科學解讀：什麼是時間？什麼是空間？它們的本質是什麼？
本文將從相對論和量子論的角度，去解讀時間和空間的本質所在。
時間的本質
最簡單的理解，時間是用來描述變化的計量，沒有變化就沒有時間了。
試想，如果人類不再衰老，季節不再更迭，地球不再公轉自轉，那麼時間還會存在嗎？我們還能感知到時間嗎？時間還有意義嗎？那時，你手錶上轉動的指針和跳動的字元，到底是在記錄什麼呢？
事實上，時間的發明和存在，就是為了記錄或是描述某種變化的。地球的自轉變化產生了一天，公轉變化產生了一年，（在地球上觀察）太陽的周期變化產生了陽曆，月亮的周期變化產生了陰曆，人體的衰老變化產生了年齡。
而時間的基礎單位——秒，最初是由秒擺的運動變化來計量的，後來是地球的自轉變化來計量的，然後是地球公轉變化來計量的，最後是原子結構的輻射周期變化來計量的（銫133原子輻射電磁波的周期倍數）。
可見，如果宇宙全部的一切——包括從微觀到宏觀，都靜止不動了，那麼變化就不存在了，隨之時間也就不存在了——同時也失去了計時的手段和意義了。
而如果想要一切都靜止不動，就需要微觀粒子停止運動，但又因為海森堡不確定性原理指出——無法同時精確的獲得粒子的位置和動量。那麼，粒子絕對靜止，動量為零，位置確定，這就與不確定性原理相矛盾了，所以粒子無法靜止不動。
這個不確定性原理，在量子論中，是指粒子內在的秉性，既波粒二象性。我們可以有兩種方式來理解：第一種，確定就需要觀測，而觀測本身會影響觀測結果，導致不確定。第二種，粒子的狀態呈現一種概率（由波函數描述），是粒子固有的秉性，其精確性受到了更為深刻和本質的限制。（微觀世界：不確定性、波粒二象性、量子糾纏與觀測的本質）
需要注意的是，不確定性原理不是人類的創造或定義，而是粒子的客觀秉性，其代表著粒子的客觀事實。並且，不是粒子無法靜止，才得出了不確定性原理，而是不確定性原理，可以推理出粒子無法靜止。因為，如果沒有發現不確定性原理，我們就不能確定粒子無法靜止，是科技水平的限制（暫時無法做到），還是存在根本性的客觀制約（永遠無法做到）。
而從另一個角度來看，物質的溫度取決於其內部原子、分子等粒子的動能。如果粒子停止運動，其動能就低到了量子力學的最低點，此時物質即達到絕對零度。然而，根據熱力學第三定律，絕對零度永遠無法達到，只可無限逼近。所以粒子無法靜止不動。
熱力學第三定律，這是一個實驗結果歸納出的結論。來自普朗克的表述是：當絕對溫度趨於零時，固體和液體的熵值也趨於零。後來，能斯特又將這一規律表述為：絕對零度不可能達到原理，即不可能使一個物體冷卻到絕對溫度的零度。
那麼，如果微觀粒子無法停止變化，就表明時間是必須存在的，而微觀粒子的變化，就可以用量子態來計數（計量或表示）。
在量子力學中，量子態——是由一組量子數所確定的微觀狀態；量子數——是表徵微觀粒子運動狀態和性質的一些特定數字；而量子——是最小化不可分割的基本個體；量子化——就是存在非連續，呈現離散數值的量子個體。
量子態的作用，就是確定並描述了，微觀粒子的運動狀態，其中有一系列的量子數，包括了主量子數、角量子數、磁量子數和自旋量子數四種，而每種量子數又都是一組，描述粒子非連續運動狀態下，不同性質的數值。
值得注意的是，泡利不相容原理（Pauli Exclusion Principle）指出，在費米子組成的系統中，不能有兩個或兩個以上的粒子處於完全相同的量子態。其中，費米子是自旋為半整數（也是半奇數）的粒子，比如夸克和輕子，但不包括光子（自旋為1）。
這意味著，有些粒子的量子態是不能重複的，那麼由這些粒子構成的物質，其量子態疊加的變化就是可計數的——也就是存在時間；還有些粒子——比如光子，其量子態是可以重複的，那麼由這些粒子構成的物質，其量子態疊加的變化是不可計數的——也就是不存在時間。
就如光子，速度為光速，有動量、能量和動質量，但沒有靜質量，其時間被認為是靜止的——也可以理解為它的時間不存在。因為光子的量子態計數不存在，從而沒有了某種「變化」，表現出的就是時間靜止——始終不變。可見，時間所對應的變化，並不一定就是速度或是位置的變化，而是量子態計數的變化。
至於，超越光速產生時間倒流（時間變成虛數，在數軸旋轉了180度），這只是數學上的對稱性（有正就有負），所形成的方程求解，並不一定對應著物理上的客觀存在。而在現實中，也沒有任何有質量的物體，可以抵達或是超越光速。（有一種假想中的粒子，一直處在超光速運動的狀態，稱之為——快子。快子的存在，並不違背狹義相對論的設定，只是目前並沒有發現其存在的證據。）
所以，從微觀角度來看，量子態計數所描述的微觀變化，就是變化的終極本質，也就是時間的終極本質——代表著時間計數器滴答滴答的最終來源。
而從宏觀來看，相對論認為時間、空間、物質三者不能分開解釋，它們是宇宙的基本結構。從某種角度來說，時間是依附在物質變化上的，必然不能獨立存在。
可見，是微觀粒子的變化，積累形成了宏觀物質的變化，最終讓時間從微觀到宏觀，連續而統一的存在。
