哲學角度的相對論

一、物質是四維的

宇宙是四維的，四維的宇宙是物質的。凡存在的事物都是物質的，都有一定的質與量，是質與量的統一。物質有空間和時間兩種存在形式。

時間是物質的存在形式，時間中有過去、現在與未來?！艾F在”也是物質的存在形式。“現在”是存在的，是物質的。在時間的歷史長河中，過去的時間已經沒有物質了，未來還沒有物質。假如“現在”也沒有物質，那么物質何在？

“現在”既有一定的質也有一定的量。這種質與量，是物質的質與量。沒有物質的質與量，就沒有事物，就沒有“現在”。

在古典物理學中，三維空間里的兩個地方同時發生的兩個事件，其同時性是絕對的，也就是說絲毫不能分前后。這里所說的兩個地方同時發生的兩個事件的同時，是同一時間，也可以說是同在“現在”。假如說同時性是絕對的，那么，“現在”也是絕對的。

絕對的同時所形成的時間的面，就像是一張沒有絲毫厚度的抽象的紙。在宇宙的兩個不同地點絕對地同時發生的兩個事件，就像是同時發生在這樣一個面上。但實際上，一張紙無論它多么薄，總有一定的厚度。沒有一定的厚度，它怎能存在。同樣，三維空間在時間一維中必須有一定的量，沒有一定的量，它就不能存在。時間無論進行到什么時候，它總有一定的厚度。當時間進行到“現在”時，“現在”也有一定的厚度，或者說有一定的量。

“現在”有多長時間呢？過去的時間和未來的時間都是無限的，但是在過去與未來之間的“現在”卻只是一瞬間，是有限的、相對的。

“現在”是物質的，其質是物質的質，其量是物質的量。時間一維的質與量也就是“現在”的質與量。沒有物質就沒有一切，現在也就不存在了。量和質不能分割。有一定的量才能有質，有一定的質才能有量。有質有量的“現在”，是時空統一的關鍵。

現實的物質存在于“現在”之中，只是在“現在”有現實的物質。“現在”之中不僅有物質，而且一切物質全部存在于“現在”之中，“現在”的物質，就是宇宙中的一切物質。

“現在”之中有質有量，其中的量的最小單位是無窮小，或者說是無限短。但無窮小不能獨立存在，它只能寓于有窮之中。人們通常所說的“現在”的長度是一瞬間，是相對的。有的事物其“現在”的長度是無窮小，而有的可大到一萬年。

過去與未來之間夾著“現在”，它的前一個面是未來，后一個面是過去。這兩個面都無限大，但兩個面之間的距離卻相對小，是一瞬間。1917年，愛因斯坦在《普魯士科學院會議報告》中提出來一個有限無邊的靜態宇宙模型[1。這一模型符合客觀實際。他所說的有限，就是指“現在”有限?！艾F在”僅是一瞬間，它夾在過去與未來兩個面之間，當然有限。而這兩個面無限大，所以說無邊。所說的靜態，是指夾在兩個面之間的“現在”的厚度，或者說長度是守恒的。

三維空間皆在“現在”之中，說“現在”有限，是說它的厚度有限。但是，它也是無邊的。這就像一個無限大的薄餅一樣，它大到沒有邊，但其厚度卻有限。

三維空間無邊，時間一維就無邊，“現在”也就無邊。這是因為“現在”包括三維空間，三維空間就在“現在”之中。這恰如在物體之內：線在面中，面在立體中。

我們日常生活中所知的三維空間，是無限大的。從其中的任意一點出發，無論向著什么方向前進，都通向無限遠。但是，它在時間一維中的存在卻是相對的。

三維空間是物質的，一切物質都存在于“現在”之中。“現在”是一時的、相對的，但相對中有絕對，絕對寓于相對之中。舊的“現在”消失了，新的“現在”又有了。在時間史中，什么時候沒有“現在”？任何時候都有“現在”，但不同時候的“現在”其內容不同。時間不斷前進，“現在”不斷變化。

