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宇宙时空本质初揭

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dirtysea 发表于 2006-8-12 21:32:04 | 显示全部楼层 |阅读模式
宇宙, 这个巨大的符号从古至今吸引了多少思想家、哲学家、科学家为之奋斗, 然而又有几人能领悟其深刻内涵呢?就是牛顿和爱因斯坦这样的科学泰斗穷尽毕生的精力也未能洞晓里面的全部奥秘。
谈到宇宙,人们就有无穷无尽的话题,首先有人就要问这个名称从何而来,有什么含义?在这里告诉大家,它源于中国古籍《淮南子》, 书中说“上下四方谓之宇,古往今来谓之宙”。这和佛经上说的“过去现在未来名世, 东南西北四维名界” 同是一个意思。由此可知,宇宙就是由时间和空间组成的,是时空的合称,因而宇宙包罗了一切。对于时空,人们早已司空见惯,我们都知道,空间是我们生存的处所,时间随着日月星辰的运行和万物的生灭一去不复返,正是这看似平常的时空,却使大多数的科学家和哲学家捉摸不透,难以把握其真实内涵。纵观世界科学史每一次重大科技成就的取得都伴随着时空观念上的革新,当今科学和哲学上的最大谜题之一就是时空之谜! “不识庐山真面目,只缘身在此山中”,那么就让我们共同去揭开时空那一层神秘的面纱吧!
时间概论
  “绝对的真实的数学时间,就其本质而言是永远均匀地流逝着,与任何外界无关”。这是经典力学的奠基人牛顿对时间下的定义。有人说:“时间是大自然使万物免于同一瞬间发生的手段”,否则世界将不堪设想,大哲学家笛卡尔说:“心灵是一种不占任何空间的,不断流动着的东西,即时间”。现代科学家认为“时间是空间的运动过程。”没有空间,时间将不复存在。真是仁者见仁,智者见智。究竟时间是什么呢?这还得从遥远的古代说起。
早期的人类为测定时间首先他们根据天体的运行变化,从大的方向制定了各种历法,同时为把一天划分为更小的单位以便知道什么时候该干什么,在计时仪未发明以前,每天从头顶越过的太阳理所当然的就成了人类最早的时钟,后来人们把一根棍棒插在地上用阳光投射的影子来计时,这就是原始的晷仪。公元十一世纪,中国宋代天文学家苏颂制造了一个庞大而奇妙的水运仪象台,这就是世界上第一台水力机械钟。在西方,机械钟表制造业发展迅速,最早的机械钟之一是十三世纪为英国的一座寺院制造的。十六世纪的意大利,伽利略曾仔细地观察过比萨教堂的一盏刚刚点燃来回摆动的油灯,他用自已的脉搏计算后发现,无论油灯的摆幅有多大,每次摆动所需的时间都一样,他由此发明了钟摆。七十年后,荷兰科学家惠更斯制造成了第一架摆钟,开创了精确计时的新计元。
  在人们的日常生活中并不需要精确计时,然而科学技术行业却需要精确的时间,若用人造成卫星来确定轮船和飞机的航行位置,则需要时间信号的精度为百万分之一秒(微秒),发射航天飞机则精确到十亿分之一秒。物理学家在追踪原子内部运动时的计时单位是微微秒(万亿分之一秒),甚至飞秒(微微秒的千分之一)。设在科罗拉多州布尔德尔实验室的原子钟,称作NBS-6铯原子钟,是美国最准确的原子钟,精度为每三十万年差一秒,科学家们不断地努力用最先进的技术去接近那永恒的匀速流动着的真实时间,但这是永运也办不到的,尽管时间有无限可分的性质。
  从时钟的发展和使用来看,人们都把时间看作滔滔不绝的江河永不回头,现代人不可能看到过去的事物,也不可能看到未来的事物,但是科学的发展使我们认识到一个发人深思的道理就是常人眼中所看到的永远是过去的东西,比如在地球上看到的太阳是八分钟以前的太阳,这是因为太阳发射的光子需要经过八分钟才能到达地球表面,在晴朗的夜晚,我们遥望星空,当满天繁星到达我们的眼睛时,却不知看到的大多数都是上万年或亿万年前的星光,有些是早已消失的天体发出的。天文学家借助最先进的仪器设备,通过观测遥远星系的光计算出各星系彼此飞离的速度,便能确定可视宇宙中所有物体诞生的年代。四十年代我国科学工作者尤智表教授就提出过一个设想,假使我们乘坐一架速率超过光速数倍的飞机向太空飞去就可以追着以前地球上所做种种事物发出的光线,因此可以看到清明元宋唐以至汉周各代的人物还在搬演着历史上的故事。不过这些科学成果的取得还不能说明我们可以让时间逆转而回到过去,只能说明人们可以通过过去遗留下来的物质信息,间接地了解曾经发生过的事物。
