辯證的時空觀

楊升山 楊鳳霞（江蘇南京211100）

毛主席語錄：

你對于那個問題不能解決嗎？ 那末，你就去調查那個問題的現狀和它的歷史吧！ 你完完全全調查明白了，你對那個問題就有解決的辦法了。 一切結論產生于調查情況的末尾。 而不是它的先頭。

偉大導師列寧說：“怎樣去尋找真理呢？怎樣去弄清互相矛盾的意見和論斷呢？ ”

“每有頭腦的人都知道，如果某個問題引起了激烈的斗爭，那么為了確定真理，就不要只看爭論雙方的聲明，而要審查事實和元件，自行考察，看看有無證人的證詞以及這些證詞是否確實”。 ——引自《列寧選集》中文版第457-458 頁

從相對論創立時起，就有了不同的時空概念。什么是時間？什么是空間？時間與空間能不能互換，成了討論的常題。這就必須考察時間與空間概念的來源了。 對于時間與空間的認識，主流界是認為是物質存在與運動的框架的， 既然時間與空間都是物質存在與運動的框架，愛因斯坦把他們合成一體也是順理成章的事情。但是這樣很難解釋空間的重疊與鑲套，比如，一個大貨車上裝了一個集裝箱，在集裝箱內又裝有套著的許多箱子，把這些箱子分別放置，幾乎可以放滿一個大院，可是卻可以裝在容量并不大的貨車上。 可使用空間壓縮來解釋嗎？

我把我對時間與空間的看法叫做辯證的時空觀，本文把時間與空間分別進行討論。

1 首先說說什么是空間

對于時間與空間的論述，科學家們已作過詳盡的論述。 愛因斯坦是從對時空觀的批判上創立他的“狹義相對論”的。 由于運用“狹義相對論”遇到了一些難題，不得不對時空觀重新考查，要考查不妨走遠一些。 時間與空間常常放在一起進行討論，就綜合為時空觀。

自從人類從動物界分離出來以后， 人們在與自然界的斗爭中，從消極地適應環境向能動地改造環境過渡著。 隨著不斷地變革現實，人類逐步積累了對事物越來越多的認識，經過分析比較，逐步建立了科學的理論，并用文字記載下來并傳于后人。 但由于科學的不發達和社會交往的稀少，各地的理論表述方式都不盡相同。 社會的發展促使交換的產生，人們在交往中逐漸統一了認識。翻譯工作之所以能夠進行，就是使代表同一性質的詞語具有同樣價值。 的確，“時間”與“空間”這些名詞是人類強加于自然界的，自然界可以有它們另外的說法。 它們的說法絲毫不影響我們的概念。 如果人們能與自然界進行交流的話，那只要增加一種翻譯就行了。 人類把“時間”、“空間”這些名詞強加于自然界，是人類交流思想的需要，是用語言代替物質的產物。語言一經確立，就給予它確切的含義，使用這些名詞而改變這些名詞的含義是不對的。

人們在實踐中發現，一切物體都有一定的形狀(開始人們只限于對剛性物體的認識)，一切物體都在不斷的變化。(開始只發現一些物體在發生變化，如白天與黑夜的交替，動植物的生老病死，巖石的風化等，包括位置和形狀的變化)。 這些變化有時表現的急驟些，有時表現的緩慢些。 在對事物的認識過程中，開始是把兩物直接地放在一起進行比較的，這種比較方法已不能適應日益增多的需要，迫切需要一個比較的基準，這樣長度單位就首先誕生了，原始的單位當然與現在的單位很不同。 實際上在現在，各國的單位也不完全相同。 比如有英制，公制，市制等不同量制。 但達到目前這一步也是經歷了不斷統一的過程，有時還采用法律強制手段。 如秦朝建國后第一件事就是統一度量衡。 現今世界上逐步使用公制度量衡制度，將來有可能使用宇宙度量衡制度(如果別的星球有高等生物的話)，如果有人把“速度”翻譯成“時間”，而把“時間”翻譯成“速度”或別的什么，只要表示物體同樣的特性，那也沒有什么不可。就像中國和日本都使用有漢字，兩國漢字的表意并不完全相同一樣，但是不能亂用。

在古代，是沒有認識到地球是球形的，放眼看地面像一個平面。長度單位是在地面上比較物體的過程中誕生的。當發現地面不是平面而是曲面以后，長度單位并沒有改變，而把兩地間直線距離用弦長來表示，而把地面的測量結果看成弧長，原因就是長度單位是一個理想化了的一個比較基準。 像眾所周知的那樣，巴黎國際度量衡標準局保管的米達原尺，在氣溫稍有變化時也會發生變化，但仍被人們采用作標準尺，而用一系列系數來反映這些變化。 這是人們進行測量時要用實物作度量工具的，而實物與理想標準之間總是存在差距。 有些人只看到用實物作測量基準，沒想到實物只是理想基準的代用品。

