
作者 南远景弘益配资
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时间和空间是人们日常生活和工作中挂在嘴边、经常用到的两个概念。人们对时间和空间似乎非常熟悉,但究竟什么是时间?什么是空间,大部分人说不清、道不明。
互补论认为,时间和空间是物质存在与运动变化的基本载体和基本方式,是宇宙万物发展变化的基本条件和首要因素。没有什么物质的存在和发展不处在时空当中,没有任何事物的运动变化可以游离于时空之外。事物诸元的互补也无一例外在时空当中进行。离开时间和空间,世界、生命、人类以及人世间的一切都不可想象
时间是宇宙存在与运动的过程弘益配资,是关于过去、现在、未来的度量标志。宇宙万物存在与运动的持续性、次序性、连续性通过时间表征。没有任何物质的存在与运动不占据一定的时间。瞬时的超距作用是不存在的。
人类对时间的度量是参照地球的运转或物质内部原子运动的某种周期性进行的,并以年、月、日、时、分、秒等作为度量单位。现已测得,宇宙的年龄约为150亿年左右,太阳系已经存在40亿—50亿年,共振态粒子的寿命为10-23 秒。
时间是客观存在的,不以人的意志为转移,也不以物的存在方式为转移。它伴随着物的存在与运动而存在,却相对于任何给定的物质独立地存在,不以此物之亲而集聚,不以他物之疏而离散。对于宇宙万事万物,时间都存在于其间,同时又超乎其外,是最公正无私的伟大存在。
在整个宇宙空间,时间以一维的方式存在。通常情况下,它像一条奔流不息的长河,从过去均匀地流到现在,从现在均匀地流向未来,正所谓“逝者如斯,不舍昼夜”。这种一维性的存在同时又是一种矢量存在。如果以遥远的宇宙大爆炸为时间原点,过去到现在构成了一根指向未来的数轴,数轴上的时间间隔是均匀刻度的。时间沿着这根数轴从亘古流向未来,永不停息,永不回头,永不可逆,从而使已经逝去的永远逝去,已经消亡的不复存在。任何对过去的回溯、复制、模拟,都只是对过去的一种现实表现,谁都无法恢复过去。貌似的恢复或复制,不过是时间数轴上表现过去的一个现在。
时间是无限的存在。如果以宇宙大爆炸作为时间原点,它已经走过了150亿年,并将继续走向未来。然而,以大爆炸为原点,逆向追溯时间的过去,仍将是一个无际无涯的无限。大爆炸产生了新的宇宙及宇宙时间,若干亿年之后,宇宙或将继续完成它的爆炸历程,或许开始向大爆炸的原点收缩,而时间不会随物质的收缩逆向流向原点,它仍将沿着那亘古不变的数轴无限向前。
时间的无限存在,是由有限的时间间隔组合而成的。现代人为了生活和工作方便,人为制定了年、月、日、时、分、秒等时间度量单位。有限的时间间隔之所以构成无限的时间长河弘益配资,是因为宇宙已经延续并将不断延续无数个时间间隔。假若每一个有限的时间间隔可以表征为一个常数,因为这个常数的数量是无限的,其代数和便是无限的。康德曾怀疑这种推理,认为人的理性即可证明世界在时间上是有开端的,也可以证明没有开端,故人类知识的可靠性本身并不可靠,并把这作为怀疑人类知识可靠性的四个“二律背反”之一。恩格斯曾对此提出了批评。
空间是物质存在与运动的场所,是承载宇宙中波澜壮阔的物质运动的广阔舞台。物质的伸张性、广延性在空间得以实现。空间与时间一起,为宇宙万物的运动变化提供了基本条件。
空间是客观存在的,不以人的意志为转移,不随物的变化而变化,不能由任何自然的、人为的力量所创生,也不能被任何自然的、人为的力量所消灭。
