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薄法平:时间和空间是分离的
作者:薄法平  发布时间:2011/9/29  阅读次数:6460  字体大小: 【】 【】【

  

时间和空间是分离的


           “会不会牛顿是对的,而爱因斯坦错了?如果把时间和空间结构割裂开来,倒退回19世纪的时间观念,似乎有可能得出一种量子引力理论。几十年来,物理学家们一直使尽浑身解数,要把量子力学跟引力结合在一起。反观自然界中其他基本力,都已经纳入了量子力学体系——电磁力就能在量子力学的框架里用光子的运动来描述。但如果尝试将两个物体间的引力转换成量子引力,你很快就会陷入困境,因为所有的计算结果都是无穷大。” 问题出在爱因斯坦的引力理论上。牛顿认为时间和空间是彼此独立的,时间作为物质运动的背景均匀的流逝。爱因斯坦提出了广义相对论,把时间和空间绑在了一起,并且把时间作为一个维度,与三维空间交织在一起,构成了具有可塑性的被物质扭曲的时空结构。爱因斯坦颠覆了牛顿的时空观念。可是,量子力学中的时间仍然像牛顿说的那样超然独立,根本不理会物质如何运动。牛顿的时空观念和爱因斯坦的时空观念相互对立。
               我在《人类的起源》中说:“时间和空间的关系,是既相互联系又相互区别、既相互依存又相互独立的关系。宇宙就是不断发展变化着的时间和空间的集合体,是时间和空间共同构成的统一体。” 并提出了宇宙演化的基本模型“宇宙演化周期性趋势图”和公式, 具体阐述了宇宙起源演化过程中的时间空间关系,明确指出宇宙原点总是占用一定的时间和空间,但相对无限广阔的宇宙空间来说,宇宙原点的空间和时间近似为零。从第一次大爆炸(或大膨胀)开始宇宙便产生出来,开始了第一次膨胀,也开始了宇宙自身演化的第一次循环,当宇宙经过了漫长的演化以后,宇宙占用了大片的空间,在空间上达到极大时,第一次宇宙大爆炸提供的膨胀原动力(即本始宇宙能)耗尽,失去了膨胀动力的宇宙经过短暂的迟滞以后,随即开始了第一次坍塌(或大萎缩)。随着第一次宇宙逐步地坍塌,它占用的空间越来越小,宇宙中的各种物质迅速集聚,当时间达到X1 时,宇宙空间趋近为零,在那里同时集聚了巨大的质量和能量。在X1 处,一方面第一次宇宙因为完全坍塌而走向终结,另一方面新的大爆炸(或大膨胀)原点同时形成了。因此X1既是第一次宇宙演化的终结,又是第二次宇宙演化的开始,是宇宙演化的又一次循环的开始。于是在某一个时候,第二次宇宙大爆炸(或大膨胀)开始了,新的宇宙从 X1点开始膨胀,它占用的空间不断地扩大,经过漫长的时间以后,第二次膨胀在空间上达到Y2点,此时第二次宇宙大爆炸提供的膨胀原动力即本始宇宙能耗尽,宇宙膨胀终止,失去了膨胀动力的宇宙毫无悬念的开始了第二次坍塌,它占用的空间开始缩小,当时间上达到X2时,宇宙占用的空间再次接近为零,在X2处集聚的质量和能量无限大,又一次形成新的大爆炸原点。因此X2构成了宇宙第二次循环演化的终点和第三次宇宙大爆炸即第三次循环演化的起点。
               在我提出的宇宙模型中,“0点表示大爆炸前的宇宙原点,在此处宇宙的空间和时间都近似为0。由于相对于观察者来说,从宇宙原点形成到大爆炸发生,无论从时间还是从空间来看,都会有一个相对迟滞期,故Y0是宇宙的起始空间点,X0是宇宙的起始时间点。”当宇宙原点的能量积聚和质量积聚从空间上达到爆炸起始状态Y0时,从时间上达到爆炸起始点X0时,在X0Y0处宇宙的第一次大爆炸瞬间发生了,在大爆炸产生的本始宇宙能推动下,宇宙周期性的演化开始了,宇宙迅速地开始膨胀,宇宙空间不断地增大,一定空间包含的物质密度不断减小。在宇宙演化的前期即膨胀期,宇宙占用的空间和时间呈同步增长状态,宇宙空间随着时间的增长也迅速呈指数增长;当宇宙空间达到最高点Y1时,第一次宇宙大爆炸提供的膨胀原动力即本始宇宙能耗尽,失去了膨胀动力的宇宙已经达到了膨胀最大化,空间的物质密度极小,经过一个短暂的迟滞期,宇宙开始了坍塌,这时候宇宙空间会随着时间的增长呈指数减小。随着宇宙的逐步坍塌,宇宙中的各种物质迅速集聚,宇宙占用的空间越来越小,物质密度不断增大,当时间达到X1 点时,宇宙空间趋近为零,物质的密度达到极大,质量和能量趋近于无限大,从而形成新的宇宙大爆炸原点。