  相对论的创立给我们对时间的把握带来了一线希望,相对论认为时间具有相对性,并非绝对地匀速流动,比如一个时钟由一个与它作相对运动的人来观察时就比由与它相对静止的人来观察时走的慢些,并且不仅时钟如此,自然界一切生长变化的过程(包括生物钟,如心跳的频率)也是如此,就是说时间在运动中会变慢,速度越快,时间过得越慢,当运动速度达到光速时,时间的变慢就到了极限,尽管相对论打破了关于时间的传统观念,可是爱因斯坦把光速规定为物质运动的最高速度,那么我们永远也无法回到过去,只有顺着时间的唯一箭头,任青春年华似水流逝,任世间万物生灭不停。然而,已经有无畏的探索者提出,物质不仅可以达到光速,而且可以超光速,原子弹的爆炸不是已经证明了微量的物质可以变成巨大的能量了吗?既然物质变成了能量,它的运动速度当是光速了。天文学家也发现了可见宇宙中的一些天体逃离我们的速度已经超过了光速,发生在世界各地的一些落入时间隧道的不明事件也间接证明了超光速的存在,不过这些现象毕竟是难以重复的个别特例,仅以局部的特例来证明超光速的普遍存在并能造成时光倒转,还不足以服众,最具说服力的就是思维超光速了,思维的伸缩性是人所共知的,比如,人能在瞬间回想起几十年前发生的事,迅速判断熟悉的人和物品,做超高速的心算,对未来发生的事物有预见性,可以思考远在天边近在眼前的任何事情,甚至进行无穷无尽的遐想,将古今中外汇于当前,如天马行空,似疾风闪电,前念未灭,后念已生,在人的想象空间里,过去并未过去,未来已经到来。现代物理学认为,当时间量进入10的负34次方秒,长度量进入10的负44次方米的领域,物质的变化就分不出过去未来现在的差别了。按照辩证唯物主义的观点,精神活动的实质也是物质的运动,就连幻觉也是物质运动变化的现象,再由相对论就不难得出,人脑中物质的运动速度远远超过了光速,由此可知,精神这种微妙的物质在人类心灵世界的时间长河里自由穿梭早已成为事实。
  说到这里,有人或许已经明白了时间是什么,可能有的人却越来越糊涂,我们也该露底了,从前述内容可以看出,时间既是客观物质的存在形式,又是主观精神的产物,既是绝对的,又是相对的,对于无穷的总体宇宙来说,只有一个绝对时间,它无始无终,永远均匀地朝着一个方向流逝着,与任何事物无关。可能有人会问,这不是又回到了牛顿的机械时间上了吗?我们说这不是简单的重复,而是对真理的再认识,如果没有绝对时间就无法描述整个宇宙在同一时刻的状态,也无法判断万事万物发生的先后顺序,以此为标准时间,所谓的时间逆转和超前,实际上是物质运动现象的改变,变的只是局部的相对时间,绝对时间的性质一点没变。试问有谁能有回天之力,将无穷宇宙中万事万物发展变化的顺序随意改变呢?对于宇宙中的各个子系统(指具体事物和人类个体)来说,有无数的相对时间,它是有始有终的,可快可慢,甚至逆转或超前,并有无穷多个变化发展方向,各子系统中时间的变化与客观物质和主观精神息息相关,相对时间的变化是由一种精微物质引起的,这种物质既在万物之外,又在万物之中,在一定的条件下,它和万物可以相互转化,这就是理论界所说的时间变物质,物质变时间。
  综上所述,时间是客观和主观的统一,是绝对与相对的统一,是无限与有限的统一,是简单与复杂的统一,是变与不变的统一…… 全面的说法,时间既是时间,又不是时间,究其本质,时间就是时间,不是空间,也不是物质。

