四維空時(shí)中時(shí)間一維的特點(diǎn)

劉文浩

【摘 要】空間與時(shí)間統(tǒng)一為四維連續(xù)區(qū)的關(guān)鍵在于：現(xiàn)在有一定的量?，F(xiàn)在的量也就是時(shí)間一維的量。四維空時(shí)中的時(shí)間一維處于變動(dòng)之中，具有相對(duì)性。隨著高速運(yùn)動(dòng)的物體速度的變化，時(shí)間一維內(nèi)會(huì)發(fā)生“鐘慢”“尺縮”的現(xiàn)象。

【關(guān)鍵詞】二維；相對(duì)；現(xiàn)在

1 現(xiàn)在有一定的量

時(shí)間由過去、現(xiàn)在、未來構(gòu)成的連續(xù)不斷的系統(tǒng)表現(xiàn)出來。對(duì)過去與未來，人們都知道二者的量是無限的，那么，在過去與未來之間有沒有現(xiàn)在呢？現(xiàn)在有沒有量呢？

如果說現(xiàn)在沒有一定的量，那么也就沒有現(xiàn)在。因?yàn)橘|(zhì)與量是不可分的。應(yīng)該說，現(xiàn)在有一定的量。在過去與未來之間有現(xiàn)在。現(xiàn)在并不是隔開過去與未來的一張無形的紙，它是新舊事物轉(zhuǎn)化的過程?？臻g與時(shí)間統(tǒng)一為四維連續(xù)區(qū)的關(guān)鍵就在于：現(xiàn)在有一定的量?，F(xiàn)在的量也就是時(shí)間一維的量。

根據(jù)相對(duì)論，在同一時(shí)間發(fā)生在宇宙不同地點(diǎn)的兩事件，其同時(shí)性是相對(duì)的。兩事件雖然是在同一時(shí)間發(fā)生的，但這同一時(shí)間仍有一定的量，有一定的長(zhǎng)度，所以仍可以分先后，也就可以分內(nèi)外層。如果承認(rèn)宇宙是四維的，那就應(yīng)該承認(rèn)時(shí)間一維有一定的物理量。

既然時(shí)間一維有一定的物理量，就有一定的范圍，有一定的限度，也就有一定的界線。此界線分前后兩個(gè)。前面的界線是現(xiàn)在與未來交界的地方，后面的界線是現(xiàn)在與過去交界的地方。這兩個(gè)界線就是時(shí)間一維的兩外層，兩外層之間是內(nèi)層。這就像一枚無限大的硬幣有兩個(gè)面。一切事物都在這兩個(gè)面之間運(yùn)動(dòng)，不能超出這兩個(gè)面，這是引力的一個(gè)重要原因。因?yàn)槭艿竭@兩個(gè)面的限制，所以物體做環(huán)形旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。不同的物體其運(yùn)動(dòng)所形成的環(huán)形的大小不同。

雖然人們所處的宇宙是四維的，但人們總感到似乎宇宙是三維的。這是因?yàn)樗木S空時(shí)中時(shí)間一維的外層展現(xiàn)事物的性質(zhì)及物理量，而其內(nèi)層難以展現(xiàn)事物的性質(zhì)及物理量。

宇宙間不斷有舊事物消失，也不斷有新事物產(chǎn)生。那么，舊事物到哪里去了？新事物從何而來？

宇宙過去的時(shí)間是無限的，過去的一切事物先后都已消失，舊事物留在過去了沒有？沒有。過去已經(jīng)沒有物質(zhì)了，已經(jīng)成了0。那么，舊事物究竟哪里去了呢？

舊事物變?yōu)槠渌问降奈镔|(zhì)留在了四維空時(shí)內(nèi)。因?yàn)樗木S空時(shí)的外層被新事物所占，所以，原舊事物的物質(zhì)主要部分是留在了四維空時(shí)的內(nèi)層。

宇宙未來的時(shí)間也是無限的，未來將先后出現(xiàn)無限多的事物。但是，未來只是物質(zhì)未來的存在形式，現(xiàn)在那里還沒有物質(zhì)。在沒有物質(zhì)的地方，能產(chǎn)生新事物嗎？不可能。

新事物究竟從哪里來呢？只能來自四維空時(shí)中現(xiàn)有的物質(zhì)本身。四維空時(shí)的外層的事物還在，因而新事物主要不是來自四維空時(shí)的外層，而主要是來自四維空時(shí)中時(shí)間一維的內(nèi)層。

當(dāng)然，舊事物要轉(zhuǎn)化為新事物。這里要思考的是，當(dāng)舊事物轉(zhuǎn)化為新事物的一瞬間，二者是同時(shí)同地存在的。在二者轉(zhuǎn)化的這一瞬間，新事物從何而來，舊事物到何處去？

