基于廣義相對論推導得到維計算空間分析功能并佐證時間的性質

莫嫻

摘 要 基于對相對論的研究，作者得到關于一個維度的計算方法。維計算是一種空間計算，它包括了空間分析和數論研究的兩種功能。維計算起源于幾何學研究，依賴于力學理論，具體的將空間想象和理解為由相互垂直的維度組成，以此來分析現實中的世界及宇宙規律。本文重在介紹維計算的空間分析功能，使用該空間分析功能證解析了時間的形狀、方向、位置，并證實了時間是繼空間中的長、寬、高以外的第四個維度;基于時間的前三個特征結論，通過幾何理論的持續推導得到另外兩個關于蟲洞、空間壁的推論。

關鍵詞 相對論 狹義相對論 廣義相對論 時間 動車

中圖分類號：O1;O3 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0745（2021）08-0058-07

1 完整介紹維計算

維計算由空間分析和數論研究組成。空間分析是以幾何學作為基礎的，加入了力學原理，并使用熱學和光學的數據來予以解釋分析過程;數論研究是以數論作為基礎的，重在研究數的結構，通過研究數在力學上的關系聯系實際，來予以解釋研究過程。維計算中的空間分析功能推導了空間的五個形態，包括時間的形狀、時間的方向、時間的位置、蟲洞、空間壁。空間的前三個形態為時間的形狀、方向、位置，文中使用了其他科學家的研究結果來旁證，這些旁證是目前學術上被前沿科學普遍認可的，可以被認為具有絕對的真實率;空間的后兩個形態是蟲洞和空間壁假設，雖然有一些最前沿的科學家在使用太空數據來做佐證探索，但目前尚未得到任何的真實的實證，結論真實率有待進一步論證。維計算的所有空間分析結論都顯示出我們不需要非要研究黑洞，才能夠研究蟲洞和空間壁，蟲洞在空間中的任意一點都是存在的，它為后兩種形態提供了明確和簡便的研究方向。

2 已得到旁證的維計算中空間分析功能部分

2.1 把現實中的空間看成拓撲，三維空間的方向都可簡化整合成為長度、寬度、高度的三個方向，將時間作為第四個維度加入空間的構造中

時間是空間的第四個維度，畫出一個圖形就如圖一所示，空間A的合力與空間B的時間線是垂直的。這是圖中的拆分原理是可以被幾何理論逐漸推導而出的，下文將逐步實現推導過程。

2.2 空間分析理論佐證過程

1.維度的定義：維指的是單向的長，單向指的是某一個未定方向。維計算假設了每一個空間是由維度組成的，維度與維度之間相互垂直。

2.空間的維度假設：設一個空間中有著基礎的三個維度：長、寬、高。由狹義相對論可知：時間是相對的，也是空間的一個變量[1-2]。那么，時間可能本身是一個維度。使用空間分析作假設檢驗，來驗證時間是否為一個維度。

3.原假設：時間是一個維度為真。

4.推導時間的形狀、方向、位置。

（1）推導前提：時間必須嚴格遵守維度定義。由于維計算假設了每一個維度都和其他維度垂直相切，時間作為第四個維度，就必須與原有的長、寬、高這三維度都相切，那么要存在一個怎樣的方向，才能使得該方向和空間中某一點的長、寬、高都相切？

（2）形狀：時間實際可以只與三維度的一個合計方向相切，時間這個方向可以是二維的。由廣義相對論可知：引力可以計算，引力場是時空的扭曲[3-4]。可見，空間可能是與力相關的。在力學理論中，多方向的力可以被合并、一個方向的力也可以根據受力的原因進行角度拆分，以此推導得到維度的方向也應當是可以合并的，這里引用了力學理論。將長、寬、高的三個維度合并后，將簡化成為一個方向的三維空間合力，如圖一中所示，存在一個“三維空間合力”。此時，合力線就可以找到一個與之相切的方向了，這個與空間合力相切的方向將是一個平面。由于平面代表二維，二維在解析幾何中代表乘數，所以可以推導出關于時間的第一個待驗證結論是：時間與長、寬、高的其他單一維度之間可能是乘數關系。這就意味著某一物體的時間只會由于單一方向的加速導致自身時間被壓縮，對于不是隨著這一物體前進的留在原地空間中的其他物體是時間無影響的[5]。所以，由此推導出時間作為第四個維度對其他單項維度來說是一個平面力，如圖二所示。中國農業大學理學院陳奎孚教授在2017年的《為什么時空變換必須是線性的》[6]一文中對時間縮放系數和空間縮放系數已作出了推導。

