時空關係的系列文章
關於時空關係的系列文章
張大軍
一、時間和空間的本質是物質。傳統的時空觀的局限性
時間是物質運動的持續性、順序性。所謂持續性，是指任何一個物體的運動都要經歷一個或長或短的過程。例如，銀河系約以每秒600公里的速度在宇宙中運動，太陽帶領太陽系的行星繞銀河系旋轉一周要2億年。微觀粒子中的π介子從產生到衰變只有1億億分之一秒。無論它們運動的時間多麼長或多麼短，都有一個持續的過程。即便是每秒計算上億次的電子計算機，也還需要運算時間。從人類當前的科學技術水平看，還製造不出不需要計算時間的計算機。所謂順序性，是指不同事物之間運動過程的出現有一個先後順序的關係。我們習慣於看到的陽性物質世界，時間總是一維性。它表現為一個物體運動的持續性可以用一個數表示出來，時間箭頭總是朝著過去、現在和將來一個方向發展，往往具有不可逆性。時間既然是物質運動的持續性、順序性，就可以把它看成是物質的一種存在方式，是物質在運動中表現出的外部特徵。沒有物質及物質的運動，就沒有時間。時間是隨著物質的存在而存在，隨著物質的運動而表現出它的持續性、順序性來。可以說，沒有物質是不運動的，也沒有不運動的物質，而物質只要存在、只要運動，就有時間相伴隨。如果說物質不存在了，運動就停止了，時間也就消失了。物質、運動、時間是緊密地聯繫在一起的。因此，時間的本質是物質。講時間的本質是物質，時間是物質的，不太容易使人接受；如果換一種思維，認為它不是物質，那是什麼呢?是什麼東西伴隨著物質的運動呢?有人說可能屬意識範疇的東西，但意識的本質也是物質，這個我們在以上已作過論證。還有人說，是否和人的影子一樣。如果和人的影子一樣，就類似於物質的鏡像物，那就是反物質了，反物質也是物質嘛。所以，無論作怎樣的假設，時間的物質性都是否認不了的。只不過我們不能用常規的思維去看待時間這種物質，它是物質，但又是具有持續性和順序性表現形式的物質。
講到時間的物質性，還可以用馬克思對流通中商品的包裝、運輸性質的界定作一個分析比較，由此啟發我們更深刻地認識這個問題。馬克思在《資本論》第二卷中指出，流通過程並不創造價值和剩餘價值，只是實現價值和剩餘價值，但流通中對商品的包裝和運輸卻依然創造價值和剩餘價值。為什麼呢?可以把流通過程中對商品的包裝、運輸，看作生產過程的延續。[i]要看作生產過程的延續，就是生產過程，因而對商品的包裝、運輸就創造價值和剩餘價值。由此推之，時間作為物質運動的持續性和順序性，它就是物質在運動中的延續。物質在運動中的延續仍然是物質。馬克思在那裡說的生產，是流通中包裝和運輸性的生產；我在這裡說的物質，是運動中時間性的物質。雖然這二者不是同一事物，比喻起來也並非完全恰當，但就邏輯推理來說，卻是嚴密的和無懈可擊的。我想，關於時間的物質性、時間的本質是物質的問題，是不應該再有更多的疑問了吧!
空間是物質的廣延性或伸張性。所謂廣延性或伸張性，一般是指客觀事物所具有的一定的長度、寬度和高度。也就是物質在運動中所具有的上下、前後、左右等伸張的性質。物質的空間特性平常以兩種形式表現出來。其一，表現為一定的體積；其二，表現為一定的位置。空間和時間一樣，都是物質在運動中的存在方式，只要運動中的物質存在，它就有時間的持續性，同時又具有空間上的廣延性或伸張性。因此，對於空間，仍然可以看作是物質在運動中的一種延續，只不過這種延續，同時間的延續在表現形式上有些不同而已。時間的延續，是直線式的，空間的延續是擴張式的。它們一起以不同的延續方式，伴隨著物質永無休止地運動著。既然時間是物質在運動中的延續，它是時間性的物質，本質上仍是物質；那麼空間作為物質在運動中的延續，它就是空間性的物質，本質上也是物質。
認識時間和空間的物質性對於我們進一步探討它們的畸變性具有十分重要的意義。否則根本無法解釋在條件改變的時候時光停滯、倒流和空間曲率變小的原因。但是由於傳統的時空觀的局限性，在很大程度上束縛了人們對時空問題的進一步探索，出現了思想僵化的情況，現在實在是需要換腦筋了。傳統的時空觀的局限性主要表現在以下幾個方面：
[i]參見馬克思：《資本論》第2卷，人民出版社，1975年版第154～170頁。
關於時空關係的系列文章（2）(2007-01-02 10:41:13)
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(1)只描述出時間和空間的一般表現形式，否認時間和空間的物質性。翻閱所有的哲學著作，對時間和空間所下的定義幾乎都是一樣，但卻迴避了對於時間和空間的物質性的探討。迴避了關於時間和空間是物質的這個根本問題，卻轉而批判康德等人認為空間、時間是頭腦中固有的「先天形式」的唯心論，就顯得蒼白無力，不能令人信服。其實這是現在哲學界的通病，也是「文革」遺毒沒有徹底清除的一個表現。
(2)只承認時間是一維的，時間總是朝著過去、現在和將來一個箭頭髮展，否認時間可以停滯，甚至時光倒流。我們先看看史蒂芬·霍金的下列論述：「對於宇宙的未來其關鍵問題在於：平均密度是多少?如果它比臨界值小，宇宙就將永遠膨脹。但是如果它比臨界值大，宇宙就會坍縮，而時間本身就會在大擠壓處終結。」「白洞是黑洞的時間反演。」[i] 「收縮相僅僅是膨脹相的時間反演。」[ii]霍金在這裡講了時間的終結及時光的倒流問題。至於時光的停滯也是可以做得到的，例如，在時光的前進和倒流恰好處在臨界點，就是時光的停滯。儘管它可能只是一霎那，但也是時光的停滯。根據愛因斯坦的相對論，認為光速是所有物體運動速度的極限，如果運動速度超過光速，便會引起時光倒流，愛因斯坦認為這是絕對不可能的。但是現代科學的發展，則已證明有超光速的物質存在，所以時光倒流的問題已不是想像中的事情了。據我看，在陰性物質世界時光就是倒流的。只不過因為物質運動的速度起步就是超光速，速度快得非常，這種倒流的時光很快就可以正方向反映出來。這正像我們的眼睛瞳孔里反映的圖像是顛倒的，但習慣卻將它又重新顛倒過來一樣。還有，具有特異功能的人可以用氣功使花蕾開放和閉合，也是使時間前進或倒退的例證。
(3)只承認時間的完整性，否認時間的獨立性、分割性、儲存性。時間是完整的，正像大江大河川流不息地向前奔騰一樣，但是它又具有獨立性、分割性和儲存性等特徵。如果否認後者，就否認了人類在時間面前的能動性，人類就永遠在時間面前只能充當奴隸，而沒有任何作為。時間的獨立性，對每個人來說都是如此，你可以獨立自由地支配和安排屬於你的時間，一個人生下來就具有屬於自己的獨立時間，死亡之後屬於你的獨立時間就終結了。時間又具有分割性，一年分為12個月，春、夏、秋、冬四個季節，一個月30天或31天或28天，1小時分為60分鐘，1分鐘分為60秒，等等，都是時間具有分割性特徵的表現。至於時間的儲存性，雖然現代科技還做不到直接將流逝的時光保存下來，但卻可以採用其它技術手段間接地做到這一點。例如，錄音機、攝像機可以把聲音和圖像錄製下來，就表明將那一時空發生的部分事情儲存了下來，儲存了那一時空的音像，也就間接地將時間儲存了下來，等過若干年再放當初錄製的音像，又彷彿回到了原來的時空中了。
(4)只承認存在實時間，否認存在虛時間。我們還是引用幾段史蒂芬·霍金的論述，霍金說：「你必須不是對發生在你我經驗的『實』的時間內的，而是對發生在所謂『虛』的時間內的粒子的途徑的波進行求和。虛時間可能聽起來像科學幻想，但事實上，它是定義很好的數學概念。」「虛時間是不能和空間方向區分的。如果一個人能往北走，他就能轉過頭並朝南走；同樣的，如果一個人能在虛時間裡向前走，他應該能夠轉過來並往後走。這表明在虛時間裡，往前和往後之間不可能有重要的差別。」[iii]我認為，霍金在這裡說的虛時間，實際上就是時間在陰性物質世界的表現形式。因為在那裡虛粒子以比光速還快的速度運動，按照相對論的原理，時間慢得就停滯了，甚至時光已經倒流，因此在陰性物質世界時間已不作為物體運動速度的參照物，虛粒子的空間也壓縮到「無」，它所能夠存在的只能是陽性物質已有的空間，虛時間就表現在陽性物質世界的空洞里。可見，虛時間的存在也是客觀的。
