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時(shí)空箴言
內(nèi)容提要:本文提出關(guān)于時(shí)空的六點(diǎn)看法。從對(duì)時(shí)空本質(zhì)的思考,認(rèn)為不能談?wù)撚钪娴倪吔鐥l件;認(rèn)為描述宇宙的基本方程應(yīng)是非線性 半整數(shù)階微分方程。
一、 時(shí)空的本質(zhì)在于“差異”
只有存在著差異,才能有時(shí)間與空間。絕對(duì)的統(tǒng)一、同一、靜止、平衡、對(duì)稱(chēng)就不可能有時(shí)空。在絕對(duì)“同一”的世界里,一切不可區(qū)分,沒(méi)有“先后”與“方向”的感覺(jué)、沒(méi)有動(dòng)靜的區(qū)別,更不會(huì)有“變化”、“耗散”與“運(yùn)動(dòng)”的概念。細(xì)想起來(lái),絕對(duì)同一的世界里,由于沒(méi)有上下、左右。前后、方向、過(guò)去、現(xiàn)在、將來(lái)等等概念,因而不會(huì)有距離、面積、體積、也不會(huì)有因果性、隨機(jī)性的區(qū)分!無(wú)論你如何思考,絕對(duì)同一的世界只能是一個(gè)“點(diǎn)”!
同一性的否定或“破缺”,就形成了時(shí)空。因此,否定和破缺是由“點(diǎn)”到“時(shí)空”的一種“爆炸”。為什么要用“爆炸”來(lái)形容時(shí)空的形成?因?yàn)橛伞包c(diǎn)世界”變?yōu)椤皶r(shí)空”的過(guò)程中還沒(méi)有“時(shí)間”!也就是說(shuō),從“點(diǎn)”到“時(shí)空”的過(guò)程是一個(gè)無(wú)時(shí)間的過(guò)程,與爆炸相似,瞬息即成。這就是為什么“宇宙創(chuàng)生的大爆炸理論”能夠成立的根本原因。
二、同一性的“N維破缺”產(chǎn)生N維空間和N元數(shù)
同一性的“破缺”是產(chǎn)生“數(shù)量”的根源。當(dāng)我們感知一條一維直線時(shí),實(shí)質(zhì)是以“相對(duì)距離”的大小將各點(diǎn)區(qū)分開(kāi)來(lái),這種“相對(duì)距離”的存在,使得線上每一點(diǎn)與一個(gè)實(shí)數(shù)聯(lián)系了起來(lái),可以認(rèn)為一維“破缺”是產(chǎn)生實(shí)數(shù)的依據(jù);同樣地,同一性的二維破缺,產(chǎn)生了二維平面,各點(diǎn)之間的差異用兩個(gè)“相對(duì)距離”反映,實(shí)質(zhì)是,同一性的二維“破缺”是產(chǎn)生復(fù)數(shù)的依據(jù),類(lèi)似地,同一性的四維破缺,產(chǎn)生了現(xiàn)實(shí)的四維時(shí)空,產(chǎn)生了反映各點(diǎn)差異的“四元數(shù)”。但是,這個(gè)四元數(shù)是否就是經(jīng)典數(shù)學(xué)中的那個(gè)四元數(shù)呢,很象,但不一定完全一樣。
一個(gè)N維空間仰賴(lài)于一個(gè)“N元數(shù)”來(lái)描述和認(rèn)識(shí),不同的N維空間有不同的N元數(shù)。1/2維空間、分?jǐn)?shù)維空間、應(yīng)該對(duì)應(yīng)地有“1/2元數(shù)”、“分?jǐn)?shù)元數(shù)”,它們同樣都是物理世界某種同一性破缺特性的描述工具。
三、 時(shí)空演化規(guī)律是非線性微分方程的奇解
只要仔細(xì)地思考問(wèn)題,就可發(fā)現(xiàn):“開(kāi)始”、“終結(jié)”等概念是在已經(jīng)認(rèn)定“時(shí)間”存在的前提下才有意義。只有在時(shí)空中才能談?wù)撌录,才能理解事件的始終!伴_(kāi)始”、“終結(jié)”這些概念只適用于除時(shí)間自身外的事物,不適用于時(shí)間本身。因此,談?wù)摃r(shí)間的起點(diǎn)、終點(diǎn)是毫無(wú)意義的。