（3）方向：時間是二維壓力，帶著向同一個點的卷曲。由圖二所示的分析進一步推導，將得到圖形三。原始的長、寬、高的三個維度立體化復原后，長、寬、高就不再是一個聯合的方向，時間的維度也將立體化，時間將變成四面八方的方向，此時與長、寬、高相切的方向將是一個圓球表面，這是時間的模樣，而且這樣的壓力方向向內，帶向內的壓力。假設我們想象存在一個點，這個點可以向所有方向移動，那么和所有方向都相切的方向將會是一個圓球表面，表面是面積，也是二維的，符合上文第（2）點時間形狀的推導。由上文第（2）點時間形狀可知，時間對于單一方向的其他維度是平面力，由幾何學常識可知，要讓一個平面形成一個圓球狀的表面，則這個平面的每一點都必須受到同一個中心點牽引而向內卷曲，此時一個平面才能卷成圓球面，所以可推導出時間不止在單一方向有二維平面力、而且在三維立體上受到來自同一個中心點的牽引，如圖三。關于時間的第二個待驗證結論是：在空間中時間可能呈現為四面八方向中心擠壓的壓力。這就意味著某一物體逆著任何時間線向前的時候，時間物體所經歷的時間就會減少。江蘇海洋大學海洋技術與測繪學院智茵博士、德國斯圖加特斯圖加特大學大地測量研究所尼克·斯尼伍教授在2021年聯合發表的《利用CFD技術對重力場進行建模》[8]一文中關于重力場的圖形是一個圓球表面、同時具有向內的牽引力，重力場重建圖形與圖三中關于時間方向的第二屬性圖形吻合;在已得到復證的平滑的香農球面向基核函數建模中，向基建模軟件包模擬地球重力后建立的模型是一個帶凸起形狀的球形，它通過數據平滑和立體化手法，模擬了地球重力場核心地帶與天體表面形狀所呈現的立體形狀，如圖四所示。

（4）位置。由圖三所示的分析，時間存在一個向內的卷曲引力，則在現實中向內彎曲，并且不在本空間原有的三個維度構造中，由向內的牽引方向可以推導出現實空間中的時間位置存在于每一個點上。所以，關于時間的第三個結論是：時間軸的位置位于空間中的每一個點，向著點內部扭曲，如圖五所示。這就意味著物體引力場的形狀應當與時間軸的形狀吻合。目前許多學術介紹中早已有了關于引力場形狀的圖形研究，如早在2012年的北京師范大學物理學院趙崢教授所作《彎曲的時空——介紹〈廣義相對論基礎〉》[9]一文中有關于廣義相對論的詳細的圖形介紹，引力場模擬圖形與圖五一致;隨后，有2020年中國地質科學院水文地質環境地質研究所劉志明教授所作《超級時空相對論的其他證明》[10]關于水星近日點進動計算等12項最前沿計算研究，對基于《廣義相對論基礎》后續的其他計算公式提出了修正和改進。

2.3 空間分析的現象佐證過程

1.時鐘在動車上減慢了。科學家愛因斯坦提出相對論的歷史背景是研究時鐘的校準問題。在1902年愛因斯坦找到了第一份工作是供職于瑞士專利局作專利員，由于瑞士是當時的鐘表制作大國，專利局有大量的專利申請與鐘表校準相關[11]，他由此通過“光速運動著離開時鐘的人是時間靜止的”這一理想化實驗觀念，推出了最初的狹義相對論，并于1905年6月在《物理學年報》雜志發表。由此，可以直觀的使用手工手表來驗證相對論的正確性。當我們作為大眾，戴著一只手表坐上向著任何方向飛馳的動車，幾個小時之后，當觀察手工手表時間時，手工手表所顯示的時間一定比手機在線校準過的標準當地時間慢。無論我們坐上開往哪個方向的動車，動車在遠程中是走直線路徑、亦或是走蛇形曲線路徑，手工手表的時間都是會減少的。所以，時間的壓力是向著每一個點內部均勻吹的“風”，是空間的“質壁”。我們向著任何方向超速前進，都是在逆著時間的壓力“頂風”向前。

