物理科学探疑——世纪大讨论 本文编号
041207000004 本文分类编号: 041207prr002
放弃传统物理学中的时间、空间观念
意义:放弃传统物理学中的时间空间观念,建立朴素的科学的时间空间观念是物理学发展趋势的必然。
简介：阐明建立时间、空间观念的目的、意义、作用及未来的发展。需要放弃传统的物理学中的时间空间观念。
1、引言：
从经典的牛顿力学到现代的相对论，时间和空间都是两个主导物理结构的主要观念,并且直接决定在科学、技术上人们所使用的，对物质运动变化的计量模式和求解方法。
2、时间和空间在物理学中的作用[对时间和空间在物理学中的作用讨论]
对物质的运动、状态变化进行定量，我们需要使用两种工具。
第一种工具是我们所建立的空间观念。
通过建立空间参照系统来确立物体在空间中的体积大小、物体在坐标系统中的位置变化。前者描述物体的状态变化，后者则是描述物体的运动变化。
空间参照系统是采用标准的长度单位来对物体的长、宽、高来建立体积标准；采用标准的长度单位来对三维X、Y、Z坐标系统来建立空间位置坐标。
第二种工具是我们所建立的时间观念。
物质系统从一种状态到另一种状态或者物体在空间中从一个位置运动到另一个位置，中间经历的序列过程，我们通常看作事件经历的时间。
在描述物质事件的进程过程中，是通过采用标准进程进行比较来实现的。通常使用钟表来作为标准事件进程的工具。即通常所建立的标准的时间。
通过时间和空间两种物质运动变化的辅助性观念，就建立了物质描述系统定位标准。
3、时间和空间观念在物理学中的分歧[对时间和空间观念在物理学中的分歧讨论]
在20世纪以前，物理学主导体系是由牛顿力学来决定的，时间和空间观念都是采用标准并且恒定的时间单位和空间单位来作为定量系统的标准。但牛顿力学并没有具体的确定时间、空间单位的定义方法。
一方面是由于20世纪前的牛顿力学并没有涉及到时间标准和空间标准相关联的领域，比如两个定量系统，计量时间、空间单位的设备的计量标准和两个参照系统的关系。另一方面在于二战之后，人们对高速飞行工具的预期，需要更精确的了解参照系统和被参照系统间定量标准之间的关系。这是科学环境和社会环境时代的迫切。在这样的环境下，麦克斯韦的电磁理论、试验所测定的光速和光源无关、麦克尔逊——莫雷实验对刚性以太的否决性试验，就提供了这样一个前提条件。将光速不变原理和相对性原理并列到一起，就直接导致了新的时间和空间观念，就是相对论。
虽然相对论和牛顿力学两种科学理论对物理学的两种工具（时间和空间）处理手法是绝然不同的，存在重大分歧，但是它们都有一个相同点，就是保持牛顿三定律的普遍适用性。这使力学最基本的原理具有普遍的适用性。
4、两种时空观念所导致的测量方法[对两种时空观念所导致的测量方法讨论]
牛顿力学的时间空间观念，其目的就是通过标准的时间、空间单位标准，去和被观测物体进行比较。这个标准是绝对的标准，具有权威的性质。它不会因为任何情况而发生任何改变。
建立绝对的测量单位标准，对于一个系统本身而言，是存在一点困难的，原因在于：如果参照系测量单位系统的标准本身也会因为环境而发生改变，系统本身是无法知道的。除非寻找到更优越的时间空间单位的参照系统标准，并且适用于所有的参照系统。
相对论的时间空间观念认为，运动物体的时间和空间单位标准，和这两个物质系统相对的运动状态存在确定的关系。测量系统本身在运动的过程中会发生改变。我们在一个测量系统上无法建立针对于所有的测量系统通用的标准，那么就需要对不同的参照系统进行时间和空间单位的转换，进而来确定不同参照系统间时间和空间的量值。
针对于测量系统本身建立的相对参照系统测量标准，对于自身来说是方便的，但是却忽略了一个重要的问题。在一个参照系统上所测定的时间和空间的数值，只是针对这个参照系统而言，其数值对其它参照系统是没有意义的。如果想使其具有意义，那么必须指明，针对于那一个观测参照系统的数值。只要我们在实际的应用过程中进行实际的操作并进行扩展，那么其实质在于建立一种绝对的标准。
