，共六维时空。所以，在人类已知的六种力中，除了等价于时间的一种力外，其余五种力又分别等价于可弯曲的一维空间，此类空间可以弯曲，故称自由空间。其弯曲幅度取决于力的大小。

然而，如果只有一维空间，那么，在这唯一的空间中，无法观测它是否弯曲。例如有一只蚂蚁，沿一根线绳爬动，对它而言，它是沿一条直线前进。要描述这根线绳是否弯曲，至少要把它放进二维空间。而事实上，我们是在三维空间中观察它是否弯曲。依据当代物理学，可以继续推导出，每一种力都等价于一维时空，我们又说时间各向同性，那么，除了等价于时间的其中任何一种力之外，还有五种力，其强弱变化等价于可弯曲的自由空间。但是，此类空间的弯曲幅度，不能由它自己表现出来。无论是力的强弱变化，还是空间的弯曲，都需要一个度量标准。所以，除了等价于一维时间的一种力外，其余五种力都伴有一维平坦空间。即：时空＝｛万有引力，核弱力，核强力，光，电，磁，五维平坦空

间}--------------------[1]在这里，平坦与弯曲是一对矛盾。尽管在弯曲空间中，运用黎曼几何学，可以计量空间弯曲的幅度，例如在地球表面，可以测量出任意两条经线与赤道构成的三角形其内角和大于180度，并伴随两条经线的夹角而变化，从而证明地球表面是弯曲的，但是，弯曲本身是“不平坦”的，是相对于“平坦”而弯曲的。在彼此不同的弯曲之间，只有相

对于平坦的弯曲幅度，才是它们的共性。只有相对于平坦，弯曲的幅度才表现出来，可以被讲是，被测定。所以，当每一种力都等价于一维时空时，除其中任何一种力等价于时间，各向同性不会弯曲外，其余五种力分别等价于一维自由空间，

又分别伴有一维平坦空间。这六种力，除了等价于一维时间和五维自由空间之外，还伴有五维平坦空间，即：时空＝｛时间，五维自由空间，五维平坦空

间}-------------------------------------[2]这恰好满足膜理论所需要的十一维时空，可称为膜时空；同时也证明，时空和空间来自宇宙大爆炸，来自人类已知的六种力。时间和空间，仅仅是力的作用场所。二. 动态时空在一般时空中，一种力等价于一维时空。在公式[1]中概括的六种力，在公式[2]中等价于一维时间和五维自由空间。然而，例如在牛顿力学中描述的万有引力，在爱因斯坦的相对论中，已经被描述为场。等价于时空的力，要么是力，要么是场。在场的表现形式中，它已经等价于一维时空，那么，当它表现为力时，在它的作用方向上，会不会引起另一维空间弯曲？显然，因为光速不变，它不仅度量平坦空间的尺度，也度量空间弯曲的尺度，所以，例如在电磁力的作用下，在光子的运动速度接近光速时，依据洛伦兹变换，可以测出空间的弯曲。顺便说一下，时间不会弯曲。而且，即使当光子的运动速度达到光速时，时空倒转，但无论如何，在任何一种力的作用方向上，时间与平坦空间的尺度不会变化，所以，即使在倒转时空中，依据不变的测量尺度，仍然可以测量空间的弯曲。所以，在人类已知的六种力中，在其中任何一种力的作用方向上，弯曲空间叠加在平坦空间上，使平坦空间弯曲，转变为自由空间。空间

的弯曲幅度取决于力的大小。如果说，公式[1]和公式[2]表达的一般时空，可称静态时空，那么，公式[3]就表达了动态时空：动态时空＝｛时间，六维自由空间，四维平坦空间｝

----------- [3]在一般时空或表态时空中，任何一种力都可以等价于时间，其余五种力就等价于自由空间。就此而言，它们没有区别。因而，在动态时空中，在任何一种力的作用方向上，例如在地球上，在万有引力的作用下，人类已知的六种力都等价于自由空间，剩下的只有一维时间和四维平坦空间。即：动态时空＝｛万有引力，核弱力，核强力，光，电，磁，时间，四维平坦空间｝----------- [4]这也证明了，时间和空间的本质来自于力，来自力的相互作用。三. 竹篓理论与动态时空对比，我们只能感受一维时间和三维平坦空间。这是因为我们的生理结构只能感受光、电、磁和万有引力。除了其中任何一种力等价于一维时间外，我们只能感受三维空间。因此，在理论与现实之间，必须找出我们的感觉器官无法感受的一维平坦空间，并且把它测量出来，证明它是我们寻找的平坦空间。显然，在动态时空中，我们只能在任何一种力的作用方向上寻找它。为此，我们可以测量寿命极短的微观粒子（以下简称粒子）高速运动的轨迹和存活时间，并且，依据物理学家的测量，我们已经知道，它们高速运动的轨迹延长了，存活时间也大于低速运动，所以，我们只需要解释这种现象。假定在低速运动中，在粒子原有的运动空间，粒