時間與空間（2）
時間與空間伴隨宇宙大爆炸而產生。宇宙大爆炸開辟了物理運動場，時間與空間是場的結構，也是物理運動的自由度，可以統(tǒng)稱為“維”，定義為 S ={T,L}。其中，T 為時間，L 為空間，S 為時空關系的集合。
時間與空間如何區(qū)別？任取兩維，相關者，其中一維為時間，另一維是空間；不相關者，均為空間。例如，有一種力為 P = f{T,L}，那么，時間與空間的區(qū)別，就是在這個力的作用方向上，空間尺度會發(fā)生變化，時間尺度不會變化（關于洛倫茲變換的時間延長，稍后再給出解釋）；不在這個力的作用方向上，時間和空間都沒有變化。
時間與空間如何度量？假定物理運動的極限速度為 C ，那么，時間與空間的結構，就是任何運動速度都無法超越這個極限。
依據(jù)上述假定，我們感知的時間就是用光速極限度量空間的尺度；我們感知的空間就是用光速極限度量時間的尺度。
但是，該假定并不排除（1）光速因萬有引力而發(fā)生變化。并且，當光速因萬有引力的變化而達到極限時，例如在黑洞中，由于萬有引力的作用，時間與空間的結構就會發(fā)生倒轉。其特征為（2）任何粒子的運動速度達到光速極限，在該粒子的運動方向上，時間與空間就會倒轉。例如，在相互糾纏的電子對之間，其相互作用的光速已經達到光速極限，所以，它們的相互作用在觀察者看來是瞬間完成的。而事實上，依據(jù)電子對之間的距離 L，用光速極限測量光子運動，光子在倒轉時空中花費了 L / C 的時間。（3）在倒轉時空中，大質量黑洞時間無限延長，空間繼續(xù)塌陷，最后爆炸，時空回轉，空間以超光速暴漲，暴漲速度取決于時空回轉速度。并且，在暴漲空間中，亞光速的運動伴隨空間暴漲而呈現(xiàn)為超光速的運動。
因此，光速究竟是不是物理運動的唯一極限，還需要更深入的分析。
為了便于討論，可以把上述時空觀稱為“一維時間論”。下面依據(jù)本人從科普讀物中學到的物理學知識，用“一維時間論”解釋物理學家最新發(fā)現(xiàn)的物理現(xiàn)象。但聲明：本人僅僅是物理學的業(yè)余愛好者，僅從科普讀物中學習物理。該理論是否正確，還需要自然科學的專家論證；最后完善，也需要與專家合作。
一. 時空結構
當代物理學的超弦理論，已發(fā)展為膜理論，需要十一維時空，而我們說時間只有一維，那么，另外十維空間在哪里？
依據(jù)廣義相對論把萬有引力解釋為時空彎曲，可知萬有引力等價于一維時空。同理，人類已知的萬有引力、核弱力、核強力、光、電、磁共六種力，它們分別等價于一維時空，共六維時空。所以，在人類已知的六種力中，除了等價于時間的一種力外，其余五種力又分別等價于可彎曲的一維空間，此類空間可以彎曲，故稱自由空間。其彎曲幅度取決于力的大小。
然而，如果只有一維空間，那么，在這唯一的空間中，無法觀測它是否彎曲。例如有一只螞蟻，沿一根線繩爬動，對它而言，它是沿一條直線前進。要描述這根線繩是否彎曲，至少要把它放進二維空間。而事實上，我們是在三維空間中觀察它是否彎曲。
依據(jù)當代物理學，可以繼續(xù)推導出，每一種力都等價于一維時空，我們又說時間各向同性，那么，除了等價于時間的其中任何一種力之外，還有五種力，其強弱變化等價于可彎曲的自由空間。但是，此類空間的彎曲幅度，不能由它自己表現(xiàn)出來。無論是力的強弱變化，還是空間的彎曲，都需要一個度量標準。所以，除了等價于一維時間的一種力外，其余五種力都伴有一維平坦空間。即：