然而，還有觀點認為，時間並不是連續的，而是量子化的。因為微觀粒子能量變化的非連續性，會讓時間也一起變的非連續，即存在一個最小的時間單位——就是普朗克時間（h/c，普朗克長度/光速），為 1E－43秒（10-43秒)。
但這不重要，所有對時間不同角度的描述，最終都會落實到變化上——時間是用來描述變化的計量，沒有變化就沒有時間了。
另外，在宏觀上統計上，物質的變化是有方向的，即是宇宙熵增無序的方向，也就是質量轉變成能量的方向（質能方程）。這也就意味著，時間也是存在方向的，即時間的變化指向了——熵增無序和質能轉換。
由此也可見，光子沒有靜質量，代表著時間變化的終點，所以光子的時間靜止，不再變化。
空間的本質
因為有了物質，物質變化的呈現就是空間，比如長寬高、位置差、大小方向等，都是隨著物質變化所展現出來的——結構屬性。
試想，在宇宙大爆炸之初的奇點處，物質還沒有開始變化，時間是不存在的，同樣空間也是不存在的，甚至連我們已知的一切物理定律都是失效的。所以，我們沒辦法討論在大爆炸的奇點處，或是之前，都是什麼或是發生了什麼。（宇宙的奧秘：遞歸、分形、循環）
但由此可見，時間和空間都依附於物質的變化，並構成了緊密聯繫不可分割的時空。那麼，物質變化所產生的互相作用，和所形成的特性，也最終會體現在時間和空間——也就是時空之上。
而通常，我們所謂的空間感，最主要來源就是空，並且曾經人們覺得真空是沒有任何物質的。但沒有物質，又怎麼會有空間呢？後來，量子場論認為真空——並不是沒有任何物質，而是充滿了場和能量的。
其中，場是一種存在於時空之中，看不見摸不著但確實存在的物質，比如引力場、電磁場、夸克場、電子場、中微子場、光子場、希格斯場，量子場等等，都具有客觀存在的可觀測效應。並且，場就是物質變化的範圍，能夠被量子化激發，產生能量和動量，以及與微觀粒子發生互相作用。
那麼，真空中的場，其實是處在了能量最低的狀態，也就處在了絕對零度。這時，場中的虛粒子，其能量為零、動量為零，但又因為不確定性原理——動量為零，位置就會不確定，所以虛粒子就會表現出隨機的振動，從而無法獲得其精確位置。這時候虛粒子的振動，就是零點振動，獲得能量就是真空零點能，而零點能就是量子真空的能量——也就是真空的能量。（微觀世界：不確定性、波粒二象性、量子糾纏與觀測的本質）
虛粒子，可以用來描述承載力的粒子，包括引力子（承載引力）、膠子（承載強力）、光子（承載電磁力）、和玻色子（承載弱力）。相對於實粒子，其無法直接觀測到，但存在可觀測效應，即卡西米爾效應。
卡西米爾效應，是指真空中兩片中性（不帶電）的金屬箔，在距離非常非常小的時候，會出現互相的吸力——也就是卡什米爾力，這在經典理論中是不會出現的現象。而產生這種吸力的原因，就是在金屬箔之間的距離，小於真空中虛粒子的波長時（波粒二象性），虛粒子就無法存在於金屬箔之間，從而金屬箔外的虛粒子就會迫使金屬箔相互靠攏。絕對零度，是熱力學的最低溫度，是粒子動能低到量子力學最低點時物質的溫度——不能再低。除非構成物質的粒子完全沒有振動，且體積為零。所以，絕對零度是僅存於理論的下限值。
可見，真空的確並不是空的，裡面充滿了場和能量。而事實上，宇宙中沒有什麼地方是「空」的，因為物質無處不在，並且也只有物質存在，才會有空間的存在，物質變化的呈現就是空間。
而時空與物質是不能夠分割開來看待的，它們就像是一個統一的整體，是一個共同事物的本質，所呈現的不同表象。
由此可以想像，如果物質可以彎曲，那麼時空也就可以彎曲。
在廣義相對論中，愛因斯坦認為時空與物質不可分割，接著光必須在時空中傳播，並且光子沒有靜質量，就不會受到引力的作用，那麼如果光彎曲了，就必定是其路徑彎曲了——也就是時空彎曲了。
事實上，光在通過強引力場附近時會發生彎曲，這就是廣義相對論的重要預言之一。其原理就是，引力質量讓時空彎曲，從而讓光的路徑彎曲。
那麼最終，光路徑的「彎曲效應」早已經被實驗所證實——比如，遙遠恆星的光線，經過太陽時會產生偏折。
場與以太
曾經人們認為宇宙空間中，充滿了一種看不見摸不著的空間介質，稱之為以太。後來，愛因斯坦在狹義相對論中否定的了以太的存在，當然科學實驗也一直未能找到以太存在的證據。
再後來，愛因斯坦的廣義相對論不斷地被驗證正確，可以解釋越來越多的實驗現象，此時愛因斯坦坦言：廣義相對論更像是一種場論。
而與此同時，量子場論在微觀，已經逐漸構建出了自己的各種場，並試圖兼容引力場，形成一個可以解釋萬物的——大統一理論（Grand Unified Theories，GUTs），但目前量子場論兼容引力場仍未有結果。
可在此，我們發現場與以太，兩者模型中所描述的——都是空間中充滿一種「不可見」的物質。只不過以太受制於時代的局限性——認為這種不可見物質是實粒子，而在場中——這種不可見的物質被證明是虛粒子。
那麼，我們是否可以認為，物質所形成的空間模型，必然是充滿了「物質」的，而場就是一種虛以太所形成的「濃湯」。
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