什么是时间?
头脑可以离开"年月日时分秒"等度量衡去想象或经验"时间"吗?
例如一只手表,假如没有刻度和秒针的话
还可以靠时针和分针看得出什么时间
假如没有分针只有时针的话
就只能揣测
假如连时针也没有
又没有日升月落等客观现象可以比较
那如何知道时间是什么?
况且地球的时间(一日24小时)也不是绝对
假如自转速度加快/减慢的话就不再是每日24小时.
假如公转速度加快/减慢的话就不再是每一年365.25日.

头脑可以知道某一刻是什么时间(例如 12:07:43 10/07/2005)
但知道"是什么时间"并不等如知道"时间是什么"!

只要有计时器和懂得看时间
要知"是什么时间"不难
但问题不是"是什么时间"
而是"时间是什么"?

例如误吃了曼陀罗(Datura)之后
一个人看起来虽然清醒
但意识会变得像发梦一般
对外界一切视若无睹听若罔闻
严重的可能出现幻视幻听,意识模糊,哭笑无常等等现象.

曾经有人误吃曼陀罗后
整天呆坐在一个闹钟前面"倾诉心曲"
那个闹钟和它所代表的时间
在这种意识状态下已经毫无关系
就像发梦时没有名相观念一样
由于曼陀罗中所含抗乙醯胆碱的作用
令头脑完全失去记忆和联想的能力
故此即使十分口渴
眼前明明摆著一杯水
也只看到有些"东西"在前面
却认不出那"东西"是一杯水
由于不知道那"东西"是杯水
故此即使十分口渴
也不懂得拿那杯水来喝!

可见一个"正常人"
假若失去记忆联想的能力
就会像老人痴呆或中风者一般
完全失去对外界一切的认知和识别
明明眼前有一杯水
而且十分口渴
也不懂得拿那"杯水"来饮.

佛经所言"色即是空,空即是色"莫过于此!

三磅脑浆,一个宇宙.
当离开了头脑意识之后
对一个深度睡眠或昏迷的植物人
一切时间空间人物事件是什么?

没有意识,如何知道有这个世界(宇宙)的存在?

没有世界(宇宙)的存在,又如何孕育演化出生命意识?

整个宇宙的进化为的是什么?

修真为的又是什么?

当晚上看到无边无际深蓝的夜空
一点点几乎看不见的星光在闪烁
您我可知道那一点光源可能来自
亿万光年以外一群比太阳系要大千万倍的星系?
您我可知道那一个星系可能
亿万年前已经在最后的爆炸中消失
而它的光芒经过了漫长的亿万光年的时空
刚好到现在这一刻
偶然的落进您我的瞳孔中?

三磅脑浆,一个宇宙.

整个宇宙是多么神奇?!
而那三磅灰质所演化出来的意识又是多么神奇?

寄浮游于天地,渺沧海之一粟.
生命虽然短暂
但能够于有生之年
通过那三磅脑浆
看到整个空洞无涯的宇宙
惊叹那造物的鬼斧神工
也实在不枉此生!!!

爱因斯坦曾经说过
一个面对著整个宇宙而从不感觉到神奇的人
可以说是生不尤死.

只可惜多数人的意识和注意力
只局限于他头脑所幻映出来的世界
将自己那"知情意"的虚拟三度空间
当成了整个无边无际的宇宙
终其一生营营役役
每一天都只是生活在他自己的内心世界中
寸步不出"闺门"
即使偶尔看到窗外的星星月亮
也不觉得有什么希奇!

一样米养百样人.
这个世界真是无奇不有.
有极端自闭的烦人
有无自无它的真人

人人人.... 佛佛佛....

将佛这个字拆开就是弗人(非人 Impersonal)!!!
弗 + 人 = 佛
Not + Personal = Impersonal

天地不仁,以万物为刍狗.
宇宙一切都可以说是有佛性无人性.
佛性的意思就是弗人,亦即没有"一个人"!
所谓"人"只不过是头脑所幻生出来的一种名相观念.
离开那三磅脑浆和意识,
还有什么宇宙?
还有什么世界?
还有什么人我相?