(5)只承認空間是三維的，否認多維空間的存在。三維空間(長、寬、高)對我們人類來說是非常直觀的，也是陽性物質世界空間存在的主要形式。但陽性物質世界的空間也有一維的(表現為一條直線)、二維的(表現為一個平面)以及多維的。史蒂芬·霍金說：「在非常小的尺度下，空間—時間是十維的，並且是高度彎曲的；但在更大的尺度下，你看不見曲率或者額外的維數。」[iv]這說明將空間僅局限在三維是十分狹隘的，既不符合事實，也束縛了人們的思想。從根本上說，阻礙人類向科學的廣度和深度進軍。
(6)只承認空間是物質的廣延和伸張，否認空間曲率的變化及空間的收縮。史蒂芬·霍金說：「羅傑·彭羅斯和我證明的奇性定理顯示，時空在非常小的尺度下會變成高度彎曲的。」[v]空間並不是只向外擴張，它的曲率也是變化的，例如，炮彈發射後要沿著直線穿越空間，但由於空間是彎曲的捲曲的，而不是平坦的，所以炮彈的路徑就顯得被彎折了，這是空間曲率(也是時間曲率)變化的原因所致。還有，空間還可以壓縮，直到消失到一點。例如，將來宇宙坍縮到一個大擠壓，隨著時間在大擠壓處的終結，空間也就消失到一點。當然這時又預示著一個新的宇宙大爆炸的開始，新的時間和空間又將產生，陰性物質世界和陽性物質世界也隨之產生。生命的種子在宇宙坍縮到一個大擠壓處，就只能以陰性物質高度濃縮(攜帶信息)到一點的形式保存下來，然後隨著宇宙的大爆炸又像天女散花似的將生命的種子撒播到新的宇宙中。所以生命最初來源於陰性物質世界，是和宇宙坍縮引起時空的高度彎曲—收縮而緊密聯繫在一起的。
(7)只承認實空間，否認虛空間。既然存在著虛時間，也就存在著虛空間，因為時間和空間是不可分割的，它們作為物質運動的存在形式，具有類似的特徵。根據愛因斯坦的相對論原理，質量總是正的，意味著時空如地球表面那樣彎折，如果質量為負的，時空就會像一個馬鞍那樣以另外的方式彎折。而且，「由宇宙(方程—作者注)項產生的負時空曲率能抵消由宇宙中質量和能量產生的正時空曲率。」[vi]這說明虛空間(即負空間)是真實存在的，至於它的曲率和正空間曲率相抵消，那則是另外一回事。此外，物體以超光速的速度運動，質量增加而體積縮小，表明物體佔有的空間也在縮小，當小到一個「奇點」時，也類似出現的宇宙大爆炸，於是質量轉化為能量，實粒子轉化為虛粒子，實時間轉化為虛時間，實空間也轉化為虛空間。也就是陽性物質轉化為陰性物質，或者說，由陽性物質世界轉化為陰性物質世界。
[i]史蒂芬·霍金：《霍金講演錄》，杜欣欣、吳忠超譯，湖南科學技術出版社，1995年版第105、110頁。
來源：(http://blog.sina.com.cn/s/blog_4b9cbf490100076s.html) - 關於時空關係的系列文章（2）_張大軍的博客_新浪博客[ii]史蒂芬·霍金：《時間簡史—從大爆炸到黑洞》，許明賢、吳忠超譯，湖南科學技術出版社，1995年版第136頁。
[iii]史蒂芬·霍金：《時間簡史—從大爆炸到黑洞》，許明賢、吳忠超譯，湖南科學技術出版社，1995年版第124、131頁。
[iv]史蒂芬·霍金：《時間簡史—從大爆炸到黑洞》，許明賢、吳忠超譯，湖南科學技術出版社，1995年版第148頁。
[v]史蒂芬·霍金：《霍金講演錄》，杜欣欣、吳忠超譯，湖南科學技術出版社，1995年版第55頁。
[vi]史蒂芬·霍金：《霍金講演錄》，杜欣欣、吳忠超譯，湖南科學技術出版社，1995年版第54頁。關於時空關係的系列文章(3)(2007-01-02 10:44:39)轉載
來源：(http://blog.sina.com.cn/s/blog_4b9cbf490100076t.html) - 關於時空關係的系列文章(3)_張大軍的博客_新浪博客
二、時間、空間的絕對性與相對性
時間、空間作為運動著的物質的存在方式是客觀的，不以人們的意志為轉移的；人們的時空觀念不過是客觀存在的時間和空間的反映。因此，時空的客觀實在性是不變的、無條件的，因而是絕對的。列寧指出：「唯物主義既然承認客觀實在即運動著的物質不依賴於我們的意識而存在，也就必然要承認時間和空間的客觀實在性。」[i]
但是時間和空間又有相對性。它是指不同事物的時間、空間特性是受物質運動的具體特性所制約的，即它們的具體特性是可變的、有條件的，人們關於時間空間的觀念也是可變的、發展的。
(1)空間、時間隨著物質形態的不同而不同。任何具體的物質形態都在一定條件下產生、存在和發展，因而不同的物質形態各自有特定的空間、時間。例如，幾何學是反映物質空間特性的科學，不同的幾何學反映著不同物質形態的空間特性。歐幾里得幾何學反映的是地面上狹小範圍內物體的空間特性；羅巴切夫斯基幾何學反映的是宇宙彎曲空間的特性；黎曼幾何學反映的是微觀空間特性。這三種幾何學在它們各自適用的範圍內都是正確的。愛因斯坦的廣義相對論認為，重力場的空間時間特性是依賴於物質質量分布的，物質的質量愈大、分布愈密、重力場愈強，則空間的曲率愈大、時間的流逝愈慢。這些都說明空間特性是依賴於物質狀態的，具體的空間特性是可變的，因而是相對的。隨著超微觀世界也就是陰性物質世界範疇的提出，關於時間和空間在這個領域表現的特徵，將是未來科學研究的內容，至少應該誕生一門新的幾何學，旨在描述陰性物質形態的空間特性；還有，在相對論和量子力學的基礎上產生一門全新的超微觀物理學，旨在反映陰性物質世界事物的運動規律。關於時間、空間在陰性物質世界變化的特徵，是這些新學科應該研究的重要內容。
(2)空間、時間隨著物質運動速度的變化而變化。愛因斯坦的狹義相對論證明，空間、時間特性會隨著物體運動速度的變化而變化。當物體運動速度接近光速時，物體內部變化過程的時間就會延長，沿物體運動方向的長度就會縮短。而且，空間長度變短和時間持續變長二者在數值上是相互補償的。這種情況說明空間和時間在本質上是一樣的，它們都是物質運動的不同存在方式，在一定條件下，空間和時間是可以相互轉化的。那麼當物體運動的速度超過光速以後將會出現什麼情況呢?這就是沿物體運動方向的長度會縮短到一個點，最後消失變為「無」，它特定的空間也消失了；而物體內部變化過程時間的延長將會達到無限長，這時事實上時間也就停滯了。「虛粒子」藉以存在的空間只能是整個宏觀世界和微觀世界(主要是粒子性、次要是波動性)，也就是陽性物質世界。其運動速度超過光許多倍，時間(停滯)對它的運動已經沒有多少意義，也就是說，它的速度之快已不需要用時間來計算其速度了。
總之，現有科學的發展以及未來科學的發展都將證明，時空特性和人們關於時空的觀念都是可變的。那種設想與運動著的物質相脫離的、絕對不變的時間和空間是不存在的。在這方面，我們要解放思想，克服守舊、僵化的觀念，用全新的時空觀武裝自己的頭腦。
[i] 《列寧選集》第2卷，第176頁。
來源：(http://blog.sina.com.cn/s/blog_4b9cbf490100076t.html) - 關於時空關係的系列文章(3)_張大軍的博客_新浪博客關於時空關係的系列文章（4）(2007-01-02 10:47:58)轉載
三、時間、空間的無限性和有限性
時間的無限性，是指物質在運動中的持續性是無限的。整個宇宙都處在運動之中，這種運動的持續性(時間)是無盡休止的。時間的有限性，是指每一具體事物的運動過程分為階段，並有終點的。某一事物運動的持續時間終斷了，其獨有的時間概念也消失了。這是時間所具有的獨立性和可分割性的特徵的體現。空間的無限性，是指物質在運動中的廣延性是無限的。整個宇宙處在運動之中，這種運動的廣延性(空間)是無盡休止的。空間的有限性，是指每一具體事物在運動中的廣延性有一定的限度，並且是有窮有盡、有邊有際的。空間的有限性同時間的有限性一樣，也是空間所具有的獨立性和可分割性的特徵的體現。
