时空箴言_科普之友

内容提要：本文提出关于时空的六点看法。从对时空本质的思考，认为不能谈论宇宙的边界条件；认为描述宇宙的基本方程应是非线性半整数阶微分方程。
　　
　　一、时空的本质在于“差异”
　　
　　只有存在着差异，才能有时间与空间。绝对的统一、同一、静止、平衡、对称就不可能有时空。在绝对“同一”的世界里，一切不可区分，没有“先后”与“方向”的感觉、没有动静的区别，更不会有“变化”、“耗散”与“运动”的概念。细想起来，绝对同一的世界里，由于没有上下、左右。前后、方向、过去、现在、将来等等概念，因而不会有距离、面积、体积、也不会有因果性、随机性的区分！无论你如何思考，绝对同一的世界只能是一个“点”！
　　
　　同一性的否定或“破缺”，就形成了时空。因此，否定和破缺是由“点”到“时空”的一种“爆炸”。为什么要用“爆炸”来形容时空的形成？因为由“点世界”变为“时空”的过程中还没有“时间”！也就是说，从“点”到“时空”的过程是一个无时间的过程，与爆炸相似，瞬息即成。这就是为什么“宇宙创生的大爆炸理论”能够成立的根本原因。
　　
　　二、同一性的“N维破缺”产生N维空间和N元数
　　
　　同一性的“破缺”是产生“数量”的根源。当我们感知一条一维直线时，实质是以“相对距离”的大小将各点区分开来，这种“相对距离”的存在，使得线上每一点与一个实数联系了起来，可以认为一维“破缺”是产生实数的依据；同样地，同一性的二维破缺，产生了二维平面，各点之间的差异用两个“相对距离”反映，实质是，同一性的二维“破缺”是产生复数的依据，类似地，同一性的四维破缺，产生了现实的四维时空，产生了反映各点差异的“四元数”。但是，这个四元数是否就是经典数学中的那个四元数呢，很象，但不一定完全一样。
　　
　　一个N维空间仰赖于一个“N元数”来描述和认识，不同的N维空间有不同的N元数。1/2维空间、分数维空间、应该对应地有“1/2元数”、“分数元数”,它们同样都是物理世界某种同一性破缺特性的描述工具。
　　
　　三、时空演化规律是非线性微分方程的奇解
　　
　　只要仔细地思考问题，就可发现：“开始”、“终结”等概念是在已经认定“时间”存在的前提下才有意义。只有在时空中才能谈论事件，才能理解事件的始终。“开始”、“终结”这些概念只适用于除时间自身外的事物，不适用于时间本身。因此，谈论时间的起点、终点是毫无意义的。
　　
　　追问宇宙大爆炸“之前”的状态也是没有意义的。有鉴如此，我们不能谈论整个宇宙演化的“初始条件”，如果用微分方程来描述宇宙的演化，那么现实世界随时间的演化规律应该是这个方程的不需要初始条件的“奇解”（包络）。而存在这种性质奇解的方程必须是非线性的，所以宇宙时空的演化规律应该是非线性微分方程的奇解。
　　
　　四、时空中存在一种“虚实”关系
　　
　　现实的时空有个基本性质：时间是一维而空间为三维。因此，时间只可能有正负两个方向，而空间则有无穷多个方向。将这种特征与数学中的四元数对比，可以将时间与实数部分对应、将空间与三个虚数部分对应。于是，时间和空间有一种虚实匹配关系，可以认为，时间是实的，空间则是虚的，它可被理解为“分化为三维”的“虚化”了的时间。
　　
　　五、不能谈论时间本身的快慢，只能说时间的缩放
　　
　　研究事物进程的快慢和运动速度，都是相对于时间进程而言的，都是状态变量对时间的变化率。时间作为世界的基本进程，对其自身而言无所谓快慢，我们不能谈论时间本身的快慢与速度，因为那是没有意义的。
　　
　　任何情况下，时间都是进程的基准，对一定的参照系，它一往无前，没有停顿、加速、返回、缓慢等等概念。《相对论》中所指的时间相对性，是说明所有在时间中的事物的具体进程的速度与参照系的运动状态有关。例如运动的钟走得馒些、运动系统中的生物节律也要馒些，但不能说时间走得馒些，而只能说描述时间的数值缩小了。事物的时间间隔的长短是相对的，是与观察者的运动状态有关的。时间本身不存在“快慢”的概念，“快慢”只对具体的事物有意义，如此而已。
　　
　　六、自然定律应是关于时间的“半整数阶”微分积分方程
　　
　　采用实数来描述时间时，必须注意时间的不可逆性。即现实世界只允许时间前进，不允许倒退。如果用t表示时间变量，Δt表示时间变量的改变量，则这种不可逆性意味着t与Δt均大于零。因此，描述物理过程的方程不允许t与Δt为负，一旦它们为负，方程就失去意义。让我们看看这个“时间的平方根”变量，只有Δt为正时，它才取实数值，若Δt取负值，它就变成了虚数，即变成不可观测的量了，这样恰能描述时间不可倒退的事实！显然，Δt和t都表示一段时间，在描述物理变量随时间变化的方程中应该包含它们的平方根即
　　
　　可见事物的状态变量的半整数阶微分积分方程的解，一般会含有时间平方根因子，因而可以描述时间的不可逆特性。也就是说，自然定律应是状态变量对时间的“半整数阶”微积方程。