法喜无我,真水无香.

试想一想,当归真了道之后,
当"您我"像一滴水一般
融汇失散到整个意识的汪洋大海
融汇失散到整个觉性空间
融汇失散到整个无边无际的时空宇宙
那一种无自无它一切即一的大悲大喜
实非笔墨可以形容!

浮生事,苦海舟.
人身难得,生而为人却不事修真,实在枉生人世!

[转帖] 超对称性和超弦理论

一般的广义相对论教材中总会有一个章节介绍量子引力,但也总会强调,现今还没有完备和自洽的关于引力的量子理论。流行的模型中,当构造引力子的Hamilton量时,人为地附加些规范变换得到Lorentz不变的跃迁几率后,却发现动量空间的积分发散,而且引力量子论中的这类无穷大竟有无限多种。可见,要相对论和量子论水乳交溶是多么地困难。

将引力论(广义相对论)合并于量子场论的诸多理论中,超弦理论(Superstrings)颇受当今理论物理学家的青睐。原因据霍金在《时间简史》中说主要有两个:早先流行的超引力理论的有限性和弦理论可以解释内禀左旋性粒子的存在。

但这一理论有个令一些人(包括我自己)不舒服的结论:若要超弦理论自洽,时空不能是我们日常感觉得到的四维,而应是十维或二十六维。我感到别扭是基于哲学和美学上,我不太明白宇宙的构造缘何那么钟情于十。方程上导出个十维空间,多少应该有著宇宙对十的特殊喜好的倾向,才能让大家和谐地接受宇宙的时空是十维的。

作为一个数学工作者,任何数字都是平等的。我们之所以常用十进制,很大原因是人类有十个手指头。如果我们有三只手,每只手上仅有三个手指,毫无疑问,用九进制是极为方便的。

将时空拓展的尝试似乎源于一种数学游戏。我这里并非是说黎曼几何等纯数学理论,而是指试图对真实宇宙的度量。翻开教科书,我们知道,广义相对论的引力场方程(爱因斯坦场方程)是建立在四维时空上的(比如场方程中的度规张量、曲率张量等)。

广义相对论提出不久,有位德国数学家Theodore Kaluza突发奇想:如果时空是五维而非四维,会有著什么样的效应呢?结果很容易得出,五维的引力与四维的引力遵循同样的定律。其实,这并不奇怪,经典力学中的Hamilton方程和电动力学中的Maxwell方程都与空间维度没有关系。

于是时空被比喻成远方的一根水管或一爿桔子皮,看上去是一维的直线或二维的光滑表面,走近了才能观测到是二维的管道或桔子皮面上坑坑□□的三维皱纹。那些我们平常觉察不到的维度被卷曲得极小极小。可是为什么三维空间和一维时间被平展开来能让我们感觉到呢?超弦论者搬出类似于进化论中自然选择的人择原理:
“我们之所以看到宇宙是这个样子的,只是因为如果它不是这个样子,我们就不可能在这里观测它。”空间少于三维或多于三维人类就不能存活,所以我们能感觉到的空间只能是三维的。这点有些象用物竞天则来解释人类有双手十个手指,不如此的话似乎总是不太方便的。

超弦论的基础是粒子的超对称性(Supersymmetry)假说。如前两节所说,粒子分为全整数自旋粒子和半整数自旋粒子两大类,它们分别满足交换对称性和交换反对称性。
超对称性就是要将这两大类粒子融合于统一的数学体系中。这也是统一场论的主旨,将所有构成原子的粒子以及传递粒子统一在通用的理论框架内。在超弦理论中,粒子由时空中弦的波动代表,以不同种方式摆动的弦即代表不同的粒子;粒子的生成与吸收,对应于弦的分解与合并。用弦理论描述引力(引力子对应的弦),便可以将引力论(广义相对论)纳入量子力学理论体系中去了。

与超弦理论类似,近年来有一种超膜理论,它需要十一维度的时空才能协调。
统一场论还不是个成熟的学说。超弦理论中,除了那个难看的多维空间外,它还能导致时空中的某些量不收敛。不过,超弦论者坚信,这些无穷大最终可以在某些弦的变体中被对消掉,但这仅仅是猜想,迄今还没有一套完善的理论对付那些无穷大。