時間和空間的無限性和有限性是辯證的統一。時空無限性的觀點同物質和運動永恆性的原理是密切聯繫的。物質和運動是永恆存在的，它們既不能被創造，也不能被消滅，只會永無止境地由一種形態轉化為另一種形態。這種永恆存在和無休止的轉化過程，就表現為時間和空間的無限性。但是，具體事物的存在卻有其相對靜止的一面，因而它在時空上又是有限的。例如，宇宙是無限的，但宇宙中的某一個天體又是有限的。如果將宇宙及其以外的無數個宇宙加總求和，那就是對無限的求和，結果還是無限。從這個角度再看我們所在的宇宙，它又是有限的了。我的這個理論支持了史蒂芬·霍金關於宇宙大爆炸和最後大擠壓的觀點，也從一個方面驗證了宇宙既有起點又有終點，以及宇宙的時間和空間既有起點又有終點。可見，有限和無限是既相區別又相聯繫的，而且有限和無限在依一定條件(或依一定的參照物)在相互轉化。
(1)無限是由有限組成的，無數個有限組成無限。每一個具體的有限事物都是無限宇宙中相互聯繫的事物中的一個。例如，無限的時空是由無數個有限的時空組成的，宇宙中每一具體的事物所具有的時空，都是無限宇宙中相互聯繫的事物時空中的一個。正是無數個有限的時空的加總組成了無限的時空，若無有限的時空則無無限的時空。
(2)有限包含著無限，無限通過有限表現出來。每一個有限的事物由於自身的運動變化，而打破自身存在的界限進入無限之中。例如，每一具體物質形態的時空是有限的，而整個宇宙的時空則是無限的；整個宇宙的時空的無限性，是通過有限的具體的物質形態的時空特性表現出來的，它就存在於各個具體事物的有限的時空之中。
(3)有限和無限依一定條件在相互轉化。這種轉化的條件往往表現為一定場合的不同參照物。例如，宇宙及宇宙之外的宇宙是極其廣大的，發展是無限的，運動是無限的，時空也是無限的。我們所處的宇宙與宇宙之外的宇宙的廣大和無限相比較，則物質的運動是有限的，時空也是有限的。但我們所處的宇宙與現實居住的地球及太陽系的行星相比較，宇宙都是無限的，運動是無限的，時空也是無限的；而地球及太陽系的行星則是有限的，運動是有限的，時空也是有限的。這就是說，在一定的場合的無限的時空，而在另一一定場合就變為有限的時空，反之亦然。
用辯證的觀點看待時空的無限性和有限性，在理論上和實踐上有著重要的意義。在理論上堅持辯證唯物主義的時空觀，是堅持辯證唯物主義世界觀的必要條件。正因為時空的發展是無限的，絕對的，人類對於時空的認識和探索就永遠沒有窮盡，科學的進步也就沒有止境。隨著科學的發展，人類對於時空的認識將會從必然王國進入到自由王國。也正因為時空對每一個具體的事物運動來說，又是有限的，相對的，人們就得珍惜自己的生命度過的每一分鐘，在有限的生命旅程中生活得更有價值。在時空的無限性和有限性的矛盾中，我們更加看重時空的有限性，因為非如此，而不能認識生命對於我們每個人的短促和寶貴，因而可以使我們在繁雜喧囂的人世中始終保持清醒的頭腦，抓住機遇，建樹自己，發揮自己的聰明才智，為人民做出更多的貢獻。至於象有的著作中說「如果否認時間、空間的無限性，主張時間、空間有限論，就必然引出一個超時空、超現實的神靈世界，給宗教神學和唯心主義留下地盤。」肖明主編：《哲學原理》，經濟科學出版社，1994年版第48頁。實在不敢恭維，真不知道這個結論是如何得出的。翻一翻宗教學著作，所謂的神靈世界及宗教神學也並不是由時空有限論產生的。「上帝是不死的」，就不是時空有限論嘛。如果按照某些人的觀點，我們每個人都生活在自身有限的時空中，我們不也是處在神靈世界和篤信宗教神學了嗎?但是信神和篤信宗教的人只是人類中的一少部分，可見這個推理無論從那一個角度說都是不嚴密的。
掌握辯證唯物主義的時空觀，對於我們建立社會主義市場經濟體制和加快現代化建設有著重要的意義。由於時間和空間是運動著的物質存在形式，具有無限性、客觀性、絕對性，而改革和建設總是在一定的時間和空間中進行的，這就要求我們無論深化改革和加快建設，都要有時間和空間的觀念，不可脫離實際而陷於想入非非之中；又由於時間和空間是有限的，具有相對性，這就要求我們注意改革深化的力度，以及建設的規模和速度，特別是在科學技術迅速發展的條件下，我們生活的地球空間相對縮小了，時間節奏加快了，就要求我們在改革和建設中適應新的時空變化的特點，進一步解放思想，不失時機地為社會主義及人類的進步事業做出更多的貢獻。
來源：(http://blog.sina.com.cn/s/blog_4b9cbf490100076u.html) - 關於時空關係的系列文章（4）_張大軍的博客_新浪博客關於時空關係的系列文章(5)(2007-01-02 10:53:42)
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四、時空觀念的更新—關於虛時間和多維空間的問題
什麼是虛時間?虛時間是相對於實時間而言的，是指用虛數測量的時間(虛數是-1的平方根的倍數)，或者說方程式中的時間變數被當作虛數處理的思想。史蒂芬·霍金對於虛時間的描述是這樣的：「如果人們處理在所謂的虛時間裡，而不是在通常的實時間裡的歷史，那麼求和就更容易些。虛時間是一個很難掌握的概念，它可能是我的書的讀者覺得最困難的東西。我還由於使用虛時間而受到哲學家們猛烈的批評。」「你可以把通常的實的時間當成一根從左至右的水平線。左邊代表早先，右邊代表以後。但是你還可以考慮時間的另一個方向，也就是書頁的上方和下方。這就是時間的所謂虛的方向，它和實時間夾直角。」「在虛時間中發生的東西可被計算出來。……如果你知道宇宙在虛時間裡的歷史，你就能計算出它在實時間裡如何行為。」[i]
根據霍金的論述以及我們的最新研究，可以把實時間和虛時間用坐標圖表示如下：（省略）
圖中橫坐標右方向表示實時間，屬於陽性物質世界的時間，縱坐標下方向表示虛時間，屬於陰性物質世界的時間。而坐標圓點O，則表示實時間和虛時間的臨界點，也是陰陽兩個世界的臨界點。從物質的運動速度來說，坐標圓點O即是光速的極限。
因此，整個物質世界的時間可以分為三種類型：一是實時間，它是陽性物質世界的時間；二是虛時間，它是陰性物質世界的時間，虛時間也可以看作是實時間的反時間，是實時間正箭頭方向的負方向，是時光的倒流；三是停滯的時間，是介於實時間和虛時間的臨界處，即圖5上的坐標圓點O，停滯時間雖然可能只有一霎那，但它卻是客觀存在。至於在實時間、虛時間和停滯時間的本身，時間可能還有多種表現方式，此處就不再詳加考究了。
我們平常所處的空間是三維的，是否還有三維以上的多維空間呢?這是需要認真研究的問題。三維空間，是指長、寬、高構成的空間。其實如果長、寬、高這三個數字都是零的話，即是零空間，零空間就是空間業已壓縮到「無」的空間。如果長、寬、高其中有一個數字是零的話，便構成二維空間，二維空間是一個平面；如果長、寬、高其中有兩個數字是零的話，便構成一維空間，一維空間是一條直線或一個點。
火車在鐵軌上賓士，火車司機在行車時的觀察是一維的，火車也是一維行為者。在火車司機看來，鐵路前方有一個斷點，火車則無法通過，因為火車的行動無法與此一維空間規律相對抗。但二維行為者(如一隻僅能平爬的甲蟲)卻只要繞過斷點就自如地通過了。甲蟲作為二維行為者，它可以在左右前後的平面上跑動，不像火車只能在一條直線上運動，其活動空間比火車多了一維。但甲蟲如在活動中遇到一堵平滑的擋板則無法通過，因為甲蟲的行動無法與此二維空間規律相對抗。但三維行為者(如一隻會蹦跳的小狗)卻只要一跳就越過了。小狗作為三維行為者，它可以在左右前後和上下的立體空間活動，不像甲蟲只能在平面上活動，其活動空間比甲蟲多了一維。我們人類也是三維觀察者和行為者。我們在空間問題上其活動能力還只有一隻小狗的本領，僅僅比一隻甲蟲前進了一步。那麼作為宇宙的精靈的人類，其活動範圍能否進入三維以上的空間從而使自己認識世界和改造世界的本領更大一些呢?我認為是能夠的。 其一，三維以上的多維空間(或曰四維以上的多維時空)確實存在；其二，現有的文獻資料記錄了一些高功夫的氣功大師表演的隱身術，則是由於進入了四維以上的時空的原因。這方面的資料很多，此處不再列舉。
關於四維以上的多維時空，史蒂芬·霍金是這樣論述的：「在非常小的尺度下，空間—時間是十維的，並且是高度彎曲的。」「多於三維的空間維數也有問題。兩個物體之間的引力將隨距離衰減得比在三維空間中更快。(在三維空間內，如果距離加倍則引力減少到1/4。在四維空間減少到1/8，五維空間1/16，等等。)[ii] 「這種輻射要麼把時空捲曲得如此之甚，以至於不可能在時間中倒退回去，要麼使時空在類似於大爆炸和大擠壓的奇性處終結。—將時空捲曲得如此之甚表明是四維以上的多維時空—引者注)」[iii]