時空＝｛萬有引力，核弱力，核強力，光，電，磁，五維平坦空間}--------------------[1]
在這里，平坦與彎曲是一對矛盾。盡管在彎曲空間中，運用黎曼幾何學，可以計量空間彎曲的幅度，例如在地球表面，可以測量出任意兩條經線與赤道構成的三角形其內角和大于180度，并伴隨兩條經線的夾角而變化，從而證明地球表面是彎曲的，但是，彎曲本身是“不平坦”的，是相對于“平坦”而彎曲的。在彼此不同的彎曲之間，只有相對于平坦的彎曲幅度，才是它們的共性。只有相對于平坦，彎曲的幅度才表現(xiàn)出來，可以被講是，被測定。
所以，當每一種力都等價于一維時空時，除其中任何一種力等價于時間，各向同性不會彎曲外，其余五種力分別等價于一維自由空間，又分別伴有一維平坦空間。這六種力，除了等價于一維時間和五維自由空間之外，還伴有五維平坦空間，即：
時空＝｛時間，五維自由空間，五維平坦空間}-------------------------------------[2]
這恰好滿足膜理論所需要的十一維時空，可稱為膜時空；同時也證明，時空和空間來自宇宙大爆炸，來自人類已知的六種力。時間和空間，僅僅是力的作用場所。
二. 動態(tài)時空
在一般時空中，一種力等價于一維時空。在公式[1]中概括的六種力，在公式[2]中等價于一維時間和五維自由空間。然而，例如在牛頓力學中描述的萬有引力，在愛因斯坦的相對論中，已經被描述為場。等價于時空的力，要么是力，要么是場。在場的表現(xiàn)形式中，它已經等價于一維時空，那么，當它表現(xiàn)為力時，在它的作用方向上，會不會引起另一維空間彎曲？
顯然，因為光速不變，它不僅度量平坦空間的尺度，也度量空間彎曲的尺度，所以，例如在電磁力的作用下，在光子的運動速度接近光速時，依據(jù)洛倫茲變換，可以測出空間的彎曲。順便說一下，時間不會彎曲。而且，即使當光子的運動速度達到光速時，時空倒轉，但無論如何，在任何一種力的作用方向上，時間與平坦空間的尺度不會變化，所以，即使在倒轉時空中，依據(jù)不變的測量尺度，仍然可以測量空間的彎曲。
所以，在人類已知的六種力中，在其中任何一種力的作用方向上，彎曲空間疊加在平坦空間上，使平坦空間彎曲，轉變?yōu)樽杂煽臻g?？臻g的彎曲幅度取決于力的大小。如果說，公式[1]和公式[2]表達的一般時空，可稱靜態(tài)時空，那么，公式[3]就表達了動態(tài)時空：
動態(tài)時空＝｛時間，六維自由空間，四維平坦空間｝----------- [3]
在一般時空或表態(tài)時空中，任何一種力都可以等價于時間，其余五種力就等價于自由空間。就此而言，它們沒有區(qū)別。因而，在動態(tài)時空中，在任何一種力的作用方向上，例如在地球上，在萬有引力的作用下，人類已知的六種力都等價于自由空間，剩下的只有一維時間和四維平坦空間。即：
動態(tài)時空＝｛萬有引力，核弱力，核強力，光，電，磁，時間，四維平坦空間｝----------- [4]
這也證明了，時間和空間的本質來自于力，來自力的相互作用。
三. 竹簍理論
與動態(tài)時空對比，我們只能感受一維時間和三維平坦空間。這是因為我們的生理結構只能感受光、電、磁和萬有引力。除了其中任何一種力等價于一維時間外，我們只能感受三維空間。