在前两年对这个问题讨论，有的朋友认为相对论中的单位秒在不同的参照系是通用的，是时间发生了膨胀,两者可以划等号，这样测定的结论是以两个参照系统中物质的相同的周期作为等价的依据，通常所说的参照系统得平权。这和相对论参照系统间的关系是不符的，在相对论中还存在两个参照系统间单位时间的换算关系，——时间膨胀因子。另一方面，不能采用没有进行定义的物质运动的周期作为绝对的一个时间单位的标准，这个经验约定是没有意义的。
牛顿时空观的定量是简单明了的，在方法上也是简单的。相对论的定量系统则由于没有进行基本单位的基础性定义，存在重大的漏洞。在科学的严密性上前提上，其方法是不能采用的。
5、时间和空间定量系统应遵循的原则[对时间和空间定量系统应遵循的原则讨论]
我们建立时间和空间的单位标准，其目的就在于采用这个标准对我们所描述的物质系统进行数量比较，因此定量的准确性和可靠性应作为首要的前提。我认为准确性和可靠性可作为时间和空间定量系统应遵循的基本原则。
由于物理学存在特殊的领域性和区域性，针对于不同的要求。时间和空间定量系统采用的定量模式原则应略有区别：
对于整个通用的物理描述领域，应采用固定的恒量单位来作为定量单位比较的标准。如牛顿力学，时间单位的一秒和空间单位的一米，对其所涉及到的所有的领域都是通用的，因此，必须采用标准的恒量单位作为时间和空间定量的比较单位。当然物质的质量本身也是属于这样的单位属性，也应遵循这样的原则。
对于局部的物理描述领域，如相对论仅限于某个参照系统所使用的通用的物理描述数值，可建立本参照系统通用的描述单位。但对于其它的参照系统无效。如：“采用相对论定量系统，在一个参照系统上观测到一个物体的长度为1米，经过的运动时间为38秒并完成了一个运动周期”。该数值仅仅是这个参照系统中的有效数值。不能进行扩展到任一个参照系统。不能说，“一个物体的长度为1米，经过的运动时间为38秒并完成了一个运动周期”。同样的物质的质量本身也是属于这样的单位属性，也应遵循这样的原则。
6、时间和空间观念在物理应用中局限性与发展[时间和空间观念在物理应用中局限性与发展]
建立时间和空间定量系统其意义和目的在于建立一种标准的定量比较系统，根据这个定量比较系统，确定物体的运动状态和存在状态。
但是由于时间和空间观念是抽象的概念，在概念的应用过程中不是一个面对实物量，而是一个抽象的量。有不少的科学家、物理学家不能从这个抽象的量中了解时间和空间概念本身的物理内涵，从而建立错误的时间、空间的应用扩展系统。比如：建立虚时间和虚空间，而不是仅仅把它看作纯粹的数学产物。
在20世纪90年代以前，对于时间和空间的认识，不能将时间和空间从定量比较系统中抽象出来，一直在主宰着物理、科学中的时间和空间观念。大多数科学家甚至相信在时间中旅行。这包括绝大部分科学家，比如英国的史蒂芬·霍金先生，就曾研究过黑洞中的时光倒流现象。这是21世纪以前科学在时间和空间观念上发展的局限性。我们需要放弃这种观念。
将时间和空间观念恢复到定量比较系统的科学应用本身上，虽然可以消除曾经建立的无效的科学发展区域，但是时间和空间观念将会恢复到朴素的科学观念状态，再也不会出现时间和空间观念新奇古怪的理论，在定量比较系统中的物质作用因素，对时间和空间比较系统的影响，将会长时间成为建立可靠定量系统中的消除对象。
2004.11.26
文中涉及到的内容可参见：
1、时间的经验感觉 志勰 http://forrootbasic.51.net/shkl/shjdy/shjdjygj.htm2、相对论的时间悖谬 志勰 http://forrootbasic.51.net/shkl/shkyd/xdldshjbm-2-1.htm
3、时间和空间的逻辑结构——时间的问题 志勰 http://forrootbasic.51.net/shkl/shjkjwzhdyd/shjkjywzhdyd/shjykjdljjg.htm
4、时间和空间的逻辑结构之六——时间、空间与物质的运动(下）——2 志勰 http://forrootbasic.51.net/shkl/shjkjwzhdyd/shjkjywzhdyd/shjykjdljjg-shjywzhdyd-3/shhkl-shkywy-2.htm
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