四維空時與測不準原理

摘 要:在測不準原理中，測準的是三維的量，所測不準的是四維的量。電子在四維空時內部運動，其位置與長度都是四維的。在四維空時中有若干個三維空間。當測準了某電子在三維空間的位置后，再去測量該電子的速度時，所測量的卻是四維電子的速度。

關鍵詞:現在 測不準 四維

中圖分類號:P15 文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2012)08(b)-0232-02

1 空間與時間統一的關鍵

同時性是相對的，這一論斷是由光速不變推導出來的。該論斷是理解四維空時的關鍵。我們也可以從另一角度理解四維空時。

從時間角度講，過去的量是無窮的，未來的量也是無窮的，那么，在過去與未來之間有沒有“現在”呢？如果沒有“現在”，那么，我們就只能生活在過去或未來。這可能嗎？

如果說有“現在”，那么，在過去與未來之間的“現在”，有多長呢？或者說有沒有量呢？

如果說“現在”沒有一定的量，那么也就沒有“現在”。因為質與量是不可分的，沒有一定的量也就沒有一定的質，也就沒有“現在”。顯然，“現在”有一定的量。在過去與未來之間有“現在”。光速不變也表明“現在”有一定的量。

“現在”并不是隔開過去與未來的一張無形的紙，它是一個現實的過程。這里需要深思的是，這一過程是事物質變的過程，既然是一個過程，就要有一定的時間長度，而在這一定的時間長度內，新舊事物在變化著，因而二者也就同時存在著。

空間與時間統一為四維空時的關鍵就在于:“現在”有一定的量?！艾F在”的量究竟有多少呢？

時間的量是由運動的物質決定的，而物質的發展變化是逐步進行的，是從最小的單位開始的。時間中的小時的量是由分鐘的量累積成的，而分鐘的量是由秒鐘的量累積成的，依此類推，時間的最小的單位似乎應該是無窮小。

但是，在現實世界中，人們看不見摸不到無窮小的事物，所以，無窮小是非現實的。這樣的量是非現實量。無窮大也如此。無窮小是不能單獨存在的，它只能存在于有窮之中。

有些較大的事物，其現在較長。這些事物，在其存在期間，又可分過去與現在。

宇宙的“現在”的范圍是指“現在”的前后兩個面之間的范圍?！艾F在”的前一個面與未來交界，而后一個面與過去交界。這兩個面無限大，而兩個面之間的距離卻極小，只是一個無窮小與有窮結合在一起的量。

無窮小與有窮結合在一起的量，其大小是不等的。這也可以說，在四維空時中，在不同的位置，時間一維的長度是不同的。其長度也處于變動之中。這種變動導致宇宙在不同的地方膨脹或者縮小。有些地方膨脹了而另一些地方就要縮小。

我們說時間是物質的存在形式，當然包括過去與未來，但是，過去的時間只是物質曾經有過的存在形式，而未來的時間是未來物質的存在形式。實際上，只是在“現在”有現實的物質?！艾F在”的量也就是時間這一維的量。通常人們所說的穿越過去，只能在“現在”的范圍內穿越過去。這種過去是相對的，是在“現在”的范圍以內的過去。超出“現在”的范圍的過去，是不能穿越的。因為過去的時間只是物質曾經有過的存在形式，沒有物質的地方如何能去？

2 時間的兩種不同的量

四維空時是由空間三維和時間一維組成的統一體，它是不可分割的。在四維空時統一體中，時間一維有兩種不同的量:一種是以秒等為計量單位的時間;另一種是與三維空間的量同質的量，例如厘米等。以秒等來計量的時間與以厘米等來計量的時間是有區別的，但又有密切的聯系，后者是前者的基礎。前面我們說在過去與未來之間的“現在”有一定的量，而這種量是這樣兩種不同的量。

古典物理學中的時間與空間是各自獨立的，二者的量不能直接換算。如果僅僅承認以秒等為計量時間的單位，那么還不能與古典物理學中的時間區別開來。這類量不能直接用來計量四維空時中的時間，它與三維空間的厘米等不能直接換算。

為什么厘米等這類三維空間的量可以用來計量時間呢？這是因為時間與空間都是物質的存在形式，二者的內容是同一物質。

如果承認時間與空間都是物質的存在形式，如果承認宇宙是四維的，那就應該承認時間與空間一樣，也是物質的。大家知道，空間作為物質的存在形式，其內容是物質，那么，時間作為物質的存在形式，其內容是什么呢？當然，也是物質。時間中的物質與空間中的物質是否不同呢？不，兩者沒有區別，時間與空間的內容是同一物質。因為時間與空間的內容是同一物質，所以厘米等這類三維空間的量也可以用來計量時間。

空間與時間統一于物質，恰似長、寬、高統一于物體?！艾F在”是現實的、物質的，“現在\"的量，或者說“現在”的長度，也是現實的、物質的。時間中的物質與空間中的物質是同一物質，既然是同一物質，那就可以用同質的計量標準來計量。