新事物不是來自沒有物質(zhì)的未來，舊事物也沒有留在沒有物質(zhì)的過去，四維空時(shí)的內(nèi)層才是舊事物的歸宿，才是新事物的出生地。

現(xiàn)在的物質(zhì)就是物質(zhì)的全部，現(xiàn)在的宇宙就是宇宙的全部。那么宇宙的過去與未來在哪里呢？

因?yàn)檫^去的原舊事物的物質(zhì)中的主要部分回到了四維空時(shí)的時(shí)間一維內(nèi)，而未來的新事物主要從時(shí)間一維內(nèi)產(chǎn)生，所以，從這個(gè)意義上講，宇宙的過去與未來都是在四維空時(shí)的時(shí)間一維之內(nèi)。

時(shí)間一維的外層就是“現(xiàn)在 ”，其內(nèi)層是舊事物的歸宿及新事物的出生地。從這個(gè)意義上講，時(shí)間一維的內(nèi)層是“過去”與“未來”的藏身之地。

四維空時(shí)中的時(shí)間一維處于變動(dòng)之中，具有相對(duì)性。時(shí)間一維內(nèi)高速運(yùn)動(dòng)的物體會(huì)發(fā)生“鐘慢”“尺縮”的現(xiàn)象。根據(jù)洛倫茲變換公式，可以準(zhǔn)確地計(jì)算出不同的高速運(yùn)動(dòng)條件下“鐘慢”“尺縮”的不同數(shù)據(jù)。

2 兩種不同的時(shí)間

宇宙是不是不斷地向未來前進(jìn)呢？誠然，從以秒、分、小時(shí)來計(jì)算的時(shí)間來說，是這樣的。但從以厘米、米來計(jì)算的時(shí)間來說，宇宙的位置是不動(dòng)的。愛因斯坦曾說，宇宙是靜態(tài)的。宇宙中的事物是在作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。事物的發(fā)展過程是：新事物產(chǎn)生后，它逐步變?yōu)榕f事物，最終成為過去，這是向著過去的方向走；而在四維空時(shí)的內(nèi)部，原舊事物的物質(zhì)卻是向著未來的方向轉(zhuǎn)化的。

這就是說，新事物產(chǎn)生后經(jīng)過現(xiàn)在，轉(zhuǎn)化為過去，過去又經(jīng)人們看不到的時(shí)間一維的內(nèi)層轉(zhuǎn)化為未來。這兩個(gè)方向是相反的，形成一個(gè)圈。這就像古代人心目中太陽繞著地球轉(zhuǎn)一樣：太陽早上從東方升起，晚上日落西山，夜間又在地球的背后從西轉(zhuǎn)向東。這是宇宙中的星體作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的原因。

四維空時(shí)的時(shí)間與人們平時(shí)所說的時(shí)間是不同的。

宇宙是四維的，四維空時(shí)是不可分割的，這與三維空間不可分割一樣。三維空間的物質(zhì)是相同的，是不可分割的。那么，時(shí)間一維的物質(zhì)與三維空間的物質(zhì)是不是相同呢？完全相同。同樣是不可分割的。離開了三維的體，二維的面不可能單獨(dú)存在；離開了二維的面，一維的線也不可能單獨(dú)存在。同樣，離開了四維空時(shí)，或者說離開了時(shí)間一維，三維的體也不能單獨(dú)存在。

這里所說的時(shí)間并不是以秒、分、小時(shí)來計(jì)算的時(shí)間，而是以厘米、米等來計(jì)算的時(shí)間。這樣的時(shí)間與長(zhǎng)、寬、高完全一樣，都是物質(zhì)的，其量是物理量。長(zhǎng)、寬、高是物質(zhì)的，其量是物理量；同樣，時(shí)間也是物質(zhì)的，其量也是物理量。

假如沒有以厘米等來計(jì)算的時(shí)間，僅僅有以秒、分、小時(shí)來計(jì)算的時(shí)間，那么，一秒物質(zhì)是多少？一秒時(shí)間能與一立方厘米的物質(zhì)統(tǒng)一成為四維空時(shí)嗎？一立方厘米的物質(zhì)是看得見摸得到的，其量是物理量。而一秒時(shí)間是看不見、摸不到的。這種看不見摸不到的量是物理量嗎？

秒、分、小時(shí)等只是物質(zhì)運(yùn)動(dòng)發(fā)展持續(xù)時(shí)間的量度，并不是物質(zhì)本身多少的量度。只有以厘米等來計(jì)算的時(shí)間才能與以立方厘米等來計(jì)算的三維空間統(tǒng)一成四維空時(shí)。

在兩種不同的時(shí)間中，以厘米、米等來計(jì)算的時(shí)間決定以秒、分、小時(shí)來計(jì)算的時(shí)間。因?yàn)椴粩嗟赜鞋F(xiàn)在轉(zhuǎn)化為過去，所以過去就有了無限的量。因?yàn)椴粩嗟赜形磥磙D(zhuǎn)化為現(xiàn)在，所以未來就有了無限的量。

人們?cè)谌粘Ｉ钪锌傉J(rèn)為，似乎宇宙是不斷地向未來前進(jìn)。其實(shí)，那種以厘米、米來計(jì)算的過去與未來，在客觀上是根本不存在的。人們常說的時(shí)間之箭，并不是從過去無限遠(yuǎn)的地方馳來，再向未來無限遠(yuǎn)的地方飛去，而是在作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)然，以秒、分、小時(shí)來計(jì)算的時(shí)間是不能否認(rèn)的。

