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時間是什麽?

時至今日,人們仍然堅持時間的本質是壹維長度的觀點,時間的單位應該用“小時”或“秒”來表示。真的是這樣嗎?在這裏,我大膽地提出壹些問題:如果時間真的是壹維長度,為什麽不能用標準的尺子來測量卻可以用標準的時鐘來計算?既然時間是長度,為什麽不能用米來表示,而要用小時和秒來表示?“小時”和“秒”也是長度單位嗎?如果它們是長度單位,它們和米有什麽關系?它們能被轉換嗎?另壹方面,如果它不是長度的單位,為什麽要用它們來表示時間的長度呢?我相信這些問題從來沒人問過,也極難回答。至少,不能說他們幼稚。不能回答的問題壹定不要幼稚。

可以肯定地說,我們今天使用的時間概念是模棱兩可的,這裏面有很多明顯的矛盾。應該說這完全是我們理論本身的矛盾,與時間本身無關。

從歷史上看,由於人們對時間概念的誤解,今天所有相關的物理理論都不能算是正確的科學理論。這些現有的物理理論雖然也能在壹定程度上解釋宇宙的部分,看起來也是正確的,但畢竟不可能建立完整統壹的宇宙科學理論。原因是我們並沒有真正理解“時間”。

其實宇宙是極其簡單的,所以解釋宇宙的科學理論壹定是極其簡單的,而不是相反,這遠遠超出了我們所有的想象。妳對宇宙的想象越復雜越神秘,妳就越不能把握它。如果妳單純地想象宇宙,妳會驚訝地發現,宇宙是透明的,除了量及其分布,什麽都沒有。到時候,妳就傻眼了。

解開宇宙之謎的前提在於解開時間之謎,而解開時間之謎的前提在於打破傳統的“時間觀念”。既是窗戶紙,又是銅墻鐵壁。如果妳有超越愛因斯坦的想象力,這張窗戶紙壹下子就破了。妳相信嗎?現在讓我們來解開時間之謎。

在現實宇宙中,時間的形象不是我們想象的“壹維長度”,而是“三維體積”。時間的單位不能用秒或米來表示,而要用立方米。人們通常說“時”、“秒”、“日”、“年”不代表時間單位,而只是“角度”單位。在真實宇宙中,時間的真實影像不是壹個角度,而是存在於壹個角度中的“角體積”。現在我們具體討論壹下這個問題,從時鐘開始:

我們知道不同鐘表的表盤區域是不壹樣的,但是所有鐘表的表盤區域內的角度都是完全壹樣的,都是360度。當時指針在盤面上旋轉,我們說時針已經過了12個小時,同時也可以說時針旋轉了360度,也就是說表盤上的十二小時單位正好等於360度,表盤上的壹小時單位正好等於30度。從這個角度來看,小時的概念不是長度單位,實際上代表的是角度單位,小時和角度是可以換算的。換句話說,所謂的小時,其實就是表盤上30度角的代名詞;相反,表盤上的30度角正好相當於壹個小時。

有人會問:既然妳說“小時”不是時間單位而只是角度單位,那我們通常說的壹小時是什麽意思呢?我們還是以時鐘為例來說明。

在表盤上,如果時針轉了30度,我們會說時針過去了壹個小時,這就像是表盤上的壹個半徑在30度夾角內掃過角區;如果時針轉了360度的角度,說明這個半徑已經掃過表盤圓角內的圓形區域。我們說:無論是30度夾角中的角面積,還是360度圓角中的圓形面積,都是“鐘”中反映的時間,換句話說:在“鐘”中,時間的形象直觀地反映在面積單位中,所謂“壹小時時間”就是表盤上30度夾角中的角面積,“十二小時時間”就是表盤上最後壹個角的圓形面積。

現在我們知道了,在“鐘”中,小時的概念原本是指角度的單位,所謂的時間也不過是角度所反映的面積。所以,我們千萬不要說:時間有多長?但只能問:還有多少時間?時間的單位不能用秒來表示,也不應該用米來表示,最多只能用平方米。

妳對此感到驚訝嗎?請不要急著反駁我。所有鐘的表盤面積和刻度都是固定的,代表靜止的時間,所有鐘的指針都在動,代表運動的物體,說明物體只能在靜止的時間裏行走。當時鐘的指針停止轉動時,我們不能說時鐘裏的“時間”停止了,因為代表時間區域的表盤和刻度本來就是不動的。我們只能說,移動的手及時停住了。這意味著-時間本身從不運動,時間是靜止的。