人类对空间的认识是一个不断深化的过程。早在公元前300年左右,古希腊数学家欧几里得就将人们日常生活中一些公认的事实列为定义或公理,系统化、理论化为欧几里得几何学,提出欧几里得空间的概念。在欧几里得空间的一个平面上,过直线外一点,只能作一条和这直线不相交(即平行)的直线,由此可推知三角形三内角之和等于180度。这一公理叫平行公理。19世纪30年代,俄国数学家罗巴切夫斯基创立了罗氏几何学,提出了罗巴切夫斯基空间的概念。在罗氏空间,平行公理改为:通过某一点,可以引出两条直线与已知直线平行;三角形三内角之和小于180度。19世纪50年代,德国数学家黎曼又创立了黎曼几何学,提出黎曼空间的概念。在黎曼空间,通过某一点,不能引出一条直线与已知直线平行,三角形三内角之和大于180度。罗氏几何学与黎曼几何学统称非欧几何学,它们所描述的空间分别称为“双曲空间”和“椭圆空间”,分别反映了宇宙空间和非固体物质形态空间的特性。相比之下,欧几里得空间反映的是人类日常生活的空间,是相对狭小范围的空间的物性。
现实的空间是三维的,以x、y、z三个坐标轴区别前后、左右、上下。数学上存在一维空间、二维空间乃至多维空间,是三维空间的简化和扩展。一个物质系统的运动状态在物理学上常常要用n个变量来描述,它们构成一个n维空间,其中的一个点代表这个系统某一物质的运动状态,即一个特定的相,这种空间叫“相空间”。
空间的存在是唯一的。无论三维还是n维空间,此在(x、y、z……)绝不会同时又是同一坐标系中的彼在(x1 、y1 、z1 …… ),亦即在整个宇宙空间,此地仅此而已,绝不会同时又存在第二个、第n个此地,彼地亦然。存在于空间的物质及其运动可以叠加,但此空间与彼空间不相叠加。如通过给定空间的两束光线可以干涉、叠加,两个电磁场也可以叠加,但这一空间的体积、形态及其空间特性是不变的,也不与其他空间的体积、形态及特性叠加。这一给定的空间是独立存在的,不受其他空间存在的影响,也不受其中的物质存在方式及运动形态的影响。当然,此空间与彼空间相互联系。无数给定空间相互联系,构成了我们现实的宇宙空间。空间在观念上处于独立地位,但现实的任何空间都为物质所占有,即使所谓的真空,也有物质存在,只不过物质密度较小而已。不存在非物质的空间,也没有不在空间的物质。所以,给定空间不仅与其他空间相互联系,而且与物质的存在密不可分。
空间是无限的。广袤宇宙无论哪个方位都不存在边界。假若宇宙有边界,那么边界的外面又是什么呢?古代中国人曾提出天圆地方说,认为“苍天如圆盖,陆地似棋局”,无论“圆盖”还是“棋局”都是有限的。红楼梦中有关“天尽头,何处有香丘”的诘问,也渗透着人们根深蒂固的空间有限观念。西方中世纪的宗教神学主张地球中心说,也是把空间限制在上帝管辖的有限范围内。阿拉克西曼德、德谟克利特、伊壁鸠鲁和卢克莱修则是空间无限论的倡导者,他们的观点获得了近代和现代科学强有力的支持。随着科学的发展,人们对现实宇宙的尺度的认识不断扩大。20世纪20年代,人们所观察到的宇宙直径为20万光年。此后,由于测量仪器的发展,人类的视野一下扩大到几亿光年。第二次世界大战后,又测量宇宙尺度为50亿光年,以后又达到100亿光年。60年代以来,由于射电天文学的发展,发现了类星体,其光谱红移量很大,根据哈勃定理,人类的视野又扩大到200亿光年以外。人类所认识的宇宙的尺度不断扩大,为空间的无限性提供了有力的证据。
空间是各向同性的。任何方位的给定空间都和其他空间性质相同。人们通常感觉到的现实空间似乎是各向异性的,如视察者处在某一给定坐标上,他可能看到前边是大河,后边是高山,左边是村庄,右边是旷野,各个方位完全不一样。但事实上,这种异同是存在于空间的物质分布的异同,而容纳不同状态分布物质的空间则是各向同性的。如果空间各向异性,则一切客观规律在不同的方位上就必须有一种特殊的表达方式,这显然是荒谬的。
宇宙是无限的,因而时间的存在是永恒的,空间的存在是无限的。时空都是永恒、无限的存在,只承认其中之一的无限性,必然会得出宇宙有限的结论。随着科学的发展,人类的空间视野在不断扩大,由此而产生的对宇宙年龄的认识也在不断深化,人类所认识到的宇宙的历史因此而不断延长。这说明,时空的无限性是同时成立的,这既是客观世界的真相,也是逻辑的必然。
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