超弦论的实验验证和证伪存在著极大的困难,由于那些额外维度的空间被卷曲得如此之小,必需建造一个尺度大如银河系的粒子加速器才行。这是一个令人啼笑皆非的沮丧结论,似乎意味著它和李X志先生的“高层次空间”同样摸不着边际。然而,物理学家们试图在大爆炸时期所留下的蛛丝马迹中寻找超弦理论的根据。某个大爆炸模型认为,初期“暴胀”(inflation)阶段产生了一种叫作“宇宙弦”(cosmic strings) 的东西。有些论者因此得到灵感,断言最初的宇宙充满著的弦环,弦环旋转运动中产生引力波,能量耗尽时,它们能象“种子”一样催生出星系星团;甚至有些论者导出弦能够在初始宇宙的等离子体中“吹”出巨大的真空。今天,物理学家正努力寻找这些宇宙初期的遗迹,以期象当年找到3K辐射背景而验证大爆炸理论那样证明超弦理论的合理性。

直至目前,我们今天能够知道的比较著名的时空理论大约有两种。一是唯一永恒的时空理论,认为宇宙当中只有一个永恒不变而且是统一的“时间——空间”体系。这一理论所带来的宇宙观包括托勒密的“地心”说、哥白尼的“日心”说和建立在牛顿力学体系基础上的星云学说。二是唯一可变的“时间——空间”体系。此类观点同样认为宇宙当中只有统一的“时间——空间”体系。但是时间和空间之间能够相互转化,而且它们都会随着运动物体的速度而改变,还会随着引力场的巨大改变而“翘曲”。
爱因斯坦已经发现,时间和空间是物质本身的属性。这一点对于揭露时间和空间的实质至关重要。他甚至走得更远,发现了时空的“翘曲”和“转换”。只是因为没有摈弃“唯一的时空体系”,才使他没有取得更大的成就,甚至于得出宇宙“奇点”的误会。至于某些后人主要以牛顿力学为基础(尽管他们自以为参考了相对论)得出目前盛行于理论物理学界的宇宙大爆炸理论和“模”理论,实在不应该归咎于爱因斯坦本人。
一、时间的起源
实际上,对于不同的系统而言,时间和空间的具体意义是不同的。我们通常所说的时间实际上是许多系统内部周期性运动的复合结果。我们常用的时间实际上是地球的公转、月亮的公转和地球的自转的复合周期体系。在这个复合体系中,主要包括着三种周期,我们通常分别称之为年、月、日,在它们相互复合的时候,就呈现出相互比较的换算关系。于是就有了一年等于十二个月、一个月大约等于三十天。如果根本就不曾有过月球的话,那么也就不会产生“月”这种时间单位。实际上,就象地球的自转与月球的公转之间没有必然联系一样,“天”和“月”之间也没有什么必然的关系。作为时间单位,它们与其他时间单位的意义是平等而且各自独立的。只是出于纯粹是地球生命主观的比较结果,我们才会误以为“天”是“月”和“年”的一部分,“月”是由“天”构成的。按照这样的误会推断下去,就会得出有一个最大的永恒的而且是统一的时间单位的结论。这个误会自打有史以来伴随我们直到今天。水星上没有昼夜变化,也就不会产生“天”或“日”这样的时间单位。如果把我们常用的钟表也考虑在内的话,机械钟表、电子表、石英表分别通过各种指针的旋转周期、电子电路的计算周期和石英晶体的自振周期计量和标记时间。
以上关于时间的例子虽然是个别的,但是却可以推广到所有时间单位的起源。尽管我们有时不是以周期而是以节律来衡量时间,但是所有的节律都不外乎是某种周期的“片段”。如果宇宙(我们暂且仍然称之为宇宙)当中没有任何物质存在,也就没有宇宙,时间也无从产生。如果宇宙当中所有物质的运动都没有相对稳定的周期,也就不会有任何有意义的时间。所以说,无论从现实意义上还是从本质属性上来说,时间都是且只是物质存在系统周期性运动的反映,是物质存在系统所固有的属性。
二、空间的起源和各种空间的表现