在三維空間中普通事物的運動是慢速運動，這種運動在四維時空中的表現微不足道。而光速及相當光速的高速運動，是在四維時空中進行的。光速是事物的最高速，事物的速度若大于光速，它就會離開現在，離開物質，也就成了非存在。光速雖是最高速，但是畢竟“現在”有一定的厚度或者說長度，某些物質可以在這一厚度內縱向前進，這就像在薄餅內部運動一樣，所以略超光速也是有可能的。

相對論的一個著名論斷是：在宇宙的兩個不同的地方同時發生的兩個事件，其同時性是相對的。這與絕對的同時是不同的。為什么同時性是相對的呢？因為雖在同一時間，但這同一時間有一定的量，只要是在這一定量的時間內發生的事件，都算是同時發生的。因此雖然是在同時發生的，但仍然可以分前后。

二、時間的兩種不同的量

四維時空是一個不可分割的統一體，由空間三維和時間一維組成。三維空間不能離開時間一維而單獨存在，當然時間一維也不能離開三維空間而單獨存在。

在牛頓物理學中，空間與時間是分割開來的。其時間的量只能用秒、分、小時等來計量，不能用厘米、米等來計量。而在四維時空統一體中，時間一維的量可以用厘米、米等來計量。

用秒等來計量的時間的量，是物質運動、變化的持續性和順序性的量，它不同于三維空間的物質的量，這兩種量不能相加減。用厘米等來計量的時間的量是物質的量，它與三維空間的物質的量是同質的量。因此用厘米等來計量的時間的量，可以與三維空間的物質的量相互加減。

時間能用厘米等來計量嗎？答案是肯定的?？臻g和時間都是物質的存在形式，兩者內部所存在的都是不可分割的同一物質。人們通常用厘米等來計量三維空間的物質。既然空間三維的物質與時間一維的物質是不可分割的同一物質，是一個統一體，因此時間一維的物質也可以用厘米等來計量。

假如時間一維沒有一定的物質的量，只是一張沒有厚度的抽象的紙，那它就不能存在，就不能構成四維時空?？臻g與時間若不能統一起來，那么宇宙就只能是三維的。

三維的空間是不能離開時間一維而單獨存在的。若離開了時間一維，三維空間中的舊事物到何處去，新事物從何而來？當然，新舊事物可以轉化，但質變或量變，是一個過程。這一過程首先必須在物質中進行，質量互變是物質的質量互變。其次，凡過程總要持續一定的時間。

正因為時間一維有一定的物質的量，所以才是物質的，才能與物質的三維空間構成四維時空。那種僅僅用秒等來計量的量，是物質運動的持續性的量，并不是物質本身的量。這樣的一秒鐘僅僅是物質運動的持續性和順序性的表現，并沒有表明有沒有物質、有多少物質。時間有物質，才能算得上是一維。三維空間的量是物質本身的量，它與計量物質運動持續性和順序性的一秒鐘如何相加減？

只有用厘米等來計量的“現在”，才是物質的“現在”，才是真實的“現在”。人們知道一米長的物體、一平方米的物體的面積、一立方米的物體，但誰能知道一秒物質是多少？

如果只承認秒、分等可用來計量時間，那仍然將時間與空間各自孤立起來。它不能與三維空間統一為有機的四維時空。這種量只是物質運動、變化過程的持續的量，它不能計量物質的質量。過去與未來之間的現在的量，是物質質量的量，必須用厘采等來計量其長度、大小等。時間的這兩種量有區別也有聯系，其聯系反映在