霍金的上述論述告訴我們，四維以上的多維時空，是在非常小的尺度下且高度彎曲的，這和我們的推理完全一致。其一，物體在以接近光速的速度運動，體積變小、時間變慢、質量增加。體積變小即空間變得彎曲。其二，物體在以超光速的速度運動，體積變為「無」，它以虛粒子的形式存在，只留下能量。但變為「無」之後原來物體的體積的鏡像物依然存在。或者說，這種鏡像物業已跳出了捲曲得成了「無」的多維空間，又重新回到了四維時空中。
那麼從四維以上的多維時空再來看我們人類所處的四維時空是個什麼樣子呢?數學家通過複雜的運算及證明，現實生活中封閉的三維空間像一個球面，也只不過是四維空間中的一個柱面—一個有開「口」的柱面。如若將三維空間放在五維、六維甚至十維以上的空間中，它也只不過像一個多處開「口」的平面了。所以，人類只有當科學發展到可以從四維時空自由地進入到四維以上的多維時空，才算真正達到自由和全面發展的境界。
在這裡我還想講一點關於數學、哲學和人的思維高度之間的關係。數學是自然科學中的基礎學科，或者說是自然科學的母科學。數學家總是以超前的思維和嚴密的推理、運算，把人類認識世界的能力不斷推向前進，緊隨數學之後的才是各門科學的發展。在人類的科學發展史上，似乎總是各門科學家在追趕數學家，而數學家總是義無反顧地領頭跑在最前邊。凡是數學家所能涉及的領域，都是各門科學家以自己獨立的專門研究所能達到的領域。數學家在科學的跑道上跑得越遠，甚至他把其它學科的專門家在跑道上拉下的距離越長，人類科學的未來希望就愈大，成績將會愈加輝煌。哲學家是以哲學語言，或者是以邏輯推理的語言，抑或是以辯證法的語言來論說和描繪未來的世界，他同數學家的不同之處僅僅在於不是用數學語言描述和預測世界。但哲學家卻有高於數學家一籌的地方，這就是他可以及時將數學(或其它學科)的最新研究成果的精華部分，加以概括或提煉，將其抽象出一般的普遍性的規律，用以指導數學和其它學科的進一步發展。當然我排除了那些只會重複別人陳舊觀點的蹩腳的哲學家，正像也應該排除其它各門學科中的平庸之士一樣。因此，我認為一個有作為的哲學家(像亞里士多德、弗蘭西斯·培根、笛卡爾、盧梭、康德、黑格爾、馬克思)，他的思想對人類的影響是長久的，對人類進步事業的推進是無法估量的。無論數學家的公式推導還是哲學家闡明的事物內部法則，都表明了人類在一定時空條件下達到的思維高度。數學或哲學只不過在用不同的語言和方式將其表示出來而已。人類思維所能達到的高度，受當時當地科學發展水平及大腦結構和功能的制約。人腦在本質上是一個接受和發射宇宙信息及自動調節其變化頻率的精密儀器，宇宙是無限的，宇宙之外的宇宙的加總也是無限的，其包含的信息也是無限的，那麼人腦這種精密儀器認識(接收、提取)這一切也是無限的。而人腦本身在這一切過程中，將會變得越來越發達，越來越精巧。
因此，我的結論是：凡是人類思維能夠達到的高度，都是科學將要發展的高度，也是人類未來進入目的地的高度。又因為宇宙及宇宙之外的宇宙加總是無限的，時空是無限的，其信息量也是無限的，那麼人類認識世界的能力也是無限的；正因為人類的思維能夠達到的高度是無限的，科學發展的高度是無限的，人類將來進入的新的境界也一定是無限的。
來源：(http://blog.sina.com.cn/s/blog_4b9cbf490100076v.html) - 關於時空關係的系列文章(5)_張大軍的博客_新浪博客[i]史蒂芬·霍金：《霍金講演錄》，杜欣欣、吳忠超譯，湖南科學技術出版社，1995年版第59、60頁。
[ii]史蒂芬·霍金：《時間簡史—從大爆炸到黑洞》，許明賢、吳忠超譯，湖南科學技術出版社，1995年版第148頁。
[iii]史蒂芬·霍金：《霍金講演錄》，杜欣欣、吳忠超譯，湖南科學技術出版社，1995年版第110～111頁。
來源：(http://blog.sina.com.cn/s/blog_4b9cbf490100076v.html) - 關於時空關係的系列文章(5)_張大軍的博客_新浪博客關於時空關係的系列文章（６）(2007-01-02 10:57:32)轉載
五、衝破被愛因斯坦禁錮的時空觀
1905年，愛因斯坦發表了狹義相對論，指出物體運動中的時間和空間是不可分離的，正如上下、左右和前後一樣，將來和過去也僅僅是在稱作時空的某種東西中的方向。人們只能朝時間將來的方向前進，或者說沿著和時間成一個小夾角的方向前進，因而時間總是以不同的速率流逝。按照狹義相對論的觀點，光速(約每秒300，000公里)是物體運動的極限，而且光速是不變的。每個人都有自己單獨的時間，這些時間可以用各自攜帶的鐘錶來測量。如果相對運動得很慢，則由這些不同的鐘錶測量的時間幾乎完全一致，但如果有人高速運動，例如以接近光速的速度運動，則測量的時間就會有重大差別，他的鐘錶就會走得很慢。
狹義相對論把運動著的物質的時間和空間合併到一起，但是時間和空間仍然是事件在其中發生的一個固定的背景。人們能夠選擇通過時空運動的不同途徑，卻不能夠修正時空背景本身，這是狹義相對論的缺陷。1915年，愛因斯坦又提出了廣義相對論，指出引力不僅僅是在一個固定的時空背景里作用的力，而且引力是由在時空中物質和能量引起的時空畸變。例如，地球要沿著直線穿越時空，但是由太陽質量產生的時空曲率使它必須沿著一個圓圈繞太陽公轉。類似地，光要沿著直線旅行，但是太陽附近的時空曲率使得從遙遠恆星來的光線在通過太陽附近時被彎折。廣義相對論告訴我們，時空不是平坦的，它被在其中的物質和能量所彎曲。
愛因斯坦原始的廣義相對論方程預言，宇宙不是膨脹便是收縮，但是他卻同時又相信宇宙是一個以同樣狀態永遠繼續的模型，於是就在方程中額外加了一項—宇宙項。這個所謂的宇宙項具有引力的排斥效應，把宇宙中的質量和能量與時空曲率相聯繫，用宇宙項的排斥力去和物質的吸引力相平衡，也就是由宇宙項產生的負時空曲率抵消宇宙中質量和能量產生的正時空曲率，使宇宙成為一個永遠平衡的靜止狀態。但是，1929年埃德溫·哈勃發現了紅移現象，[i]證明幾乎所有的星系都在遠離我們而去，不同星系之間的距離一直在增加著，證實了宇宙正在膨脹。後來愛因斯坦把他引入的宇宙項，稱作是「我一生中最大的錯誤」。
但是不管有沒有宇宙項，物質使時空向它自身彎折的事實仍然存在。物質的引力使時空向它自身彎折達到一定程度，就會使自身從宇宙的其餘部分割裂開來，於是這個區域就會坍縮為黑洞，[ii]物體可以落到黑洞中去，但沒有東西可以逃逸出來。要想逃逸出來就得比光旅行得更快，而這是相對論所不允許的。黑洞中的物質被俘獲住，坍縮成非常高密度的未知狀態。愛因斯坦為這種坍縮深深困擾，並且一直拒絕相信這是事實。
直到20世紀60年代，史蒂芬·霍金和羅傑·彭羅斯在證明了若干定理之後，使愛因斯坦原始的廣義相對論所預言的事情才清楚地呈現出來。霍金指出：「時空向它自身彎曲的事實表明，必須存在奇性，也就是時空具有一個開端或終結的地方。它在大約150億年前的大爆炸處有一個開端，而且對於坍縮恆星以及任何落入坍縮恆星留下的黑洞中的東西將達到一個終點。」[iii]
愛因斯坦提出的廣義相對論引起了物理學界的一場革命，其意義是不言而喻的。但是廣義相對論卻不能預言宇宙在大爆炸處應如何啟始。這表明廣義相對論並不是一個完整的理論，它必然要為一個更新的理論所代替，或者說這個新理論是在廣義相對論的基礎上對它的揚長避短，同時又有新的發展。這個新理論包括普郎克—海森堡量子力學原理、霍金的宇宙大爆炸和大擠壓理論及黑洞學說，等等。
來源：(http://blog.sina.com.cn/s/blog_4b9cbf490100076w.html) - 關於時空關係的系列文章（６）_張大軍的博客_新浪博客[i]紅移，指由於多普勒效應，從離開我們而去的恆星發出的光線的紅光。