因此，在理論與現(xiàn)實之間，必須找出我們的感覺器官無法感受的一維平坦空間，并且把它測量出來，證明它是我們尋找的平坦空間。
顯然，在動態(tài)時空中，我們只能在任何一種力的作用方向上尋找它。
為此，我們可以測量壽命極短的微觀粒子（以下簡稱粒子）高速運動的軌跡和存活時間，并且，依據(jù)物理學家的測量，我們已經知道，它們高速運動的軌跡延長了，存活時間也大于低速運動，所以，我們只需要解釋這種現(xiàn)象。
假定在低速運動中，在粒子原有的運動空間，粒子的運動規(guī)律為 Ｍ = f1(T,L)。它描述了粒子的運動規(guī)律與時間和空間的關系，因而也描述了粒子的運動空間。當粒子的運動空間受到外力作用時，外力的作用等價于彎曲空間。假定外力為 P = f2(T,L)，那么，在彎曲空間中，粒子的運動空間由兩個空間疊加而成，例如物理家把麥克斯韋在平坦空間描述電磁力的方程引入愛因斯坦描述彎曲空間的引力場，即 M + P = f1(T,L) + f2(T,L)。
依據(jù)一維時間論，時間的計量單位不會變化。然而，在疊加空間，原有的運動空間疊加在彎曲空間上，好比一只竹簍裝有香蕉、葡萄、橘子和梨，把竹簍放到哪里，也就把水果攜帶到那里。所謂竹簍理論，就是說，一個空間疊加在另一個空間上，其中任何一個空間的運動規(guī)律都完整地疊加在另一個空間上。只需要把兩個空間區(qū)分開，就可以把疊加的規(guī)律分開，使原有的規(guī)律復原。
在對比壽命極短的微觀粒子以不同速度運動的物理實驗中，物理學家依據(jù)牛頓力學計算的結果不符合實驗數(shù)據(jù)，而依據(jù)相對論的計算結果與實驗數(shù)據(jù)完全吻合。假設粒子在原有的空間運動，所遵循的規(guī)律為 Ｍ = f1(T,L)；在疊加空間運動，所遵循的規(guī)律為 M + P = f1(T,L) + f2(T,L)。那么，在低速運動中，粒子在原有的空間穿越的路徑為 L1，存活時間為 T1 ；在高速運動中，在疊加空間穿越的路徑為 L1+L2 ，存活時間為 T1+T2 。
然而，在這項實驗中，物理學家已經計算了外力的作用。當我們觀測它時，在粒子的運動軌跡中，延長的軌跡來自外力的作用，外力的大小已經表現(xiàn)為力，而不是等價于力的空間彎曲。等價于時空的力，要么是力，要么是場。當它表現(xiàn)為力時，我們仍然可以觀測到軌跡的延長。所以，當我們觀測它時，延長的軌跡來自我們尋找的空間。它疊加在粒子原有的運動空間上，伴隨外力的大小而彎曲。我們的感官無法感受，但可以在物理實驗中測量出來。
四. 孿生子佯謬
那么，在疊加空間，我們?yōu)槭裁磿^測到粒子的存活時間也延長呢？
顯然，假如我們的生活空間完全等同于粒子的運動空間，我們看到的就是粒子延長了存活時間。但是，在前提條件中，粒子湮滅有自己的規(guī)律。無論在高速運動中，還是在低速運動中，同樣的規(guī)律不會變化。所以，粒子高速運動時，原有的運動規(guī)律沒有變化，而發(fā)生變化的，僅僅是粒子的運動空間。
所以，T2 不是粒子在它自己的運動空間穿越 L1 花費的時間，而是彎曲空間讓粒子在疊加空間延長的停留時間。假如粒子每穿越 L1/n 的距離，花費的時間都是 T1/n ，那么，在疊加空間中，當粒子每穿越自己的 L1/n 時，我們就看到它已經穿越了 （L1+L2）/n 。然而，在疊加空間中，當我們每一次看到它穿越 L1/n 時，它在自己的運動空間穿越的距離都小于 L1/n ，花費的時間也小于 T1/n ，直到它穿越了L1+L2 ，才花費了 T1 的全部時間。所以，T2 不是粒子本身的運動時間，而是因為粒子的運動空間在疊加空間中被拉長了，粒子在疊加空間停留的時間也拉長了。