在“時鐘”中,時針就像壹個運動的物體,只能穿過時間區域。時間是物體運動掃過的面積,而不是移動的距離。在所有的表盤上,時間線段的長度都無法體現,只能體現時間區域的大小。壹定有人不同意這種觀點,認為如果把表盤上的時針看成是無數個粒子組成的半徑,使每個粒子經過的弧線都是時間線段,就可以用長度單位米來表示,時間也會體現為長度。我們承認所有的區域最終都是由線段疊加而成的,但任何線段即使細,也會有壹定的寬度,本質上仍可視為面積單元。同理,在表盤上運動的質點,即使很小,也要視為半徑,它在旋轉中留下的痕跡壹定是長寬組成的面積,所以我們說時間在表盤上的圖像只能體現為面積,而不能體現為長度。單壹的長度單位不能唯壹地決定壹個區域的大小。

上面的分析肯定會給人壹種錯覺,好像時間真的是面積的單位,但這種理解也是錯誤的。其實我們前面說的“時間”只是時鐘裏的時間,並不是真正的時間。真正意義上的時間既不是長度單位,也不是面積單位,而只是體積單位。

我們知道,所有的時鐘最初都是根據地球的自轉原理設定的,地球才是真正的標準時鐘。所有的鐘都應該看作是地球鐘的投影,時間只能在這個投影平面上表現出面積的特征,但在地球鐘裏,時間的真實形象必須體現在體積上。

地球轉壹圈也等於走過360度角,但地球轉壹圈不等於走過12個小時單位,而是定義為24個小時單位,這樣地球時鐘上的壹個小時單位就應該等於球面上的15度角。也就是說,在地球時鐘中,壹小時等同於十五度的夾角。與鐘不同的是,地球鐘上壹個小時單位中的“時間”不是半徑的兩個夾角之間的角面積,而是垂直於地軸的兩個半圓面積的夾角之間的角體積,這就好比把壹個西瓜平均切成24塊,每個西瓜的形狀與壹個小時單位中角體積的形狀相似。如果把二十四個角體積看成壹個整體,那就是存在於地球時鐘圓角中的球形體積。這個球體積就是地球鐘自轉所占據的時間體積,它的大小可以根據地球長度的半徑和球體積的公式計算出來。地球自轉所占據的時間體積與地球質量所占據的空間體積重合且相等。在這裏,“時間和空間”終於統壹了,統壹在三維體量中。

在地球鐘裏,時間的圖像既不是粒子掃過的弧距,也不是旋轉半徑掃過的面積,而是旋轉平面掃過的體積。時間的單位既不能用米表示,也不能用平方米表示,只能用立方米表示。

有人曾經形象地把時間比作時間管道或者時間隧道,簡直是天才的比喻。既然是隧道,就要用體積來表示,但任何時候管道都不可能是直管,而是封閉的彎管。這是因為所有的物體都在壹定的範圍內旋轉,就像時針和地球鐘在壹個角度內旋轉壹樣,無論是原子、太陽系還是整個宇宙。

在太陽系中,地球公轉的軌道是典型的時間管道。當然,這個時間管道的出現是我們腦海中想象出來的。是地球繞太陽壹周掃過的體積,這個體積的大小等於地球最大切面和管道平均周長的乘積。在太陽系中,所有行星都在各自的時間管道中圍繞太陽中心旋轉。因為不同行星的管道橫截面積和平均周長不壹樣,所以我們說每個行星運動實際占據的時間體積不壹樣,不在同壹個時間體積內。所有行星的壹周稱為壹年的時間或360度,這意味著壹年的單位實際上代表了太陽系中的360度角。地球壹年存在的時間管道的體積肯定和木星壹年不壹樣。應該說木星自轉運動所占據的“年角”中的時間體積明顯大於地球運動所占據的時間體積,這就好比說木星質量所占據的空間體積大於地球質量所占據的空間體積。

在地球鐘上,壹切都可以看作是在自己的時間管道中像時針壹樣繞地軸旋轉,時間管道的橫截面與任意單個物體或粒子的管道周長的乘積就是物體旋轉運動所占據的時間體積。地球上所有物體或粒子的時間管道體積的累積和,構成了地球整體自轉所占據的總時間體積,這個時間體積的形狀也是典型的以地軸為中心的時間管道。地球是壹個球形時鐘,是普通時鐘的原型。地球上每壹個單個物體的運動都不在同壹個時間管道體積內,或者說不是同時的,而是都在壹個更大的時間管道體積內,這個時間管道體積就是地球的總時間管道體積,其大小等於並重合於地球質量所占據的空間體積。