[ii]黑洞，指空間—時間的一個區域，因為那兒的引力是如此之強，以至於任何東西，甚至光都不能從該處逃逸出來。
[iii]史蒂芬·霍金：《霍金講演錄》，杜欣欣、吳忠超譯，湖南科學技術出版社，1995年版第55頁。
來源：(http://blog.sina.com.cn/s/blog_4b9cbf490100076w.html) - 關於時空關係的系列文章（６）_張大軍的博客_新浪博客關於時空關係的系列文章（7）(2007-01-02 11:02:11)轉載
來源：(http://blog.sina.com.cn/s/blog_4b9cbf490100076x.html) - 關於時空關係的系列文章（7）_張大軍的博客_新浪博客
下邊我們對愛因斯坦的相對論原理及其局限性再作一點分析，以便能夠在理論上進一步突破他所框定的時空觀。
例如，兩列火車的速度分別為V1和V2，它們的相對運動合成速度V，分別為V1+V2和V1-V2。將它們合起來，就成為經典物理學中著名的速度合成公式V=V1±V2。
但是，如果火車的速度快到以光速的速度行駛，經典物理學中的速度合成公式就不適用了，原因是光速始終是不變的。這怎麼辦?愛因斯坦創立的相對論解決了這個難題。在相對論里，以速度V1和V2運動的兩個物體之間的相對速度V，不能再通過上面的速度合成公式求出，必須採用相對論速度相加公式，即
V=（V1±V2）/（1±V1V2/C2）
其中C是光速。根據這個公式計算，以光速行駛的火車對於地面上的速度V是：
V=（C±C）/（1±C·C/C2）=C
而且，V1和V2只要任何一個以光速行駛，另一個以小於光速行駛，得出的結果總是V=C。另外，如果V1和V2兩個都比C小的速度相加，其結果也不可能超過光速。
愛因斯坦的相對論速度相加公式的前提是：光速C是物體運動速度的極限。其實他的這一前提，只適合於宏觀世界和微觀世界的一部分(主要是粒子性、次要是波動性)物質的運動規律，如果將其擴展到一切領域來解釋物質的運動規律，就以偏蓋全了。其一，它沒有涉及超微觀世界以及微觀世界的一部分(主要是波動性、次要是粒子性)物質運動問題，就是說，只正確解釋了陽性物質世界的物質運動規律問題，而沒有涉及陰性物質世界的物質運動規律問題。其二，科學實驗以及理論研究確實證明，世界上有超光速運動的物質，說明光速並不是所有物質運動的極限。
如果火車的行駛速度接近於光速，那麼去測量一把尺子的長度L1，就會發現它比日常所見的長度L縮短了不少。兩者的關係式為
L1=L/（1-V2/C2）1/2
式中的V是火車行駛接近光速的速度，L1是被測量的尺子的長度，L是日常所見的尺子的長度，C是光速。計算的結果是日常所見的尺子縮短了許多。如果是一個正方形，也將縮成長方形，圓將變成橢圓。
與此相仿，時鐘也走得慢了。例如，一件事情的發展過程原來需要花費時間為t，現在所需要的時間將增加為t1，兩者的關係式為
t1=t/（1-V2/C2）1/2
V是物體高速運動的速度，愛因斯坦將V的速度限制在小於光速C，從而（1-V2/C2）1/2總小於1，結果t1總大於t。這就是說，當物體高速運動時，時間比原來變慢了。
尺縮短，鍾變慢，是相對論向我們揭示的物體在高速運動時的基本特徵。在高能物理學中，諸如此類的相對論效應也是屢見不鮮的。例如，實驗發現，當π介子靜止時，測出的半衰期是1.77×10-8秒，也就是說，在任何一個時刻存在的π介子的一半，將在1.77×10-8秒內衰變成其它粒子。而當π介子以0.99倍的光速運動時，卻測得它的半衰期是13×10-8秒。這說明運動著的π介子比靜止時的π介子衰變期慢多了。
物體在高速運動時，不僅尺會縮短，鍾會變慢，而且質量還會增大。例如，物體靜止時的質量是m0，當它以速度V運動時，質量將增大為m，而m=m0/（1-V2/C2）1/2。實驗物理學家用儀器測到，宇宙線中的電子，當運動速度達到光速的0.9998倍時，其質量比靜止時的質量大1000倍。
愛因斯坦認為，物質運動速度的極限是光速，在光速之下，將會出現尺縮短、時間變慢和質量增大的相對論效應。然而遺憾的是愛因斯坦的天才的思維到此就停止了，他始終沒有向前再邁出一小步。看來問題的關鍵是，是否物質運動速度的極限就是光速。前面已經說過，物質運動速度的極限並不是光速，還有比光速更快的運動速度。史蒂芬·霍金指出：「不確定性原理允許粒子在短距離內旅行得比光還快。這就使得粒子和輻射能穿過事件視界從黑洞逃逸。」[i]科學家已經找到某些微波運動速度比光速還快，說明物質運動速度的極限並不是光速。那麼物質運動的速度超過光速之後將是一種怎樣的情景呢?
其一，物體的體積縮小，而且隨著超光速的加速度，最後體積變為零存在，也就是以虛物質或者說是以虛粒子的形式存在。
其二，時間變慢。當物體運動速度等於光速時，時間停滯，超過光速之後，則出現時間倒流的情況，即是以上說的虛時間。
其三，物質質量增大，而且隨著超光速的加速度，質量增大的趨向是正無窮方向。
上述物體體積縮小、時間變慢和質量增大，都是在同一時刻同步發生的，它們決不可能只有其中的一個或兩個量發生變化，而另外兩個或一個量不發生變化。當物質運動的速度超過光速並達到一定閾值範圍後，就會出現：物體體積的縮小(壓縮)和時間的倒流與質量的無限增大形成尖銳的矛盾。當這個矛盾達到不可克服的時候，就會出現物極必反的情況，這就類似於宇宙大爆炸的一刻，並將質量轉化為能量，依據的質能轉換公式可參照愛因斯坦的公式將其改寫。
這時我們看到的情景是：物質以虛粒子的形式存在，時間是虛時間，時光在倒流，存在著高能量，它充滿空間但卻不佔有空間。這就標誌著已經由陽性物質轉化為陰性物質。
那麼，為什麼說陰性物質充滿空間而不佔有空間呢?因為這時它以虛粒子的形式存在，它自身的原有空間已縮小(壓縮)為「無」，並不佔有空間，但是卻充滿空間，充滿的這個空間是陽性物質世界現有的空間。因此，對於第二章2.04節中的圖3在這裡需要進行修正如下：（省略）
現在讀者一定要問，何以來的這麼大的力量可以將物體(或粒子)推動到超光速呢?這的確是個問題。愛因斯坦也正是因為疑惑這一點，所以堅持光速是物質運動速度的極限。因為根據公式m=m0/（1-V2/C2）1/2，物體質量有無限大的趨勢，那麼能有無限大的力量推動無限大的質的物體嗎?這個問題可從兩方面解釋：
其一，在宇宙大爆炸的一刻，有足夠的力量將物質運動的速度推進到超光速，於是我們上面講到的物質以虛粒子的形式存在、時光倒流和存儲著高能量等，都一併會發生。這就提示我們，在宇宙大爆炸的一刻，整個世界就分裂為陽性物質世界和陰性物質世界。因此，中國古代的陰陽學說是有道理的，《周易》中將整個世界用陰陽魚的圖案表示出來，也是有一定的科學依據的。
其二，科學目前還沒有發展到可以直接將物體(離子)推進到超光速，但不等於說以後就永遠達不到這一步。另外，將各種可測到的波(如電磁波等)加工到超光速的速度卻是比較容易做到的，因為這些波的質量本身也已接近虛質量，那麼所用的推動力也相對地小多了。我們的思維波超過光速，即是人類千百萬年來在思維過程中對其加工製作的結果。
通過以上可以看出，愛因斯坦的時空觀雖然比經典力學所描繪的時空觀有較大的進步，但是由於科學發展的水平所限，又有很大的局限性，這種局限性主要表現在他把光速作為一切物質運動的速度的極限，從而使他永遠不可能再超前邁進一步。因而他的時空觀，就只能說明宏觀世界和微觀世界的一部分(主要是粒子性、次要是波動性)也就是陽性物質世界的時間—空間的變化規律。它不可能說明超微觀世界和微觀世界的另一部分(主要是波動性、次要是粒子性)也就是陰性物質世界的時間—空間的變化規律。這樣，愛因斯坦就自覺與不自覺地向我們關上了去認識另一半世界的大門。
[i]史蒂芬·霍金：《霍金講演錄》，杜欣欣、吳忠超譯，湖南科學技術出版社，1995年版第87頁。
來源：(http://blog.sina.com.cn/s/blog_4b9cbf490100076x.html) - 關於時空關係的系列文章（7）_張大軍的博客_新浪博客關於時空關係的系列文章（8）(2007-01-02 11:15:17)轉載