2.月亮的偏轉角。在天文學觀測中，有一個現象是光線在天體附近會彎曲。在1919年恰好有日全食，科學家愛丁頓帶了觀測組到西非的普林西比開展觀測（出自《彎曲的時空——介紹〈廣義相對論基礎〉》文中的介紹[12]），通過日全食拍攝到了日常難以實現的太陽影像，同時在報告中愛丁頓證實了廣義相對論的研究現象：“根據牛頓的理論，光線偏轉角應是0.875”;根據愛因斯坦的理論，光纖偏轉角是1.75”。兩個組觀測到的偏轉角分別是 1.61”和1.98”，實驗觀測支持了愛因斯坦的廣義相對論。”說明光線在經過地球周圍時，不止發生了折射、還發生了彎曲。由于日全食比較少見，且普通人難以觀測，我們換用常常出現的月全食來予以解析。人們平均每年總會看到月全食、有時一年可以看到好幾次月全食，月全食出現的原因是月球剛好運行到地球背面，地球擋住了太陽光在月球的照射。在月全食發生的不長一段時間內，月亮看起來特別小、比一年中的任何時候看著都小。這不是月亮真的離地球太遠，而是光在地球天體附近出現折射和彎曲，正如高度近視眼鏡的折射作用可以讓物體看上去更小的原理是一樣的，折射和彎曲使得發生月全食的月亮看起來顯得特別遠、特別小。

3.世界線的螺旋形狀。另外還有一些現象研究還有世界線的螺旋現象，在不同的天體上時間流速是不同的。由于在太陽上的時間流速較慢，太陽天體附近帶有大量的氫氣體，在時間較慢的情況下，氫光譜會向紅端移動，光被部分壓縮而在光譜上出現紅光較多的現象，所以在日常生活中，人們使用遠景照相機拍攝照片時，遠處的太陽帶紅色的毛邊;而且，由于光線在太空中是由慢時間的天體向著快時間的天體運動的，照射到地球的光線中，總是紅外線的比例更大，所以當人們在太陽光線強的時候拍照時，照片也會偏紅。

4.天體上的時間流速。目前學界將時間流速稱為世界線。但文中提供了一個計算時間流速更明確和簡便的方法，由于時間是點位壓力，那么用壓力來理解時間的快慢。維度計算理解來看待空間是這樣的：維度是單向的長，維度數越大代表單向的壓力越小，時間流速越慢;維度數越小代表單向的壓力越大，時間流速越快。

所以，簡單總結為：點位壓力大，射線傳播就慢，空間中的時間就快;點位壓力小，射線傳播就快，空間中的時間就慢。如果把太陽系設為正三維空間、單向壓力是3×108米/秒;地球的維度數由于速度未滿絕對光速，地球的維度數就小于三維;太陽雖然天體體積大，但是散發能量向外，能量形式是逆著所有時間壓力的，所以太陽的時間流速就比地球慢;月球天地體積小，且沒有空間壓力，幾乎在表面不散發能量，所以月球的時間流速也是比地球慢的;由此理解模式推導，火星的時間流速和地球差不多，比地球慢一點;木星的時間流速比地球快，而且快很多。以上推導和當前國際的空間觀測站通過各類射線來觀測到的星際觀測數據是基本一致的。

5.推導結論：原假設應是成立的。由于將時間作為維度推導得到的結果都與各種現實現象、各類科學研究成果吻合，應認為原假設為真，即時間是一個維度。而且，時間是一個單向上的二維擠壓壓力，還帶著向同一個點的內卷壓力，立體中呈現了三維的維度數，和原有的長度、寬度、高度組成的合并維度舒張度一致，如圖一所示。