宇宙中萬物是不是處于同一個空間中， 或是各物均有自己的空間，這是與狹義相對論爭論的焦點。宇宙是無窮的，可能還有另外的空間，那待將來去認識。 但能讓我們認識的物體都處于同一個（重疊）空間中。 因為只有同處于一個空間中物體之間才能相互作用，也才能作用于我們的感官，被我們認識。“狹義相對論”關于長度收縮的說法，就是把物體自己的空間收縮，而不影響觀察者的空間。 從運動的相對性考慮，如果以被測物體為參照系，那我們也在運動，我們也會收縮，可我們卻無法覺查到這一點。 為此，有些人引進運動學形狀以與幾何學形狀，說改變的只是運動學形狀。這樣就把唯心主義帶進人們的感覺。因為運動學形狀是不可測度的，只是人們的感覺。

自然界的物質有很多屬性， 其中兩個屬性分別表示他的形態，與不斷變化的特征。[空間]也只是物體形體的線度與他們的延伸的測量。幾何是人們形象的描述物體形態的方法， 至于使用什么幾何體系，完全是個人自愿。在發現地面不是平面，而是地球表面的一部分后，有的人繼續把它當成平面， 有的人使用另外的表示方法表示地面為弧面。這樣就有了不同的幾何體系。我認為。在同一個坐標體系中，坐標軸都應該是平直的。 現在有些幾何體系使用彎曲的坐標軸，而且三個坐標軸的彎曲程度并不相同。 這樣的幾何體系是不能廣泛使用的，只能應用于特定環境中。

2 接著來討論時間

要點：時間一詞來源已久，在經典物理學中，時間與空間是被認為是物質存在與運動的框架的，【沒有時間與空間的運動是不可想象的】就是經典敘述。 既然時間與空間都是框架，那把他們合并成一個也就應該是可行的，愛因斯坦就這樣做了。從愛因斯坦創立相對論后，對時間一詞有了不同的看法，那就只有從人類的認識過程中尋找時間的本來意義了。

時間表示的是物質運動或轉化的過程，計量這個過程使用了周期信號，時鐘是人們制造的周期信號，所以被人們廣泛的利用來計量時間。在現今的國際單位制中，使用光速來計量時間，也是認為光具有波動性，光波也是一種周期信號。當測量者手中拿著原子鐘進行測量時，發射的光的速度的確是一個常數c。

盡管不同的時鐘有不同的振動周期，只要把取樣周期設定為與地球日的周期一致，就可以表示相同的時間。 人們常把時鐘的讀數看成時間。也沒有原則的錯誤。那就要知道，時鐘為什么會有讀數。時鐘不過是人們制造的周期信號發生器與周期取樣器的組合。 時鐘的讀數，就是測量出的周期數與取樣周期數的比值。 本來是沒有量綱的。 當把它作為物體運動比較的基準時，給與了他一個量綱。 使用不同的周期信號就有不同的量綱。 【秒】是使用時鐘進行量度過程時的量綱。 這樣在物理與數學計算中，就可以把它作為自變量來使用了。 把光速作為時間的計量基準， 是倒著使用自變量與因變量的關系的一種做法，但不能推廣應用。 如果把時間看成隨速度變化的量，那么微積分的公式中就不會這樣簡單了，就要把時間當成復合函數才行，要使用復合函數的運算公式了。

關鍵詞匯：時間；周期運動；時鐘

現在來看“時間”一詞，“時間”也是在比較的實踐中逐步產生的。現在世界上時間單位多種多樣，沒有像長度單位那樣保留有逐漸統一的痕跡，但在民間，仍然能找到這樣的痕跡。

現在，還能聽到這樣的語言，“×××走了一袋煙工夫了。 ”“他離開有一頓飯工夫。 ”這里所說的“一頓飯” 、“一袋煙”表示“吃完一頓飯”、“吸完一袋煙”所用的時間。 他們表示的時間雖不確切，但也能使人明白。在中國的古書中記載有以“一炷香”、“三更、五更”等表示時間的術語。就是現在，仍然有年、月、日、時、分、秒、等不同的表示時間的單位。考查這些單位的共性，它們都是可重復的。只不過有些是自然的，有些是人為的。