那么，以亞光速旅行，能否延長人的壽命？
假設一個旅行者從A星球出發(fā)，以亞光速在一條直線上旅行，一小時后抵達B星球，然后在兩個星球之間穿梭旅行。那么，每一次旅行，推動他以亞光速運動的外力，使他的旅途進入彎曲空間。無論他在兩個星球之間穿梭多少次，每一次都要穿越同樣長的旅程，花費同樣長的時間。
假設A星球上有一個觀察者，從始至終，用相互糾纏的電子對與旅行者對鐘。如前所述，在相互糾纏的電子對之間，傳遞糾纏作用的光子運動達到光速極限，時空倒轉，因而在觀察者看來，光子傳遞的糾纏作用是瞬間完成的。同樣，在旅行者看來，光子的傳遞作用也是瞬間完成。因此，他們從時鐘上看到的時間完全相同。假設B星球上有一個觀察者，也用相互糾纏的電子對與旅行者對鐘，他們看到的時間也完全相同。并且，當旅行者出發(fā)與返回的路徑在一條直線上時，光子的路徑在這條直線上；當旅行者出發(fā)與返回的路徑在一個圓周上時，光子的路徑是這個圓的直徑。如果把旅行安排在圓周上，旅行者出發(fā)一小時后抵達一個空間站，然后繼續(xù)旅行，從圓周的另一側返回A星球，那么，除了B星球上的觀察者更換為空間站上的觀察者外，他們看到的時間也完全相同。
因此，以亞光速旅行，不能延長人的壽命。
現(xiàn)在，他們思考的問題是，為什么粒子的存活在彎曲空間中被拉長了，而旅行者的時間沒有變化？
答案是，時間只有一維。觀測粒子的運動，所選擇的是人的時間尺度；觀測太空旅行，所選擇的還是人的時間尺度。假如人類可以變小，小到粒子的尺寸，在粒子的運動空間觀測粒子運動，粒子的存活時間就沒有延長。反之，假如人類可以變大，也可以觀測到旅行者的時鐘變化，例如黑洞爆炸，空間暴漲，黑洞中心的時鐘不同于黑洞邊緣的時鐘，時差取決于時空回轉的速度。但是，在暴漲空間測定光速極限，天文學家就可能看到整個宇宙迅速塌陷。
因此，依據(jù)一維時間論，從超弦到亞原子，從原子到星球，從星系到宇宙，三個空間尺度不同，物理運動的極限速度也不相同?？臻g尺寸越小，極限速度越小，反之，空間尺寸越大，極限速度越大。在任何尺度的空間，物理運動都不可能超越速度極限，然而，在小空間可以觀測到大空間的超限速運動，例如在人類生活的空間尺度可以觀測到黑洞爆炸以超光速拋灑物質；在大空間可以觀測到小空間的時間延長，例如在人類生活的空間尺度可以觀測到微觀粒子湮滅前延長的停留時間。
結論
依據(jù)相對論，引力場等價于空間彎曲。而人的感覺器官可以感受萬有引力，所以也可以感受空間彎曲。但是，在人類生存的引力場中，除了人類已知的六種力外，人的感覺器官只能感受一維時間和三維平坦空間，還有一維空間可以在物理實驗中測量出來。例如，觀測壽命極短的微觀粒子高速運動的軌跡，可以測定并證明，軌跡的延長來自人的感覺器官無法感受的空間。但同時，粒子高速運動也延長了存活時間。這曾經引起科學家的誤解，以為時間與空間一樣，也是多維的。但事實上，時間只有一維，而物理運動的極限速度在不同的空間尺度上并不相同。
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