本文以上空間分析內容是目前學術領域已經定論和成形的物理研究結果，由于各類學術成果佐證、各類日常現象佐證的真實性，推導結論可以被認為是已得到證實真實性的。

以下將通過空間分析方式，分析兩個目前學術中尚無實證的物理前沿分析：蟲洞、空間壁。

3 未得到旁證的維計算中空間分析功能部分

3.1 時間的完整樣貌分析

如果仔細觀察圖三、圖四和圖五，就會發現一個很奇特的現象，圖三是一個球形，圖四是一個帶尖角的球形，圖五是一個“蔥苗”形，這是存在幾何原理的。在描述時間軸的圖五中，點位上存在來自四面八方的時間壓力，點位內部存在一個時間軸，看上去有些像“蔥苗”，是倒垂的γ形的;在描述時間維度的圖三中，時間維度是一個二維的圓球表面，在描述重力時候還帶著一個尖角，有些像圓球，是幾近閉合的Ω形的。這就引起了一定的思考：一個點位的γ形時間軸的底部，可能通向另一個點位的Ω形時間維度的表面。要理解這樣的幾何思想，我們用到一個日常比喻：務農的人們一定戴過塑編草帽，塑編草帽在正常情況下是碗口形的，頭部向上擺放時像一個倒垂的γ形;如果塑編草帽足夠軟，就可以翻個面，原有的外部翻到里部，成了一個帶尖角的圓球，像是一個幾近閉合的Ω形;原來的草帽頂端成了凸起的球表面，原來的草帽邊緣就相互靠攏和聚合、也是球表面。有一些藝術類的折疊草帽也是這樣的設計。所以，基于這樣的幾何原理啟發，得到了時間的完整路徑，如圖六所示。

3.2 關于時間路徑的理解

由于點位上的時間壓力造成了點位內部通道，如圖六所示，A點到B點之間的路徑就是蟲洞。蟲洞是1916年由奧地利物理學家路德維希·弗萊姆首次提出的概念，1930年由科學家愛因斯坦及其助手納森·羅森在研究引力場方程時所作假設。蟲洞又稱為愛因斯坦—羅森橋，其名稱來源于一個假設場景：對螞蟻爬洞的比喻，在一只螞蟻在一個西瓜表面，從一點爬到另一點需要走一條曲線。但是如果有一條小蟲子在這兩個點之間蛀出一個洞，螞蟻就可以直接通過這個洞從一端到達另一端，這個洞就像一座橋，從內部連接了西瓜表面的兩個點。物理研究在這里開啟了存在點位與點位之間可以位移的可能[13-14]。

不過，與現有的大部分蟲洞研究所提出的條件不同的是，本文并不認同打開蟲洞就必須要實現無限曲率，曲率只要達到一定的數值，就可以即時打開一個點位，做到“穿墻”。實際上，只要順著時間線的方向向點位里走，蟲洞是可以在宇宙的任何一個點上被打開的，是沒有破壞空間壁的。介于目前科學技術還沒有發展到真的打開蟲洞，也尚沒有一個自然現象可以證實蟲洞的推導[15-17]。所以，本文關于時間路徑的蟲洞研究還是屬于最前沿的物理研究[18]，有待進一步實際的論證和實現。

無數點位上的時間線相互交織，形成了時間維度的完整形狀，時間維度就像一塊“布”，在“布”之上有向著各個方向的時間線在作環形“走針”，而在“布”之下有一個點位的時間軸與另一個點位壓力面的環形“走針”，它們共同“編織”成了時間，“布”是時間作為第四個維度的完整形狀。作為時間線完全的作用方向，在“布”之上有著向內的內卷壓力，在“布”之下也應當使得時間軸與其他時間壓力面相通的作用力，以此來作用于蟲洞通道的實現，所以時間“布”之下還有其他的作用力。

3.3 空間壁的位置

1.空間壁分析。如圖六所示，從目前的維計算推導來看，空間中一定存在著空間壁。空間壁就是在不同時間線里的各個空間之間的間隔，空間壁拒絕空間之間的物體相互干擾。由于空間壁是存在不同時間線的各個空間之間的間隔，所以空間壁是難以被穿過的。空間壁理論類似于目前物理學界正在廣為研究的宇宙監督假設[19-20]，宇宙監督理論假設是在科學家們觀測黑洞時，發現了存在一種保護機制使得黑洞未能影響無限遠的外空，這就出現了一個假設，該假設認為宇宙存在著一些監督規則可以避免黑洞破壞宇宙，目前假設還是一個推導前提，沒有詳細計算式。與空間壁理論不同的是，宇宙監督假設只是為了證實黑洞中有曲率無限的奇點存在，從而為奇點理論制造的一個假設條件。空間壁的推導結果則不同，它擴大了宇宙監督假設的范圍。空間壁的假設是不限于黑洞的，而是假設了整個宇宙都有空間壁，我們在任何點位上進入時間軸內，都會遇到空間壁。黑洞只是揉卷了空間“布”，使得黑洞中的能量通過一個特殊通道傳輸到宇宙另一端，還不能確定黑洞走的是不是蟲洞通道。黑洞只是時間“布”上的一個“扭花”，研究黑洞理論也還只是在研究時間“布”，空間壁不是時間“布”的研究，是比時間“布”更下一層的。空間壁理論可以理解為時間線不同的空間，A空間的人活在1990年，他們無法穿過空間壁去到B空間中遇到活在1820年的人，更無法穿過空間壁去到C空間遇到活在石器時代的人。