由于事物內部矛盾運動發展是無限的，人們為了區分事物的矛盾運動，利用可重復出現的信號作為事物發展變化的比較基準。 周期信號就是不斷重復的信號。用自然周期信號比用可復現的人為信號作基準有許多方便之處，又因自然周期信號的周期是有限長的周期，倍增與等分也較容易，記數也很方便，且有天然的周期信號可供使用。自然就被人們采用了。 當然最明顯的周期信號是地球的轉動（當時認為是太陽在行走）。 就有人提議把地球轉一轉定為事物發展變化過程的比較基準，取名為“一日”（即見到太陽一次）。 也有人用類似的方法定月相的周而復始為“一月”，定寒暑的周而復始為“一年”。 因“年”，“月”，“日”，都是時間的單位，繼而出現了年、月、日之間的換算關系。雖然現在公歷的月不表示月相的變化了，只是保留轉化的痕跡。

就拿現在使用的時鐘來說，就有許多種類，比如掛鐘，手表，原子鐘。在機械表盛行的年代，手表還要分快擺與慢擺，這些都使用周期運動來計量時間的，不同之處是取樣的周期數目不同。

有了長度單位和時間單位以后，比較事物的變化過程就容易得多了。 把這兩個單位聯系起來，導出了比較事物變化快慢的物理量—速度。

設立了比較單位后并沒有完全解決問題， 還需要解決度量方法，度量方法的改進和技能的提高，給區分事物帶來了方便，但不能也沒有改變原有基準單位的基本含義。比如，現在采用“原子鐘”來記時，也沒改變時間單位作為比較事物變化過程的基本含義。

“時間”和“空間”的單位名稱又是隨著認識的步步深入而逐漸變更的。 如果仍然把見到太陽一次叫“一日”，天體上的“一日”與地球上的“一日”就不相等。 如月亮上的“一日”就約等于地球上“一日”的27倍，而用“原子鐘”計時就顯不出差別。現在采用“原子鐘”計時以后，在未有證據證明天體上“原子鐘”計時與地球上“原子鐘”計時有不同的情況下，我們只能認為天地間在時間上是無差別的。否則，人們會找到不受所處地位影響的新的計時方法。

在全球導航系統GPS 的建設進程中， 發現衛星上的原子鐘與地面上的原子鐘的時間讀數略有差異，有人就說這是愛因斯坦的相對論效應引起的。 人們做出了很多嘗試，就是改變原子鐘的振動頻率來保持天地的時間進程相同。 其實改變原子鐘的取樣周期數更簡單易行。GPS 的成功運行說明天地間可以有相同的時間計量數值。

從使用原子鐘到現在，不止一次的設置【閏秒】就是證據。

另外，認識事物的主人是人，盡管各種生物各有不同的生物鐘，我們還是可以不看各生物鐘所指的時刻，而用我們手中的尺和鐘來確定被測物體的變化速度。 光速的測定也是如此進行的。 我們不需要知道“光子”的所謂固有壽命，我們就可以測定“光子”的速度了。同樣，測定π 介子、μ 介子等所謂基本粒子的速度也應該是這樣。 就是所謂基本粒子的【固有壽命】，也是與和它相對靜止的原子鐘的原子振動周期進行比較才得到的。

對于周期信號的選擇，并不是一成不變的，不同的情況下就會有不同的基準。

空間表示的是物體形體及其延伸， 測量空間用的基準是直尺；時間表示的是物質變化過程， 測量時間是用周期運動作為比較信號的，數值是物質的變化過程和周期信號比較后的周期記數與設定的取樣周期數的比值。 時鐘只是人類制造的周期信號發生器，時鐘的讀數就是測量出的周期數與取樣周期數的比值，并不是只有時鐘指示的才是時間。

每個物質都有各自的時間和空間，人們為了能夠比較，為了交流，為了區分物質，我們還是要有統一的時間和空間基準。 理論是人創造的，有了文字，人們才能夠廣泛交流，我們用語言來表示物質，但不是語言就是物質，不要弄混了。時間基準與長度基準是人為設定的，只有有了測量基準，才會有數據產生，也才能從很多數據中整理出規律來。但是這些基準又是隨著交流范圍的擴展而不斷變更的，這個可以從各國都有的市值單位看出來。 自從進行國際交往后，就要使用國際單位制了。 有沒有宇宙單位制？ 在進行宇宙交流時也會產生。 在現今的國際單位制中，使用光速來計量時間，也是看中了光具有波動性，波動就也是一種周期信號。 當測量者手中拿著原子鐘進行測量時，發射的光的速度的確是一個常數c。

結論：認識自然界的事物的主要方法是比較，認識物質的運動情況同樣需要比較。運動是有過程的，這個過程被人們稱為時間。量度這個過程是用一個已知的運動作為比較基準的，由于周期運動的周期計數方便，等分與倍增也容易，且有天然的周期信號可以使用，所以就把周期信號作為運動過程的比較工具了。