追問(wèn)宇宙大爆炸“之前”的狀態(tài)也是沒(méi)有意義的。有鑒如此,我們不能談?wù)撜麄(gè)宇宙演化的“初始條件”,如果用微分方程來(lái)描述宇宙的演化,那么現(xiàn)實(shí)世界隨時(shí)間的演化規(guī)律應(yīng)該是這個(gè)方程的不需要初始條件的“奇解”(包絡(luò))。而存在這種性質(zhì)奇解的方程必須是非線性的,所以宇宙時(shí)空的演化規(guī)律應(yīng)該是非線性微分方程的奇解。
四、 時(shí)空中存在一種“虛實(shí)”關(guān)系
現(xiàn)實(shí)的時(shí)空有個(gè)基本性質(zhì):時(shí)間是一維而空間為三維。因此,時(shí)間只可能有正負(fù)兩個(gè)方向,而空間則有無(wú)窮多個(gè)方向。將這種特征與數(shù)學(xué)中的四元數(shù)對(duì)比,可以將時(shí)間與實(shí)數(shù)部分對(duì)應(yīng)、將空間與三個(gè)虛數(shù)部分對(duì)應(yīng)。于是,時(shí)間和空間有一種虛實(shí)匹配關(guān)系,可以認(rèn)為,時(shí)間是實(shí)的,空間則是虛的,它可被理解為 “分化為三維”的“虛化”了的時(shí)間。
五、 不能談?wù)摃r(shí)間本身的快慢,只能說(shuō)時(shí)間的縮放
研究事物進(jìn)程的快慢和運(yùn)動(dòng)速度,都是相對(duì)于時(shí)間進(jìn)程而言的,都是狀態(tài)變量對(duì)時(shí)間的變化率。時(shí)間作為世界的基本進(jìn)程,對(duì)其自身而言無(wú)所謂快慢,我們不能談?wù)摃r(shí)間本身的快慢與速度,因?yàn)槟鞘菦](méi)有意義的。
任何情況下,時(shí)間都是進(jìn)程的基準(zhǔn),對(duì)一定的參照系,它一往無(wú)前,沒(méi)有停頓、加速、返回、緩慢等等概念!断鄬(duì)論》中所指的時(shí)間相對(duì)性,是說(shuō)明所有在時(shí)間中的事物的具體進(jìn)程的速度與參照系的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)。例如運(yùn)動(dòng)的鐘走得饅些、運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中的生物節(jié)律也要饅些,但不能說(shuō)時(shí)間走得饅些,而只能說(shuō)描述時(shí)間的數(shù)值縮小了。事物的時(shí)間間隔的長(zhǎng)短是相對(duì)的,是與觀察者的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)的。時(shí)間本身不存在“快慢”的概念,“快慢”只對(duì)具體的事物有意義,如此而已。
六、 自然定律應(yīng)是關(guān)于時(shí)間的“半整數(shù)階”微分積分方程
采用實(shí)數(shù)來(lái)描述時(shí)間時(shí),必須注意時(shí)間的不可逆性。即現(xiàn)實(shí)世界只允許時(shí)間前進(jìn),不允許倒退。如果用t表示時(shí)間變量,Δt表示時(shí)間變量的改變量,則這種不可逆性意味著t與 Δt均大于零。因此,描述物理過(guò)程的方程不允許t 與Δt為負(fù),一旦它們?yōu)樨?fù),方程就失去意義。讓我們看看 這個(gè)“時(shí)間的平方根”變量,只有Δt為正時(shí),它才取實(shí)數(shù)值,若Δt取負(fù)值 ,它就變成了虛數(shù),即變成不可觀測(cè)的量了,這樣恰能描述時(shí)間不可倒退的事實(shí)!顯然,Δt和t都表示一段時(shí)間,在描述物理變量隨時(shí)間變化的方程中應(yīng)該包含它們的平方根即
可見(jiàn)事物的狀態(tài)變量的半整數(shù)階微分積分方程的解,一般會(huì)含有時(shí)間平方根因子,因而可以描述時(shí)間的不可逆特性。也就是說(shuō),自然定律應(yīng)是狀態(tài)變量對(duì)時(shí)間的“半整數(shù)階”
微積方程。
作者:李裕信
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