跟时间的情形差不多,空间是物质存在系统在结构方面的属性。各种系统的附属空间与系统本身的结构是一致的。由于地球的结构是球型的,所以它的附属空间也是大致以地心为球心的球型的,平行于地面的平面实际上是平行于地面的球面,这种平面当中的直线实际上是平行于地面的圆弧。不平行于地面的平面和直线的情形有些复杂,因为与地球自转有关。在考虑了地球自转的影响之后,我们眼中呈现直线下落的自由落体轨迹实际上是抛物线轨迹。其他情况可以以此类推。
双星系统的近星空间有些近似于纺锤形。如果我们要在双子星的近星地空间当中放上一颗观测卫星的话,这颗卫星的运动轨迹就应该是接近于∞形。而其远星空间呈以双星为近似球心的球型空间。
彗星上的空间也与其结构相一致。大致呈一端略粗的棒锤状或扫帚状。天文观测发现,彗星由慧头、慧发、慧尾组成。慧头的主体是慧核。慧核的直径只有几百米到几百千米。却集中了彗星的大部分质量。彗星绕太阳公转的轨道很长,运转中绝大部分时间内既无慧发也无慧尾,只是以慧核为主体,沿着自己巨大的轨道运转。但当它运行到离太阳约3亿千米时,便散发出气体和微小尘埃粒子,形成慧头、慧发,进而形成慧尾。离太阳越近,慧发越亮。慧头越大,慧尾扩张伸延越快。对于这种形状的形成原因,目前一般的说法是当彗星靠近太阳时,由于太阳光的热量和压力增大,把慧发中的气体和尘埃推向后方的结果。可是这种说法如果成立的话,地球公转的平均半径是14960万千米,还不到开始形成慧发距离的一半。背着太阳一面的大气层应该明显厚于向着太阳一面的大气层。金星就更应该是这样了。但天文观测的结果证明实际情况并非如此,所以这种说法明显是荒诞的。
正确的说法应该是:彗星的空间是不完全复合式的。在距离太阳足够远(超过3亿公里)时,彗星的空间是独立的。它的运行轨道与大多数天体一样,也是椭圆形的,太阳位于椭圆的一个焦点上。由于彗星的密度很小,所以其空间的抗干扰能力也差。在接近太阳时,由于受到太阳的引力,空间被拉长变形,呈现出以太阳为焦点的更为狭长的椭圆形、抛物线形或双曲线形轨道。这时的彗星空间等于彗星自身的空间和太阳空间的复合空间。如果在这个空间当中看来,慧发中的所有物质都在围绕着“太阳——慧星”系统做匀速直线惯性运动。就象在地面上看到的人造地球卫星在做匀速直线运动一样。彗星本身的形状和彗星轨道的形状都充分地显示了这一点。而且这样也可以解释彗星的形状变化过程,在彗星的空间完整时,引力方向指向慧核中心。密度大的物质位于“下面”(靠近慧核的中心),就象在地球上面一样。此时彗星的形状大致呈球形或近似的球形,运行轨道呈椭圆形的一部分。而当彗星由于离太阳足够近(小于3亿公里)时,彗星的空间由于受到太阳引力的干扰而不再完整,形成“太阳——彗星”复合空间。空间的引力方向指向彗星与太阳之间的物理重心点。这一点位于彗星与太阳之间的连线上,到二者的距离与二者质量成反比。由于慧核的密度大于慧发和慧尾的密度,所以始终位于下面(相对靠近重心的一面)。慧头质量越大,受到太阳引力越强,也就越早形成““太阳——彗星”复合空间,所以“慧尾扩张伸延越快”。“太阳风”的吹拂却不可能造成这样的结果。
另外,“太阳风”的说法无法解释为什么有的彗星有两条慧尾(在2004年就发现一颗)。而按照“太阳——彗星”复合空间的说法,只要彗星以自身的公转轨道为轴自转(就象边飞行边旋转着的羽毛球)就可以了。自转越快,看上去慧尾分差越明显。
假设我们能够在彗星的引力空间当中为彗星发射一颗卫星的话,会发现卫星的轨道是与慧发和慧尾的变化过程相一致的。即:当彗星离太阳足够远的时候,卫星围绕彗核作圆周或椭圆轨道运转。当彗星离太阳足够近(距离小于3亿公里)的时候,卫星在受到“太阳——彗星”复合系统的作用下运转。轨迹与彗星形状的外轮廓一致。它越接近慧核(彗星的近日端)时,速度越快。越是处于慧尾末端的时候,速度越慢。在某些情况下甚至会被彗星“丢掉”。