3 四維是相互垂直的

三維空間分為相互垂直的長(zhǎng)、寬、高三維，時(shí)間一維與這三維方向都不同，與長(zhǎng)、寬、高都相互垂直?？臻g三維的長(zhǎng)度都是無限長(zhǎng)，而時(shí)間一維的長(zhǎng)度卻只是無窮小與接近無窮小。

任何事物及其運(yùn)動(dòng)都處在四維空時(shí)之中。但地球上的物質(zhì)的彎曲度微不足道，大多數(shù)運(yùn)動(dòng)是低速運(yùn)動(dòng)，低速運(yùn)動(dòng)的事物深入時(shí)間一維內(nèi)部所走的距離也是微不足道的。而當(dāng)事物的運(yùn)動(dòng)成為高速運(yùn)動(dòng)時(shí)，它就會(huì)明顯地由在三維空間中運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)而深入到四維空時(shí)內(nèi)部運(yùn)動(dòng)。這里所說的高速運(yùn)動(dòng)是指光速及與光速相當(dāng)?shù)乃俣?。因?yàn)樗木S是相互垂直的，所以，當(dāng)事物由在三維空間中運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)而進(jìn)入到四維空時(shí)內(nèi)部運(yùn)動(dòng)時(shí)，其運(yùn)動(dòng)軌跡變得彎曲了。

為什么會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象呢？

在四維宇宙中，四維都相互垂直。當(dāng)某物體作直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，空間三維本身也在沿時(shí)間一維的方向前進(jìn)，即沿著與此物體所作的直線運(yùn)動(dòng)垂直的方向運(yùn)動(dòng)，因而必然發(fā)生彎曲。

比如說，在一條東西向的筆直的公路上，一輛汽車由東向西直線前進(jìn)，它不左也不右，本應(yīng)該說它的行進(jìn)軌跡是不彎曲的，但是因?yàn)榈缆肥怯傻拖蚋咧鸩缴鸬?，所以該汽車的行進(jìn)軌跡還是彎曲的。

進(jìn)一步說，某物體在三維空間里作直線運(yùn)動(dòng)，它不左也不右，不上也不下，本應(yīng)該說它的運(yùn)動(dòng)軌跡是不彎曲的，但其運(yùn)動(dòng)要隨著時(shí)間的前進(jìn)而前進(jìn)，而這一運(yùn)動(dòng)方向與在三維空間里所作的直線運(yùn)動(dòng)的方向是垂直的，所以其軌跡必然彎曲。

當(dāng)然，這種與在三維空間里所作直線運(yùn)動(dòng)的方向相互垂直的運(yùn)動(dòng)，在達(dá)到一定距離時(shí)會(huì)向相反的方向運(yùn)動(dòng)，但與在三維空間里所作直線運(yùn)動(dòng)的方向仍然是相互垂直的。

既然道路本身在朝著與自身垂直的方向移動(dòng)，物體在此道路上所作的直線運(yùn)動(dòng)豈能不彎曲。

雖然四維相互垂直，但并不是說從某一維引向另一維的任何直線都與對(duì)方呈九十度。譬如，在平面幾何的長(zhǎng)方形中，從寬上的一點(diǎn)引向長(zhǎng)的線段，可以引無數(shù)條，它們與長(zhǎng)所形成的角不可能是相同的。由于物體運(yùn)動(dòng)方向不同，所以有些物體運(yùn)動(dòng)的軌跡其彎曲度可能更大，有可能大到使光線也不能從恒星逃離。

物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)方向也就是時(shí)間前進(jìn)的方向。物體之所以沿著短程線作曲線運(yùn)動(dòng)，是因?yàn)樗荒茉谟形镔|(zhì)的地方運(yùn)動(dòng)，只能隨著物質(zhì)的轉(zhuǎn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)，也可以說只能隨著時(shí)間的轉(zhuǎn)動(dòng)而前進(jìn)。

等效原理認(rèn)為重力場(chǎng)與以適當(dāng)加速度運(yùn)動(dòng)的參考系是等價(jià)的。物質(zhì)及物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)決定宇宙的一切。從總體上說，是物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)決定引力。

時(shí)間的前進(jìn)并不僅僅是一秒一秒地增加，同時(shí)物質(zhì)的位置也不斷旋轉(zhuǎn)前進(jìn)。物質(zhì)沿著由未來向現(xiàn)在，再向過去的方向前進(jìn)，然后過去的原舊事物的物質(zhì)再向未來的方向旋轉(zhuǎn)。一切物體都要隨物質(zhì)整體的旋轉(zhuǎn)前進(jìn)而旋轉(zhuǎn)前進(jìn)。時(shí)間之箭旋轉(zhuǎn)與物質(zhì)彎曲的道理是一致的，彎曲的物質(zhì)只要有一定的弧度，就會(huì)旋轉(zhuǎn)。這也符合廣義相對(duì)論，它認(rèn)為時(shí)空是彎曲的，因時(shí)空彎曲才有引力。

事物的運(yùn)動(dòng)方式大多是做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。從大的星球到微粒子都做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

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