六、量子力學的時空觀是由陽性物質世界向
陰性物質世界過渡的 時空觀。超微時空觀
1905年，愛因斯坦在發表狹義相對論的同時，還寫了一篇關於光電效應現象的論文。指出光並不像人們所想像的那樣以連續變化的量入射，而是以具有確定大小的波包入射，人們可以觀察到單獨的量子，而每一顆發射出的粒子都對應於一顆打到金屬上的光量子。它解釋了當光射到某些金屬板上時，如果減小光的強度，發射出的粒子數隨之減少但每個發射出的粒子速度保持不變的現象。愛因斯坦的上述理論，被廣泛地認為是對量子理論的一個重要貢獻。
其實關於光只能採取稱為量子的波包形式的思想，最早是由德國科學家馬克斯·普郎克於1900年提出來的。他指出，光波、X射線和其它波不能以任意的速率輻射，而必須以某種稱為量子的形式發射。每個量子具有確定的能量，波的頻率越高，其能量越大。這樣，在足夠高的頻率下，輻射單獨量子所需要的能量比所能得到的能量還要多，因此物體喪失能量的速率變成一個有限的值。
到了1926年，德國的另一位科學家威納·海森堡指出，光電效應使得同時精確地測量一顆粒子的位置和速度不可能做到。原因是，為了預言一顆粒子未來的位置和速度，人們必須能夠準確地測量它現在的位置和速度。顯而易見的辦法是將光照到這顆粒子上，一部分光波被此粒子散射開來，由此指明它的位置。然而，人們不可能將粒子的位置確定到比光的兩個波之間距離更小的程度，所以必須用短波長的光來測量粒子的位置。但人們不能用任意少的光的數量，至少要用一個光量子。這光量子會擾動這粒子，並以一種不能預見的方式改變粒子的速度。而且，對粒子位置測量得越準確，所需要的波長就越短，單獨量子的能量就越大，這樣粒子的速度就被擾動得越厲害。換言之，你對粒子的位置測量得越準確，你對速度的測量就越不準確，反之亦然。海森堡指出，粒子位置的不確定性乘上粒子質量再乘以速度的不確定性不能小於一個確定量—普郎克常數。並且，這個極限既不依賴於測量粒子位置和速度的方法，也不依賴於粒子的種類。[i]就是說，不管你怎麼測量粒子，其位置上的不確定性乘上其速度上的不確定性總是大於某個最小量。
上述光電效應使得人們不能夠同時精確地測量一顆粒子的位置和速度的情況，正是微觀粒子所具有的波粒二象性特徵的表現。以後德布羅意、薛定諤、海森堡、玻爾和狄拉克等人逐步在此基礎上建立和發展了量子力學理論。應用這個理論去解決微觀粒子的問題時，得到的結果與實驗相符合。因此量子力學的建立大大促進了原子物理、固體物理和原子核物理等學科的發展，並標誌著人們對客觀規律的認識從宏觀世界深入到微觀世界。
史蒂芬·霍金指出：「物理科學未讓量子力學進入的唯一領域是引力和宇宙的大尺度結構。」[ii]它說明量子力學揭示的是微觀世界的規律，而愛因斯坦的相對論則闡明的是宏觀世界的規律。
量子力學揭示的微觀世界的規律，並沒有超出波粒二象性的基本特徵。雖然光是由波組成的，但普郎克的量子假設告訴我們，在一定的方面，它的行為顯現出它是由粒子組成，只能以量子的形式被發射或吸收；而海森堡的不確定性原理又意味著，粒子在某些方面象波一樣，它沒有確定的位置，而是形成一定的幾率分布。因此，史蒂芬·霍金指出：「在量子力學中存在著波動和粒子的二重性：為了某些目的將波動想成粒子是有助的，反之亦然。」[iii]
量子力學的理論進一步告訴我們，在微觀世界，一個繞原子核運動的電荷可以看成一種波，其波長依賴於其速度。對於一定的軌道，軌道的長度對應於整數倍電子的波長，電子每繞原子核一圈，波峰總在同一位置，所以波就互相迭加，這時就表現出波動性；然而，對於那些長度不為波長整數倍而為分數倍的軌道，當電子繞原子核運動時，每個波峰將最終被波谷所抵消，這時就出現粒子性。對於對波粒二象性的本質還有其它幾種解釋，例如里查德·費因曼的所謂採用歷史求和(即路徑積分)方法對波粒二象性的摹寫等。但無論怎麼說，量子力學所闡明的微觀世界的規律，總是建立在波粒二象性的基礎上的。
史蒂芬·霍金指出：「愛因斯坦廣義相對論制約了宇宙的大尺度結構，它僅能稱為經典理論，因其中並沒有考慮量子力學的不確定性原理，而為了和其它理論一致這是必須考慮的。這個理論並沒導致和觀測的偏離是因為我們通常經驗到的引力場非常弱。然而，前面討論過的奇性定理指出，至少在兩種情形下引力場會變得非常強—黑洞和大爆炸。在這樣強的場里，量子力學效應應該是非常重要的。」[iv]霍金也正是將量子力學原理運用於研究黑洞和宇宙大爆炸，所以創立了令科學界矚目的新的理論體系。
從以上可以看出，量子力學的時空觀，也就是從微觀世界基本粒子運動所呈現出的波粒二象性出發對於時間和空間的基本看法。在這裡，由於引力場的增強，電荷繞原子核的運動以及基本粒子本身的運動使時空相對地變得狹小了。一方面，它表現出粒子性，時間和空間就變得很具體，時間和空間表現為粒子運動的持續性和廣延性，或者說是在電子繞原子核運動時每個波峰被波谷所抵消的情況下，粒子運動的持續性和廣延性。另一方面，它又表現出波動性，時間和空間就變得很不具體。時間和空間雖然表現為粒子運動的持續性和廣延性，但由於電子繞原子核運動時波峰總在同一位置，波就互相迭加，所以粒子運動的持續性和廣延性以波的形式表現出來時，就使時間和空間變得模糊起來。
量子力學的時空觀使基本粒子的時間和空間既有具體的、清晰的一面，又呈現出不具體和模糊的一面，足以說明它是由陽性物質世界即宏觀世界和微觀世界的一部分(主要是粒子性、次要是波動性)向陰性物質世界即微觀世界的另一部分(主要是波動性、次要是粒子性)和超微觀世界過渡的時空觀。因此，可以說量子力學的時空觀使基本粒子的時間和空間呈現出的不具體和模糊的一面，是進入到陰性物質世界的超微時空觀的入口處或過渡點。
在陰性物質世界，由於物質的運動起步就是超光速，其物體的體積(空間)被壓縮到一點，最後變為「無」，質量也在類似的宇宙大爆炸中(可稱之為粒子小爆炸)轉化為能量，實粒子轉化為虛粒子，時間也就由最初的停滯轉變為時光的倒流。於是我們看到：
(1)陰性物質世界的空間轉變為「無」，其虛粒子的存在就全部借用陽性物質世界的空間，由於虛粒子本身又是含有高能量的「無」，所以它有極強的穿透力，可以說在陽性物質世界，它無處不有處處有，充滿空間而不佔有空間。
(2)陰性物質世界的時間總是處在停滯和倒流的狀態中，又因為虛粒子運動速度起步就是超光速的特點，因此，時間之停滯只是在一霎那間；時間之倒流卻是超光速的高速度。
在陰性物質世界，正因為時光是倒流的，所以人們才能預見未來事物的發展，否則根本不可能做到這一點。這就告訴我們，無論是人們直觀地通過感知預測未來，還是通過其它預測手段(如數理統計方法、科學儀器等)預測未來，都是進入陰性物質世界探索物質運動規律的一種行為。這裡說到感知，是指人的靈魂—意識自覺地進入陰性物質世界的一種特殊的直觀感覺，一般人經過有意識的訓練都會掌握這個本領。那麼感知和科學的關係是什麼呢?我認為，在科學不發達的時候，感知比科學更科學；在科學發達的時候，科學比感知更科學。
人們能夠通過感知進入陰性物質世界預測未來，是否一切都是命中注定的?應該說是命中注定的，但註定的東西又是隨時可以改變的。原因是：
(1)事物發展的規律是固定地、有序地內含其中的。在因外因條件不發生大的改變的情況下，一件事物從誕生的時刻起，其未來的發展階段、表現出的特點、直到走完全過程而進入衰亡，這一切確是早已註定了的，並且以特有的徵象將未來的變化反映在現時的變化之中。
(2)雖然事物發展的規律是固定的和有序的，但內外因條件經常會因人為的或非人為的原因發生改變，一旦這些條件發生了變化，原先註定的未來發展的趨勢就會發生偏離。量子力學闡明的不確定性原理很能說明這個問題。
陰性物質世界時光的倒流也可以看作是陽性物質世界時光的順流的反時間，或者說它是陽性物質世界時光順流的鏡像物。因此，陽性物質世界時空中發生的一切都會在陰性物質世界以它的鏡像物出現而預知。只要陽性物質世界的事物發生變化，也必然在陰性物質世界反映出來。但陰性物質世界也不是被動地消極地反映陽性物質世界的。由於它本身是高速度、高能量運動的物質世界，而且也是富有靈性的(就攜帶有生命及各種信息、一定的波的頻率和高靈敏度而言)，它的運動事實上也在無時無刻地影響著陽性物質世界。顯然，只要認識了上述一切，也就掌握了一種新的時空觀—超微時空觀。