2.空間壁解析。用一個比喻來加深理解，如圖六所示，時間線就像空間壁上附著的一塊“布”，時間線通過點位之間的一個個上下“圓針”“花式”走法，把空間緊密連接起來。時間與空間的關系，在“布”之上有關，在“布”之下又無關。我們在“布”的表面向前行駛，實際都是在逆著每一個點位的時間線向前。所以在“布”以上的現實空間里，我們往任何方向超速前進，人們經歷的時間都會縮短;單一方向的超速前進，只是在很短距離內揉皺了這塊“布”，但是對“布”以下的時間軸是沒有影響的。空間壁就像“布”之下的一塊“硬紙板”，位上的時間軸根植于空間壁，人們再怎么在“布”的上方前進，也最多不過是拉扯了時間軸，即使時間軸斷了、空間里出現了一些“布”扭成旋渦一般的彎曲，即時這層“布”揉成一團，對更下一層的空間壁也毫無影響，空間壁不允許一個空間的坍塌去影響其他空間的正常運轉。所以從“布”以下的角度看，只要沒有時間軸里沒有物質或能量，時間軸就是紋絲不動的，時間軸就和空間就是無關的，科學家牛頓關于時間和空間無關的推導就是對的;從“布”以上的角度來說，時間隨著速度的增加而壓力減少了，向前超速運動的物體時間確實是減少了，那么時間和空間就又是有關的，那么科學家愛因斯坦關于時間和空間有關的推導就是對的。所以，以上兩者都對又都不對。受到時代的制約，兩位科學家在那個時代是都對的，但實際都只對了各一半。

3.蟲洞通道和空間壁是互為論證的，一方存在，另一方才會存在。通過圖六可以看到，一個空間點位的γ形底部，可以通向另一個空間點位的Ω形周邊，兩者是相通的。但從A點到B點的路徑，就必須從A點進入，并向著空間壁俯沖，隨著空間壁的斥力反彈，才可以從B點出來，兩者的距離和俯沖力度有關，向著空間壁的俯沖力度越大，點位位移越遠。如果空間壁不存在，一個物體就在第四個維度上就找不到空間的作用力，就無法從A點到B點;空間壁的存在就關系到蟲洞理論的正確性，只有空間壁存在，蟲洞通道才存在。

所以，蟲洞通道與空間壁是一對互生關系，兩者互為彼此論證，假設蟲洞通道存在，就必須有空間壁存在;假設空間壁存在，就必然有蟲洞通道存在。

4 一個基于空間分析功能的現實應用設計

由于時間的本質實際是一種能量流動的時侯在周圍環境所產生的壓力值，也是空間的質壁。那么，時間就可以通過乘除、拆分進行初步的計算。在近期，希臘雅典科學院的科斯塔斯·戴安納斯院士等科學家根據NASA發射到土星的探測器所返回的數據[21]，確認了太陽系是一個明確存在運行軌跡的小型星群，太陽前進會產生彗星一般的焰尾，其他繞日行星則受到太陽的牽引螺旋前進。受到以上研究的啟發，作者延展出了一個實用的設計——射線回收盒。

因為射線在天體周圍可以被折射，太陽系磁場的形狀實際像是一個“有核的蘋果”。根據這樣的外觀，作者設計了一個可行的射線回收設備圖，對于被核輻射污染的環境可能非常實用。該裝置是一個內循環的環繞桶裝設計，內部結構類似于一個小型的太陽系磁場，外部陳列結構類似于整齊排放的疊桶。