就宇宙而言,它是最大的標準鐘。宇宙鐘裏有各種不同級別和大小的鐘,包括銀河系鐘、太陽系鐘、地球鐘、原子鐘和光子鐘。宇宙中所有物體的運動就像壹只永不停息的表針,決定著它在時間體積中的位置和坐標。我們今天感受到的所謂時間速度,其實並不是時間本身的速度而是地球自轉和公轉的速度,這與地球的動量和速度直接相關。要知道最終答案,必須按順序討論。

宇宙中所有物體的運動都是在“時間體積”中進行的,而不是隨時間運動;壹般來說,物體總是運動的,但時間總是靜止的。運動和時間是不可分的。時間的本質是壹個三維的體積,時間的單位用立方米來表示。

在宇宙中,時間完全隱藏在空間中,與空間的體積重合且相等,所以我們很難發現它的存在,誤以為時間是看不見摸不著的,無法把握。宇宙中的時間和空間是對稱統壹的,它們重疊在壹起形成三維時空。三維時空觀比所謂的四維時空觀更簡單,更容易理解,更能直觀地描述,所以更合理。

在宇宙中,時間是靜止的而不是勻速的,所有的物體都在時間中而不是空間中不斷運動。壹切物體的運動都是相對於靜止的時間而言的。沒有時間的長短,只有大小,也沒有時間的快慢,所以時間沒有開始也沒有結束。

宇宙中沒有直線的勻速運動,萬物都在自己的時間管道中循環,這就使得時間的特性不可避免地呈現出像空間壹樣的彎曲的圓形結構。宇宙是壹個旋轉的球體,類似於原子、地球和太陽系。

必須強調的是,只有承認時間的三維性,才能最終解釋宇宙,否則只能永遠在舊理論中徘徊。

在基本了解了時間的三維本質後,我們將繼續討論另外兩個相關的概念,即動量和速度。在宇宙中,任何單個物體運動所占據的時間體積必然與物體的動量和速度直接相關,它們同構成壹組相關變量。動量、時間、體積、速度之間存在著確定的比例關系,任何壹個變量的大小都是由另外兩個變量決定的,兩者不可分割,互為解釋,缺壹不可。除了動量、時間體積和速度,宇宙還包含另壹組變量,即質量、空間體積和密度。它們之間也有壹定的比例關系,任何壹個變量的大小都是由另外兩個變量決定的,兩者密不可分,互為解釋,缺壹不可。宇宙中的這兩組變量是對稱統壹的,可以通過比較和相互解釋來解釋。

必須指出的是,由於過去人們並沒有真正理解時間,對“動量”和“速度”這兩個概念的理解不可避免地是模糊的,以至於在“動量”和“速度”的定義上不可避免地存在錯誤和矛盾,這裏必須予以糾正。現在我們先討論動量。

在教科書中,動量的定義是壹個質點的質量和速度的乘積,動量的單位是千克?M/s意味著毫無疑問這是錯誤的。我們說,如果動量等於質量和速度的乘積,那麽它壹定包含質量,壹定大於質量,也就是說動量要看成由兩部分組成。這裏有壹個問題。如果壹部分肯定叫質量,那另壹部分應該叫什麽?假設這個分量也叫質量,說明動量都是由質量組成的,兩者沒有區別,不應該。假設另壹個量叫做動量,就等於說動量既包含質量又包含部分動量,這顯然是矛盾的。也許有人說量的另壹部分叫速度,那麽為什麽不能反過來也叫速度質量或者動量呢?還有,如果動量壹定包含質量,那麽質點失去速度時質量還屬於動量嗎?這個時候,為什麽我們總認為壹個靜止的質點,動量已經完全消失了?如果不能合理回答這些問題,我們還能認為動量是質量和速度的乘積嗎?另外,動量的單位用千克嗎?米/秒的表述也很牽強,因為它明顯是以比值的形式出現的,比值不能代表壹個確定量的單位。比如質量的單位是千克,那麽對應的動量單位就應該是千克而不是別的。可以肯定地說,現有的動量概念是錯誤的、站不住腳的,必須和質量單位統壹起來。請不要急著反駁我,這絕不是聳人聽聞,還有很多事情是我們沒有預料到的。

壹個相對於地面保持靜止的鐵球,有人說它的速度為零,所以它沒有動量;這個鐵球,也是看著隨著地面繞地軸旋轉,所以動量很大。兩種不同的解釋必然導致兩種不同的計算結果。請問:鐵球到底有沒有動量?不用說,答案當然是肯定的。