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[i]史蒂芬·霍金：《時間簡史—從大爆炸到黑洞》，許明賢、吳忠超譯，湖南科學技術出版社，1995年版第60頁。
[ii]史蒂芬·霍金：《時間簡史—從大爆炸到黑洞》，許明賢、吳忠超譯，湖南科學技術出版社，1995年版第61頁。
[iii]史蒂芬·霍金：《時間簡史—從大爆炸到黑洞》，許明賢、吳忠超譯，湖南科學技術出版社，1995年版第62頁。
[iv]史蒂芬·霍金：《時間簡史—從大爆炸到黑洞》，許明賢、吳忠超譯，湖南科學技術出版社，1995年版第65～66頁。
來源：(http://blog.sina.com.cn/s/blog_4b9cbf490100076y.html) - 關於時空關係的系列文章（8）_張大軍的博客_新浪博客關於時空關係的系列文章（9）(2007-01-02 11:22:27)轉載
七、相對論時空觀、量子力學時空觀和超微時空觀之比較
相對論時空觀描述了宇宙在宏觀上大尺度結構的時空變化的一般規律。相對論並未導致和實際觀測上的偏離，是因為在宇宙的大尺度結構下引力場非常弱的原因。也就是說，由相對論得出的關於宇宙大尺度結構的數據，嚴格地講也是一組近似值，因為它將引力場的弱作用捨棄掉了。
但是在微觀世界，粒子本身(原子核和繞核運動的電荷)和粒子之間的引力場卻大多了。還有，像史蒂芬·霍金說的在黑洞和大爆炸時引力場也是很強的。這時如果將相對論用於描述微觀粒子結構，得出的結論就會和實際觀測偏離甚大，因為引力場的作用干擾了相對論理論的發揮，使它不可能得到一組和實際觀測相符合的數值。這時普郎克—海森堡的量子力學理論應運而生。量子力學的核心內容是不確性原理，即人們永遠不能同時精確得知一個粒子的位置和速度，越精確知道其中的一個，則越不精確知道另外的一個。量子力學理論將微觀粒子運動中的引力場的作用考慮進去了，它對微觀世界結構的計算就同實際的觀測相一致。因此，量子力學的時空觀正確地描述了物質世界小尺度結構的時空變化規律。但是嚴格地說，量子力學在微觀世界涉及的範圍也是有限的。例如，對於主要是波動性、次要是粒子性的微觀粒子結構，量子力量學理論就不可能準確地描述。量子力學涵蓋的範圍也只局限在主要是粒子性、次要是波動性，以及粒子性和波動性約各佔到一半的微觀粒子。對於主要是波動性、次要是粒子性的粒子，以及超微觀世界的虛粒子，量子力學理論則是無能為力的。
超微觀理論和相應的超微時空觀是筆者在已有的科學研究的基礎上提出的新理論。在這裡更多地是從哲學的角度在理論上加以概括和論述。這個理論涉及的物質世界是陰性物質世界。它包括了主要是波動性、次要是粒子性的粒子和全部的虛粒子構成的虛物質領域，是人類迄今尚未被認識的另一半世界。我的任務只是用科學敲開這一半世界緊閉著的大門。由於知識和能力的所限，我還不可能直接進入到其大門裡邊看個究竟，也不可能確切地告訴人們那富麗堂皇的宮殿結構及其全部奧秘，但我相信，緊閉的大門一旦被啟開，有一縷燦爛的陽光照了進去，神秘就不再神秘。未來的人們一定能夠在這兩個世界(陽性物質世界和陰性物質世界)自由地出入，那時人類將真正變成自由而全面發展的人，這也就是在更高意義上的由必然王國進入到自由王國的理想境界。
史蒂芬·霍金說，愛因斯坦在他的晚年用大部分時間去尋求「物理學的統一」理論，但是沒有成功。因為當時儘管已有引力和電磁力的部分理論，但關於核力還知道得非常少，所以時間還沒有成熟。儘管愛因斯坦對量子力學的發展起過重要作用，但是他拒絕相信它的真實性。因此，在愛因斯坦所處的年代，企圖用相對論解決全部宇宙運動中的一切問題，是不可能的。所以愛因斯坦尋求的物理學的統一理論，只能是徒勞的。
那麼量子力學產生以後，是否建立物理學的統一理論的時機就成熟了?也沒有。因為量子力學所描述的只是微觀世界運動的一般規律，確切地說，只描述了主要是粒子性、次要是波動性，以及粒子性和波動性約各佔到一半的微觀粒子運動的規律。至於主要是波動性、次要是粒子性的粒子和超微觀世界的虛粒子運動的規律，量子力學則是無能為力的，它就不可能和相對論一起建立物理學的統一理論。
關於在量子力學產生以後是否應該建立物理學的統一理論的問題上，史蒂芬·霍金也有些迷惑不解。例如，他在談到這個問題時說：「確實存在這樣的一個統一理論嗎?或者我們也許僅僅是在追求海市蜃樓。」[i]然後提出了存在的三種可能：一是確實存在一個完整的統一理論，如果我們足夠聰明的話，總有一天將會找到它。二是並不存在宇宙的最終理論，但是存在一個越來越精確地描述宇宙的無限的理論序列。只要採取這個理論之鏈的足夠遠的一環，就能夠對任何特定種類的觀測做出預言。三是並不存在宇宙的理論。在某種程度之後，人們無法描述或者預言觀測，這種觀測只不過是任意的。[ii]
我認為，當超微觀理論及超微時空觀提出來之後，建立物理學的統一的理論已經成為可能，這個理論主要包括三個部分：一是相對論；二是量子力學理論；三是超微觀理論。在這三大理論之中，找出它們共同的相通的基礎理論，再輔之以每個理論的特殊部分，然後測算出其間有機結合時的係數或常量，一個物理學的統一理論的模型便似乎呼之欲出了。當然在數學的發展還不可能精確地描述出陰性物質世界的狀況之前，這樣的物理學統一的模型還是建立不起來的，它就只能存在於我們頭腦的想像之中。但也正如我在以上論述過的，人們的思維所能達到的高度，也就是未來科學的發展能夠到達的目標。所以，一個完整的統一的物理學的理論確實存在，人類總有一天將會找到它。
但是儘管如此，也並不存在宇宙的最終理論，或曰終極理論。因為宇宙是發展的，發展是無窮盡的，即便在將來根據三大理論(相對論、量子力學理論和超微觀理論)建立了物理學的統一理論，也並沒有窮盡真理，還不是宇宙的最終理論，它只表明人類認識宇宙達到一個新的階段或者說新的水平，更多的未知還在後頭。隨著人類認識未知世界的能力不斷提高，經驗不斷積累，更新的揭示宇宙深層本質的理論也必然會產生出來。
對於陰性物質世界的狀況，史蒂芬·霍金通過量子力學的理論已有天才的猜測。量子力學是由相對論到超微觀理論之間的過渡性理論，當它說明了主要是粒子性、次要是波動性，以及粒子性和波動性約各佔到一半的微觀粒子運動的規律時，那麼對於主要是波動性、次要是粒子性的粒子的運動規律，必然就有一定的預測。因為這二者之間的聯繫十分緊密，從量到質的變化也只剛剛跨過一個臨界點，那些普遍共同存在東西，便是能夠作出這種預測基礎。霍金指出：「麻煩在於不確定性原理意味著甚至『空的』空間也是充滿虛的粒子和反粒子，這些粒子對具有無限的能量，並且由愛因斯坦的著名方程E=mC2可知，這些粒子具有無限的質量。這樣，它們的引力的吸引就會將宇宙捲曲到無限小的尺度。」[iii]讀者可以看到，霍金離我們提出的超微觀領域(陰性物質世界)，僅剩下一步之遙了。他曾成功地預測了宇宙大爆炸和提出黑洞理論，但卻沒有想到粒子在以超過光速的速度運動時，在「具有無限的質量」和它的引力的吸引使空間「捲曲到無限小的尺度」時，解決這一對抗性矛盾的唯一辦法是發生的粒子「小爆炸」，於是質量在爆炸之中轉化為能量，實粒子轉化為虛粒子，『空的』空間轉化為實的空間，也就是這些虛粒子充滿空間而不佔有空間。這個領域就是和陽性物質世界既對立又統一存在著的陰性物質世界。
來源：(http://blog.sina.com.cn/s/blog_4b9cbf490100076z.html) - 關於時空關係的系列文章（9）_張大軍的博客_新浪博客[i]史蒂芬·霍金：《時間簡史—從大爆炸到黑洞》，許明賢、吳忠超譯，湖南科學技術出版社，1995年版第150頁。
[ii]史蒂芬·霍金：《霍金講演錄》，杜欣欣、吳忠超譯，湖南科學技術出版社，1995年版第48頁。