如圖七所示，該設計是一個使用可以隔絕或吸收輻射材質的金屬材料做成的桶，桶中有一個圓柱形發動裝置。當該模型設計的桶發動時，首先要從上空吸入空氣或者水，關閉上方開口后，圓柱形發動裝置促使桶中的空氣或者水在桶內快速循環，空氣或水中的放射性物質會加速進入桶內壁的隔絕輻射材料中，當循環到一定時間后，如果在桶中測試到的輻射含量減少了，再從桶底部的部位循環到別的干凈的桶。重復以上循環操作，直到空氣或水中的輻射物質含量可以被自然的消化和接受，在達到生物可承受的最低輻射量時，才能釋放氣體或者水。當桶中的金屬材質內壁所含的輻射物質足夠多的時候，應及時更換桶。該設計的原理是通過加速桶內的流動速度，給桶內增加維度，以使得空氣中的放射性物質加速被吸附的過程，進入桶內壁中被保存。

5 關于暗物質的一些猜測

在宇宙中，物體運動也存在著阻力。給一個物體推力，即使力量很大，實際運動的慣性也很小、慣性距離也很短，是什么導致了宇宙中物體的運動不夠“絲滑”呢？運動阻力早已被科學家牛頓發現，阻力就是宇宙中的答案。但是，宇宙中由于氣體微少，實際是不能得到較大的運動慣性的，太空中的物體運動困難的原因一部分來自慣性太小，另一部分來自能量線束縛。在宇宙中站立和行走時，需要借助被能量線束縛的更大的物體來固定自身的位置。所以，我們無法檢測到的暗物質可能就是黑洞或者其他天體噴射而出的能量線。能量線的形態和速度可能是高于光速的，我們檢測不到它[22-23]。它的形狀可能是近似于一個個的內卷圓圈，在太空中物體的運動是被宇宙中的一些能量線阻擋住了，每一個物體都像被包裹在一個網狀線中。在沒有物體的地方，一些稀疏的能量線形狀像水紋，有彎曲的地方，有內卷或外擴，一層一層，如希臘字母?形，形成運動的阻力;在有物體的地方，能量線像古代包裹著喜慶紅雞蛋的小漁網，在物理的周圍的能量線是兩頭窄、中間寬的，使物體動彈不得，而如果一個物體不夠堅硬，它就會被能量線壓扁。例如，我們將一個空的鋁盒放入太空，慢慢地就會被壓扁。能量線也可以稱為“能量波”。

根據這樣的理解，作者認為，在宇宙中航行，實際也是一個黑暗的“大海”，我們在太空中最節約時間和燃料的路線走法，是可以參照大洋航行路線的。能夠快速到達各個天體的路徑應是順著能量線的形狀遨游，就像在海洋中利用洋流和風的方向節省行駛燃料一樣，天體所產生的引力就是“風向”，宇宙中的能量線流動就是“洋流”，甚至可以隨著大型天體前進，或者借助尾隨彗星的力量高速到達其他地方。

6 對于維計算的空間分析功能推導結論

維計算的空間分析功能從一個新穎的幾何角度拆解了時間的性質。

首先，時間是空間的第四個維度，它是點位上的二維壓力曲面，所以它與傳統的長、寬、高的三個維度是乘數關系;其次，時間還有一個向點位內卷曲的力，使得它與在點位內是一個時間軸狀態，成為一條線;再次，一個點位內的時間軸與另一個點位的時間壓力表面是相通的，這是時間通道，也叫蟲洞;最后，時間線組成的第四個維度之下還有一個空間壁，也就是類似于宇宙監督假設的空間隔絕。

維度計算的優點是為人們提供了一種簡單易懂的幾何和物理方法，人們使用維計算的空間分析功能也同樣得可以得到線性相對研究結論、引力場圖形、時間的點性位置結論，和目前所有最新的物理學研究結果都是殊途同歸的。但維計算比其他的許多物理研究成果都更簡潔，它運用了科普的解釋方法，使得它運用的基礎幾何原理非常淺、對普通人群來說理解界面特別友好，人們非常容易通過維計算的空間分析來理解空間。

維計算的空間分析從理論上證實了廣義相對論的正確、又從幾何學角度將時間要素研究向前推進了一小步。

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