如果不承認厘米等為計量時間的標準，那實際上是不承認四維空時。以秒等為計量單位的時間的量，只是物質運動的量，并不是物質自身的量。試問，一秒物質是多少？

那么，如果以秒等為計量單位，“現在”的量是多少呢？如果以厘米等為計量單位，“現在”的量又是多少呢？兩者“現在”的量都是無窮小與有窮小的結合。

3 四維空時中的四維是相互垂直的

大家知道，空間三維是相互垂直的，假如不相互垂直，那就沒有長、寬、高三維的區別。時間一維與空間的長、寬、高三維都垂直，假如不與這三維相互垂直，那就沒有時間這一維。四維空時中的四維都是相互垂直的?？臻g三維的長度都是無限長，而時間一維的長度卻極短，是無限短與有限短的結合。

任何事物都是四維的，任何事物的運動都是在四維空時中運動。但是，因時間一維的長度極短，所以在低速運動的情況下，四維空時的時間一維顯現不出來。低速運動的事物雖然也是在四維空時中運動，但與其在三維空間的運動相比，并沒有發生多大的變化。而當事物的運動速度達到一定高度時，四維空時的特性就會顯現出來。這里所說的運動速度達到一定高度，是指達到與光速相當的高度。也可以說，高速運動是指能夠使四維空時顯現出來的運動。低速運動則是指不能夠使四維空時顯現出來的運動。

高速運動的事物在“現在”期間所走的距離較長，比如，高速運動的光子從A星球到達B星球時，它可能還沒有離開從A星球出發時的“現在”的范圍;而慢速運動的事物在從A星球出發時的“現在”期間里所呆的時間極短。

當事物的運動由低速運動轉為高速運動時，運動的事物由三維明顯地轉入四維之中，因為四維是相互垂直的，所以此時運動的事物其運動方向必然發生90°的轉彎。因此，它原來在三維空間的運動速度對其后來在四維空間的運動速度沒有影響。這正是光速不變的原因。

4 測不準的是四維空時的量

四維空時的四維雖然相互垂直，但并不排除某一維上的直線等與另一維不垂直。例如，在一房間內的墻角，東墻上的某一直線就可能與南墻不垂直，甚至平行。

四維空時是不可分割的，但可以分開來進行分析，這就像三維空間不可分割而可以分開來進行分析一樣。在四維空時的時間一維里的某一線段，如果與空間三維構成一定的角度，那么其長度要縮短。

在下面的三角形中，A、B兩點都在四維空時的邊上，B’點在四維空時的內部，AB=AB’。該三角形的一切點、線、面、體等都在同一瞬間存在。(如圖1)

從B’點引B’O垂直于AB，AO就是AB’的距離。在四維空時里，B’O是四維整體，這一整體在三維空間的表現就是O。這是因為四維空時的時間一維極短，在通常條件下，人們難以感覺到它，所感覺到的是三維空間。在測不準原理中，測準的是電子的三維的量，所測不準的是其四維的量。

人們所測準的某電子在某一點的位置，這并不是該電子的四維位置。當測準了該電子上某一點的位置后，再去測該電子的速度時，其速度是該電子在B’O的速度，并不是該電子在B’O上某一點的速度。反過來說，當測量該電子的速度時，所測準的只是該電子在B’O的O點的速度，并不是該電子在B’O的速度。而當測準了該電子在B’O的O點上的速度之后，再去測該電子的位置時，該電子在B’O的位置是四維的。從上面的三角形說，該電子在B’O的位置不是一個點，而是一條線段。人們所測準的是某電子在O點的三維位置，所測不準的是該電子在B’O這一線段的四維位置。

電子的運動是在四維空時內部運動，其運動方式是四維運動方式，如果用通常的測量方式去測量，那是難以測準的。四維運動方式與三維運動方式不同。如果說事物三維運動的軌跡是一條線，那么，事物四維運動的軌跡就是一個面。如果說事物三維運動的軌跡是一個面，那么，事物四維運動的軌跡就是一個立體。

實際上在測不準原理中，所測準的是電子在三維空間的量，而不是它在四維空時的量。四維空時的量與三維空間的量的關系猶如三維立體與二維平面的關系，也猶如二維平面與一維直線的關系。在一個平面中有無數條線，在一個立體中有無數個平面，同樣，在四維空時中有若干個三維空間。測準了一個電子在三維空間的位置，不等于測準了這一電子在四維空時中的位置。當測準了一個電子在三維空間的位置后，再去測量這一電子的速度時，所測量的卻是四維空時中的電子的速度，因為這個電子是四維的。反過來說，當測準了一個電子在三維空間的速度后，再去測量這一電子的位置時，所測量的卻是電子在四維空時中的位置。

其實，只要測準了某電子在B’O這一線段的四維位置，應該說是測準了。這是因為在同一時刻，電子在四維空時里的位置不是一個點，而是在一定范圍之內。在這一定范圍之內，有若干個點。這若干個點，都是同一電子在同一瞬間所在的點。

的確，測不準原理是被科學實驗證明是正確的理論，但是，被科學實驗證明是正確的理論并不是無條件的真理。在相對論產生之前相當長的時間里，牛頓的理論一再被科學實驗證明是正確的，但是這并不表明牛頓理論是無條件的真理。任何真理都只是在一定范圍內正確。測不準原理也是如此。在圍繞測不準原理進行的爭論中，對立的兩派在不同的范圍內各自都有正確性。