羅倫茲變換公式中。

三、揭示了“現在”就容易理解相對論

物質是四維的，它在三維空間有運動的軌跡，在時間一維中也有運動的軌跡。因時間一維與空間三維相互垂直，所以這兩種軌跡也相互垂直。既然相互垂直，該軌跡就形成一個面。

普通事物在時間一維中運動的軌跡微不足道，可以說它只是在三維空間運動。而粒子的運動卻深入到了四維時空內部，其運動軌跡是一個面。光的運動軌跡是一個面，是光速的平方的軌跡，這在質能公式中得到了反映。理解了四維時空理論，就容易理解質能公式了。在這一公式中，并不是能量可以等于質量。能量與質量二者性質不同，無法相互比大小。質量乘以光速的平方后，還是質量嗎？不是了。能量除以光速的平方后，還是能量嗎？不是了。

粒子的運動速度相當于光速，普通事物的運動速度雖是慢速運動，但其內部物質的粒子運動速度也同樣相當于光速。

“現在”有一定的量與同時性的相對性是一致的，這與測不準原理也是一致的。古典物理學的同時性是絕對的，而現實中的同時性是相對的。正因為同時性是相對的，所以一個電子在同一時間是在不同的點上。在同一時間，電子的位置不是僅僅在一個點上，而是在不同的點上，是在若干點上，是在一個面上，因為其運動的軌跡不是一條線而是一個面。正因為在同一時間，電子的位置不是僅僅在一個點上，而是在若干點上，是在一個面上，所以它的位置當然就測不準了。人們通常所測的準確位置只是一個點。

光速為何不變？光子是在四維時空中運動，其運動的軌跡是一個面而不是一條線。例如，飛機在飛行中，向其正前方發射一子彈，該子彈相對于地球的速度等于飛機的速度加子彈的速度。若飛機在飛行中發出一束光，光速與光源的運動無關2。因為飛機運動的軌跡僅僅是三維空間中的一條線，而光的運動的軌跡卻是四維時空中的一個面，二者運動的軌跡不同，兩種速度如何相加。

洛倫茲變換公式解決了光速不變的問題，這一公式簡單明了。該公式是一組用于描述在不同慣性參考系之間，物理事件的時空坐標如何轉換的方程[2]。有了洛倫茲變換公式，就可進一步推導出相對論。為什么呢？因為僅僅在三維空間內，不可能出現光速不變的現象，因而只能到三維空間之外去找原因，這就必然進入四維空時。

四、四維時空中的四維是相互垂直的

空間三維由過去走來，經過現在，走向未來。整個三維空間同時沿著時間一維前進，時間一維對空間三維中的一切物質都是公平的，也就是說，無論在什么地方，時間前進的速度都是相同的。所以，空間三維與時間一維只能相互垂直。時間一維與長、寬、高都垂直。普通事物的低速運動在時間一維中難以表現出來，而事物的高速運動卻會明顯地由在立體中運動轉入到四維時空中運動。因為三維空間與時間一維是相互垂直的，而粒子的直線運動既在三維空間，又在時間一維，所以相對于四維時空，粒子的直線運動就成了曲線運動。這就像我們在地球上作直線運動，但地球在旋轉，所以我們的直線運動在太陽系中就成了曲線運動。這會影響物質的形態。

當直線變成曲線以后，某一線段兩端的距離就縮短了。一米長的線段，彎曲后其兩端的距離可能就成一厘米了。這就是“尺縮”現象。與“尺縮”現象類似的是“鐘慢”。

五、結語

綜上所述，宇宙是物質的，是四維的。在過去與未來之間的“現在”是瞬間的、相對的，相對中寓于著絕對。時間一維是物質的，有質有量，其量與三維空間的量是相同的，都是物質的量，同樣可以用厘米等來計量。

參考文獻：

[1]秦關根.愛因斯坦[M].北京：中國青年出版社，1979：154.

[2]w·泡利.相對論[M].凌德洪，周萬生.譯.上海：上海科學技術出版社，1979：7.

作者簡介：劉文浩（1943.03-），男，漢族，山東泰安人，研究生，副教授，研究方向：物理學。