[iii]史蒂芬·霍金：《時間簡史—從大爆炸到黑洞》，許明賢、吳忠超譯，湖南科學技術出版社，1995年版第141頁。
來源：(http://blog.sina.com.cn/s/blog_4b9cbf490100076z.html) - 關於時空關係的系列文章（9）_張大軍的博客_新浪博客關於時空關係的系列文章（10）(2007-01-02 11:26:35)轉載
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八、關於和時空變化相聯繫的其它幾個問題
時間和空間是物質運動存在的不同形式，物質運動的多樣性決定了時空存在的多樣性，而影響物質運動的條件和因素也是多種多樣的。因此世界乃至整個宇宙決不是單一的發展模式，而是多元或多極的發展模式。認識這一點十分重要，它啟發我們以多角度的眼光看待周圍的一切，其中包括人們的思想觀點和方法等等，以便不至於去用枯燥的教條去概括絢麗多彩的客觀世界。在這裡破除傳統的物質觀和時空觀至關重要。試想，如果沒有衝破經典力學觀點的理論勇氣，何以會有相對論?如果沒有對相對論的涵蓋範圍發生質疑，何以會有量子力學?同樣地，如果沒有對量子力學闡明的波粒二象性原理進一步發揮和引申，並指出它的局限性，何以會有超微觀理論和超微時空觀?將來的人們也一定會對今天提出的這個理論的某些局限性發生質疑，並創造出新的理論來……。從一定意義上說，這是個永無休止的否定之否定的過程，於是才有科學的發展和人類的進步。因此，要崇拜權威但絕不要迷信權威，要學習傳統但絕不要拜倒在傳統腳下。所以，在科學研究上照樣需要實事求是和解放思想。
對於時空的變化和與其相聯繫的方面，還有許多問題需要進一步研究。我們絕對沒有窮盡真理，而只是剛剛打開了通往真理的大門。對於時空問題的探討，也只是在萬里跋涉中邁出的一小步，有許多問題還要反覆推敲，反覆認識，才能接近真理。
(1)如何認識「負陰抱陽，負陽抱陰」、「陰陽互根」、「陰中有陽，陽中有陰」?從粒子的超光速運動及發生的變化看可作如下說明：其一，當粒子以超光速運動時，結果體積縮小到「無」，空間也扭曲到「無」，它就只能藉助陽性物質世界的空間存在了下來，或者說就和宇宙空間「重疊」在一起了。其二，當粒子以超光速運動時，結果時間停滯，並出現時光倒流，但由於粒子的體積已變成「無」，這樣的時間就只能以虛時間的形式存在，它也只能匯入到宇宙的時間長河中去，並與實時間相比較而存在。其三，當粒子以超光速運動時，質量會變得無限大，但體積卻變得無限小，解決這一對抗性矛盾的唯一辦法是發生粒子「小爆炸」，結果質量轉化為能量，實粒子變為虛粒子，留下的信息便以波的形式存在並匯入到宇宙的天地中去。
(2)虛粒子是陰性物質世界的基本單元。虛粒子並非像史蒂芬·霍金特指的實粒子的鏡像物，或曰反粒子，而是實粒子以超光速運動時的轉化物。由於虛粒子的體積是「無」，它就沒有特定的空間；其質量也轉化為能量，留下的只有以波的形式存在的各種信息(信息團)。既然虛粒子的存在沒有空間了，它的存在就不需要特定的空間，或者說陽性物質世界的空間就是它依存的空間。既然虛粒子的運動起步就是超光速，它本身的時間停滯了或時光倒流了，那麼它的運動就不需要時間。由此也就區別了陰性物質世界和陽性物質世界的不同特點。
(3)這裡說的「虛粒子」、「虛時間」的概念乍聽起來很玄乎，不好理解，但它們確實都是客觀存在的。馬克思當年寫作《資本論》時，分析商品的價值，提出抽象勞動等概念，這些乍聽起來也是很玄乎的，但它們卻是真實存在的，而且是研究政治經濟學時必須建立和運用的概念，否則一切將不可能。如果有人硬要讓我給他拿個虛粒子或虛時間的樣子看，我也只好說馬克思也不可能給你拿個價值的樣子去看，我就更不可能。你甚至將商品砸成粉末，還是找不到一個價值的原子，那麼能說價值就不存在嗎?同樣的道理，你把實粒子砸成粉末，也找不到虛粒子；你把實時間分割成無窮個小段，也找不到虛時間，但是虛粒子和虛時間照樣是客觀存在的。
(4)虛粒子的運動不需要時間，是指因它的運動起步就是超光速，用實時間去計量已沒有什麼意義(實時間變得停滯下來，並出現時光倒流)，只能以虛時間來計量，虛時間作為用虛數(-1的平方根的倍數)測量的時間，適用範圍只能是實時間的停滯和時光的倒流。現代計算工具恐怕還難以完成對虛時間的測量，原因是整個陰性物質世界還尚未被人們科學地認識，這就必定製約著科學的發展。
(5)對於陰性物質世界的特點可以歸納如下：第一，它是與陽性物質世界共生共存，處於對立統一地位的物質世界。第二，它的基本單元是虛粒子。第三，虛粒子攜帶有宇宙的全部信息(信息團)，存在的基本形式是波。第四，虛粒子攜帶的信息(信息團)在內容上的千差萬別，是以波長和頻率的差異反映出來的。第五，虛粒子充滿空間但不佔有空間。第六，虛粒子的運動起步就是超光速。第七，虛粒子的運動是在虛時間中進行的。第八，對於人類來說，每一刻既是生活在陽性物質世界，又是生活在陰性物質世界，只是我們沒有達到科學的或自覺的認識罷了。
(6)粒子如何能夠以超光速的速度運動呢?因為在以這樣的高速度運動時，質量趨向於無窮大，哪裡有這麼大的力量去推動粒子呢?這也是愛因斯坦停止在相對論上不敢再向前跨出一步的思想顧慮。其實，在正常情況下，粒子是不可能以超光速的速度運動的，因此才有穩定的陽性物質世界的基本狀態和秩序。粒子以超光速的速度運動出現在以下幾種情況下：第一，在宇宙大爆炸的一刻。上一個宇宙大擠壓的奇點在對抗性矛盾無法克服時發生了大爆炸，一部分粒子被強大的衝力以超光速的速度向前推進，轉化為虛粒子，形成陰性物質世界；另一部分粒子雖被強大的衝力向前推進，但速度卻低於光速，仍然是實粒子，於是形成陽性物質世界。由於在大爆炸的一刻低於光速被推進的粒子存在著角動量，所以被拋擲出來時是旋轉的。這就解釋了地球以及宇宙天體之所以在轉動，並不是像牛頓說的是被上帝最初踢了一腳，而是因為它一開始就存在著角動量的原因。第二，宇宙天體形成以後，由於恆星的坍縮，形成黑洞，在黑洞里有逃逸出來的超光速的粒子。[1]第三，在實驗室中測量出某些沿隧道穿行的粒子運動得比光速快。第四，某些微波(可以看作虛粒子)運動的速度比光速快，例如我們的思維波可以看作是一種比光速運動得更快的微波。
(7)陽性物質和陰性物質的產生，從根本上說是在宇宙大爆炸的一刻，等量等效地同時產生的，這就有了陽性物質世界和陰性物質世界的區分。此後，陽性物質和陰性物質在一定條件下還不斷轉化，但陽性物質世界的總能效總是等於陰性物質世界的總能效，反之亦然。這也是能量守恆或宇稱守恆的一種表現(當然微觀粒子在弱作用下並不守恆，則是另外一種涵義)。
(8)如何進入陰性物質世界攝取信息和能量，是今後科學研究的一個重大課題。看來第一步先要弄清楚陰性物質世界虛粒子是怎樣以波的形式存在的，它的波有多少種?頻率及波長各是多少等等。我們人腦的本質是什麼也需要深入研究。其實在我看來，人腦只是一個接收與發射和宇宙意識(以波的形式和頻率表現出來)相通的精密儀器，它本身並不產生意識，它只是在提取、選擇和加工從宇宙(或者陰性物質世界)發出的信息而已。由於人腦的思維波總是以超光速的速度運動，那麼我們的大腦就有可能每一刻是它同時又不是它，或者說它總在有和「無」、實和「虛」之間不斷變幻。因為粒子以超光速的速度運動時便以虛粒子的形式存在，更何況思維波—這種虛粒子不斷地在我們的腦細胞之中穿梭呢!只不過因其變幻的速度也是超光速的，我們自身就感覺不到，也無法看見。但是，我相信這一切確實都在發生著。
——摘自拙著《我的宇宙觀——打開宇宙的另一扇門》第一卷
香港天馬出版有限公司出版，2006年1月版
[1]參見史蒂芬·霍金：《霍金講演錄》，杜欣欣、吳忠超譯，湖南科學技術出版社，1995年版第58頁。
來源：(http://blog.sina.com.cn/s/blog_4b9cbf4901000770.html) - 關於時空關係的系列文章（10）_張大軍的博客_新浪博客推薦閱讀：
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