               “在宇宙演化的每一个周期中,从宇宙原点形成到大爆炸发生,从宇宙膨胀达到极大到发生宇宙坍塌,相对于观察者和观察过程来说,都会有一个相对的迟滞期即延迟时间。在宇宙的膨胀阶段即每一个周期的前期,表现为增函数,在宇宙的坍塌阶段即每一循环的后期,表现为减函数。”根据宇宙演化的这种变化趋势,我提出了近似的公式,当然这个公式还有待进一步证明。并指出:“在宇宙演化每一循环的前期,宇宙演化的时间越长,宇宙的空间就越大,一定宇宙空间包含着的质量和能量就越小。在宇宙每一循环的后期,宇宙演化的时间越长,宇宙的空间就越小,一定宇宙空间包含着的质量和能量就越大。宇宙演化的每一循环,既是时间的循环,也是空间的循环,时间和空间是不灭的。宇宙演化的每一循环,既是质量的循环,也是能量的循环,质量是不灭的,能量是守恒的。宇宙在演化过程中,实现了时间和空间的统一,实现了质量和能量的统一。”
               我得出的结论是:时间和空间是构成宇宙的不同要素,二者既相互联系又相互区别,既相互依存又相互排斥,在宇宙的演化过程中发挥着不同作用,宇宙是时间的和空间的统一。这就是说,时间和空间是分离的,而不是像爱因斯坦所说的那样可以混合起来。
             2007年7月7日,世界各大通讯社都发了报道称,美国当代理论物理学家、宾夕法尼亚大学教授马丁•波乔瓦尔德建了一个宇宙数学模型,经过研究后他说:宇宙大爆炸并不是时间的起点,我们的宇宙是前一个宇宙收缩之后,因为“反弹”而再度引发大爆炸后产生的。我们的宇宙是第二次大爆炸的产物,是再生后的第二代宇宙。显然,波乔瓦尔德也认为时间和空间是分离的。并且这个结论与我提出的宇宙模型完全一致。
               2009年1月,美国加利福尼亚大学伯克利分校的物理学家彼得•霍扎瓦提出了把时间和空间分开的新理论。“目前看来,这一理论还是可行的:困扰量子引力的无穷大被消除了,理论可导出一个常规引力子,而且看上去跟一些量子引力的数值模拟也能吻合起来。”
               霍扎瓦的理论提出以后,很快引起国际物理学界的重视。2009年11月,加拿大安大略省滑铁卢市圆周理论物理研究所举办了一次会议,除加拿大和美国外,还有来自葡萄牙、瑞士、日本、韩国等许多国家的物理学家,他们聚集一堂,讨论霍扎瓦的新理论。加拿大麦吉尔大学的宇宙学家罗伯特•布兰登贝格尔指出:如果霍扎瓦的理论是正确的,宇宙大爆炸就根本不曾发生过,宇宙只是在反弹。他说:“充满物质的宇宙会收缩到一个很小但有限的体积,然后再反弹后回来,形成我们看到的正在膨胀的宇宙。”布兰登贝格尔的计算结果表明,宇宙反弹产生的震荡与卫星探测到的宇宙微波背景辐射相符合,目前他正在寻找能够把反弹和大爆炸这两种宇宙模型区分开来的标志。
               宇宙在空间内发生,在时间内演化发展,时间和空间都具有独立性。我在《人类的起源》中得出的结论和现代物理学得出的结论完全一致,所不同的是,《人类的起源》是在哲学范畴内作定性分析,而现代物理学是在现代科学范畴内作定量分析。
               综上所述,可以得出如下的结论:对于宇宙来说,时间和空间是分离的。  


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