長期以來,人們壹直堅信運動總是相對的,在兩個不同的參照系丟失或共存的情況下無法判斷物體是否在運動,因此無法確定物體是否有動量。在這種錯誤思維方式的影響下,人們必然認為壹切物體中不可能存在絕對的動量,甚至認為物體中的動量是可有可無的,有時甚至是不必要的。這樣,人們根據相對運動計算出來的動量自然是相對動量,應該說是非常錯誤的。

可以肯定地說,現實宇宙中確實存在絕對靜止的參照系,也就是我們反復強調的時間體積。時間和空間是宇宙中唯壹不動的東西。(這個問題後面會進壹步解釋。時間和空間只有膨脹和收縮,只有大小的變化。都是有限的。只要所有的物體在時間中存在,它們就壹定處於絕對運動中,具有絕對動量。宇宙中的動量和質量是壹樣的,都是物體固有的,絕對存在的,而且是相對獨立的。動量只代表物體運動的大小,是純運動中的量,也稱為占據時間的量。動量只與物體運動所占據的時間體積的大小和速度有關,而與質量無關。這就好像壹個物體的質量只與所占空間的大小和密度有關,而與動量無關。壹個物體中的動量和質量是等價的、相等的、重疊的;時間體積和空間體積是等價的、相等的、重疊的;速度和密度是等價的,相等的,重疊的。

在地球上,所有物體都隨著地面繞地軸旋轉,保持原有動量不變,不受其他物體動量的影響。壹個靜止在地上的鐵球永遠不會自己滾,除非其他物體的動量傳遞給它,迫使它改變原來的速度,在地上滾。但鐵球所擁有的動量並不是它應有的真實動量,而是加上了其他物體的動量。壹旦施加的額外動量消失,鐵球就會自發地逐漸恢復到原來的速度和動量狀態,最終在地面上停止隨地球旋轉。

現在我們知道,任何物體在不受其他因素影響的情況下,總是保持原來的動量不變,也就是說物體的動量是固有的而不是質量和速度的乘積。那麽如何確定物體的原始動量呢?確切地說,物體的動量是所占時間體積和速度的乘積,相當於物體的質量是所占空間體積和密度的乘積。如果要確定物體的動量,首先要確定物體的時間、體積和速度;這就相當於說,如果要確定壹個物體的質量,首先要確定物體所占的空間與密度相同。然而不幸的是,現有教材中對速度的概念本身就是錯誤的,必須首先糾正。

教科書中速度的概念定義為粒子的位移與經過時間的比值,速度單位用米每秒表示。這是什麽意思?書上說,位移是質點運動所走過的距離,用米表示。顯然,這種說法至少是不嚴謹的。我們已經知道,任何粒子的運動過程都必須掃過壹個管道體積,這個管道體積就是粒子動量存在的時間體積。如果我們只把運動看成是粒子走過的距離而不是掃過的體積,那麽動量就脫離了時間體積,這就好比說物體在空間運動,時間在時鐘中進行。我們知道,把現有速度概念中的時間單位表示為“秒”是錯誤的,因為“秒”已經被證明只代表角度的單位,所以長度米的單位和角度秒的單位是不可比的,我們永遠無法說15度角中存在多少米。即使我們把角度單位“秒”看作存在於角度中的面積或體積,這個速度概念的比值也是不能成立的,因為米和平方米或立方米是沒有可比性的,我們永遠無法說某個面積或體積中存在多少米。還有壹點很重要。不可思議的是,調度的概念並沒有體現在現有的速度概念中。相比之下,質量的概念明顯體現在現有的密度概念中。總之,我們今天使用的速度概念所表達的內容是模棱兩可的,按照這個概念無法體現速度的真正含義。原因還是我們根本不知道“時間”是什麽。

現在我們來修改壹下這個模糊的概念。在速度單位米/秒中,時間單位不能用秒來表示,而要用立方米。長度米的單位在速度中是壹個不必要的概念,應該改成動量。因為原來的動量單位——千克?米/秒不對,必須更換。為了統壹動量單位和質量單位,我們將動量單位表示為:千克(動量),所以修正後的速度概念應該表示為壹個質點的動量與時間的體積之比,速度單位表示為千克(動量)/m3(時間)。新的速度單位和原來的密度單位非常對稱:kg(動量)/m3(時間)kg(質量)/m3(空間)。我們把修正後的動量、時間體積和速度稱為新概念,它們與物理學中的另壹組變量——質量、空間體積和密度具有數學對稱性和統壹性。稍微比較壹下,就會發現其中的合理因素。總之,新概念的出現不僅是舊概念本身內容和審美效果的改變,更大意義上預示著壹場新的物理學革命將不可避免。