在太阳系的九大行星当中,冥王星轨道有着严重的偏心特点。说明它与彗星具有某些相同性质。甚至可以被近似地看作是一颗“类慧行星”。
现在回到关于空间的最初问题,为什么我们会几乎是出于本能地一直以为空间都是以直线、平面和立方体为基础的方形三维结构,而且在整个宇宙当中只有这样一个统一的空间呢?原因在于我们上了自己眼睛的当!出于习惯,无论空间实际上是什么样子,我们都只管“眼见为实”。而我们的眼睛只接受光信号,对其他的一切“视而不见”。恰好!光线在我们的空间当中又是沿直线传播的!于是误会就顺理成章地发生了。
三、时间和空间的密度
由于系统的复合效果,在不同的参照系中,时间和空间具有不同的“密度”。这种“密度”与物质的结构密度是一致的。即:物质引力场越强,时间和空间的密度越大,相应地尺度越小。反之,物质密度越小,则时间和空间的尺度越大。例如,假设有一块中子星的碎片(只要有乒乓球大小就可以,因为它的质量已经相当于整个地球了)掉到地球上,假如它和地球都不会因为受到对方的影响而发生任何改变的话,这块碎片就会象陨石穿越大气层直达地表那样,穿越地壳和地幔,直达地心。在这种情况下,地球的体积基本不变而质量大约增加一倍。根据万有引力定律,地球空间内的所有物体的重量也都增加一倍。所有的东西都变得更重,地球的体积也会随之收缩。空间尺度变小了,密度也相应地增大了。这样,我们要在地面上把一个物体举高相同的几何距离,所花费的能量也要增加几倍。就象举高了从前距离的好几倍一样。时间的效果也是一样。以月球为例,处在那种情况下的月球如果仍然保持与地球距离不变的话,它的离心力就需要增加一倍,来平衡它所受到的地球引力。这样一来,它就必须要以比原来快得多的公转速度绕地球运行。根据环绕速度公式,绕地球一周所需的时间就要缩短大约15%。每个月就会从30天变成大约只有25天半,每年也就有十四个月零九天半了(如果考虑到与太阳的关系,实际情况要复杂得多)。
时间和空间的这种附属于物体的属性和密度差异被爱因斯坦在相对论当中表述为时间和空间的“翘曲”。并且被后来的实验所证实。但是需要补充的是,如上所述,随着引力的增强,时间和空间不仅能够“翘曲”,而且能够变得“粘稠”起来。
四、时间和空间的转化
我们前面关于月球的例子已经充分说明,与质量和速度一样,时间和空间也都是附属于物质系统的属性。而且它们四者之间可以相互影响,相互转化。在日常生活当中,时间和空间的转化并不是很抽象的。我们观察一下铁路系统的运行情况就会发现,随着观测角度的转换,时空之间的转化随时都在发生。对站台上的值班员来说,不同班次的火车进站和出站表现为节律特征——时间顺序的不同。但是对于行驶在铁路沿线的不同班次的火车,却表现为一定的结构特征——空间距离的不同。我们计算两地距离通常用公里,但是各种交通工具的乘客们却用天、小时或分钟。
时间和空间都是某种存在系统的附属物。是系统内部周期、节律和结构的反映。我们通常使用的时间概念实际上是不同周期或节律互相比较的结果,而空间概念实际上是不同结构相互比较的产物。
破解菜鸟 发表于 2006-5-4 00:17:51 | 显示全部楼层

re:宇宙时空本质初揭

哈哈,幽默啊,我说我的南京盐水鸭牌的总被查杀呢,原来是这么回事。等海哥什么时候发布北京烤鸭牌的后门,俺一定第一个帮你顶上去哈~~~~~
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