人們把這個比較基準使用于【一切運動】時，就需要這個基準具有延續性，順序性和連續性。 而且是單調的是不可逆轉的。

物質的運動過程可以中斷，也可以終止，只是用于比較的運動過程不能中斷，不能終止，如果比較信號終止了或中斷了，就可能有沒有比較的部分運動過程，比較的結果就不真實了。

時間表示的是物體運動的過程，人們計量這個過程使用了周期信號作為計量工具，原來是用地球表面上出現一個豎桿的陰影最短時為一個計量單位的，后來發現這個單位有些長，也發現有其它的周期信號也可以做過程的量度工具，這些量度工具間就有了個換算關系。 所以時間不具有唯一性。 如果只為了自己使用不與別人進行交流，你完全可以設定自己使用的時間基準。

當人們把一個周期運動作為所有運動的比較基準時，就具有社會性了。但是，人們并不全部使用統一的時間基準，特別是需要進行保密的情況下，他們就可以制定他們使用的比較基準。 所以時間只有在交流范圍內具有社會性。

對于時間是不是具有絕對性， 那要看與什么信號作為判斷基準了。 事實證明原子鐘在高空時與地面上并不同步，所以原子鐘的時間讀數并不具有絕對性。

在現在的世界上，計量時間的方法是幾種方法同時使用的。 一日一日的計量方法是使用太陽照著地面上的一個豎桿在地面上的陰影長度最短時的次數，一月一月的計量方法（中國的農歷）是計量月亮圓缺的次數， 時鐘的讀數是時鐘的周期是與他使用的取樣周期數的比值。只不過表示相同的物質屬性，他們是可以進行翻譯的。取樣周期數就是翻譯的密碼。

如果只有一種時間的計量方法，也就不會有【閏秒】、【閏月】、【閏年】的出現。 而閏秒、閏月、閏年的出現，是把取樣周期數取整數的結果，而把余數累計后就出現【閏】的現象了。

不同地點的時鐘是不是讀數相同，當然要對鐘，問題是采取什么方法校對時鐘。 如果不在同一位置的兩個時鐘讀數不同，可能有兩種情況：第一種，是他們的振動周期相同，讀數不同，那只要撥一下指針就行了；第二種，是它們的振動周期不同（這里不使用頻率不同，因為頻率中包含有時間因素）， 那就不能單靠撥動指針來使他們的讀數一致了，就需要調整他們的振動周期，也可以調整他們的取樣周期數，后者要簡單一些。

要明白，時鐘盡管有成千上萬種，都是用他們的周期計數與他們使用的取樣周期數來比較后得到時間讀數的。取樣周期數就是一個翻譯密碼。

人們對時間的定義不清楚，討論起問題來各說各有理。 很多情況下都是把時鐘指示的數值看成唯一的時間。 其實時間的數值都是對過程進行量化的結果。

我們日常對會把看到日出一次記為一日， 我國的航天員楊利偉在空中就看到了14 次日出，如果把看到日出一次仍記為一日，就可以說他在空中生活了14 日， 而地面上的人都說他上天只有一日，這不是天上與地面有了不同的時間么？ 所以量化過程使用的比較基準非常重要，使用別的基準就可以避免這個現象。 愛因斯坦所謂的時間的相對性，就是使用了不適當的比較基準（把光的速度作為計量時間的基準）。

3 全文總結

自然界只有物質，這些物質在不斷發生變化（包括相互位置的變化）。人們把物質的形態及其延伸用空間的三維來描述，人們把變化的過程用時間來描述。 時間與空間都人們描述物質的需要設定的。 不是限制物質運動的框架。 這就是我的時空觀。

辯證的時空觀與牛頓時空觀、愛因斯坦的時空觀不同，牛頓與愛因斯坦的時空觀都認為空間是物質運動的框架，只是愛因斯坦認為是空間會隨著物體運動速度的不同會發生不同的彎曲，牛頓時空觀認為空間是平直的。 辯證的時空觀認為，時間與空間不再認為是物質存在與運動的框架，是為了對物質運動量化的需要設定的比較基準。

在物體的形態不隨著時間變化的情況下，就可以簡化為物體與時間兩個坐標。

幾何是人們為了量化物質運動設立的坐標體系，至于使用歐幾里得幾何或是使用非歐幾何，全看交流的范圍與個人的意愿，你也可以創立你的幾何體系，要想進行與別人交流，就需要使用大家認可的幾何體系。

物體的空間可以疊加，交叉，鑲套，包容，時空的框架學說就解釋不了空間為什么能夠疊加、交叉與鑲套。 人們最初也是把物體形態的量度進行推廣后說成空間是框架的形式的。