四維空時(shí)與測(cè)不準(zhǔn)原理

摘 要:在測(cè)不準(zhǔn)原理中，測(cè)準(zhǔn)的是三維的量，所測(cè)不準(zhǔn)的是四維的量。電子在四維空時(shí)內(nèi)部運(yùn)動(dòng)，其位置與長(zhǎng)度都是四維的。在四維空時(shí)中有若干個(gè)三維空間。當(dāng)測(cè)準(zhǔn)了某電子在三維空間的位置后，再去測(cè)量該電子的速度時(shí)，所測(cè)量的卻是四維電子的速度。

關(guān)鍵詞:現(xiàn)在 測(cè)不準(zhǔn) 四維

中圖分類號(hào):P15 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1674-098X(2012)08(b)-0232-02

1 空間與時(shí)間統(tǒng)一的關(guān)鍵

同時(shí)性是相對(duì)的，這一論斷是由光速不變推導(dǎo)出來的。該論斷是理解四維空時(shí)的關(guān)鍵。我們也可以從另一角度理解四維空時(shí)。

從時(shí)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(xiàn)在”呢？如果沒有“現(xiàn)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(xiàn)在”，那么，在過去與未來之間的“現(xiàn)在”，有多長(zhǎng)呢？或者說有沒有量呢？

如果說“現(xiàn)在”沒有一定的量，那么也就沒有“現(xiàn)在”。因?yàn)橘|(zhì)與量是不可分的，沒有一定的量也就沒有一定的質(zhì)，也就沒有“現(xiàn)在”。顯然，“現(xiàn)在”有一定的量。在過去與未來之間有“現(xiàn)在”。光速不變也表明“現(xiàn)在”有一定的量。

“現(xiàn)在”并不是隔開過去與未來的一張無形的紙，它是一個(gè)現(xiàn)實(shí)的過程。這里需要深思的是，這一過程是事物質(zhì)變的過程，既然是一個(gè)過程，就要有一定的時(shí)間長(zhǎng)度，而在這一定的時(shí)間長(zhǎng)度內(nèi)，新舊事物在變化著，因而二者也就同時(shí)存在著。

空間與時(shí)間統(tǒng)一為四維空時(shí)的關(guān)鍵就在于:“現(xiàn)在”有一定的量?！艾F(xiàn)在”的量究竟有多少呢？

時(shí)間的量是由運(yùn)動(dòng)的物質(zhì)決定的，而物質(zhì)的發(fā)展變化是逐步進(jìn)行的，是從最小的單位開始的。時(shí)間中的小時(shí)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(shí)間的最小的單位似乎應(yīng)該是無窮小。

但是，在現(xiàn)實(shí)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(xiàn)實(shí)的。這樣的量是非現(xiàn)實(shí)量。無窮大也如此。無窮小是不能單獨(dú)存在的，它只能存在于有窮之中。

有些較大的事物，其現(xiàn)在較長(zhǎng)。這些事物，在其存在期間，又可分過去與現(xiàn)在。

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

無窮小與有窮結(jié)合在一起的量，其大小是不等的。這也可以說，在四維空時(shí)中，在不同的位置，時(shí)間一維的長(zhǎng)度是不同的。其長(zhǎng)度也處于變動(dòng)之中。這種變動(dòng)導(dǎo)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(shí)間是物質(zhì)的存在形式，當(dāng)然包括過去與未來，但是，過去的時(shí)間只是物質(zhì)曾經(jīng)有過的存在形式，而未來的時(shí)間是未來物質(zhì)的存在形式。實(shí)際上，只是在“現(xiàn)在”有現(xiàn)實(shí)的物質(zhì)。“現(xiàn)在”的量也就是時(shí)間這一維的量。通常人們所說的穿越過去，只能在“現(xiàn)在”的范圍內(nèi)穿越過去。這種過去是相對(duì)的，是在“現(xiàn)在”的范圍以內(nèi)的過去。超出“現(xiàn)在”的范圍的過去，是不能穿越的。因?yàn)檫^去的時(shí)間只是物質(zhì)曾經(jīng)有過的存在形式，沒有物質(zhì)的地方如何能去？

2 時(shí)間的兩種不同的量

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

古典物理學(xué)中的時(shí)間與空間是各自獨(dú)立的，二者的量不能直接換算。如果僅僅承認(rèn)以秒等為計(jì)量時(shí)間的單位，那么還不能與古典物理學(xué)中的時(shí)間區(qū)別開來。這類量不能直接用來計(jì)量四維空時(shí)中的時(shí)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(jì)量時(shí)間呢？這是因?yàn)闀r(shí)間與空間都是物質(zhì)的存在形式，二者的內(nèi)容是同一物質(zhì)。

如果承認(rèn)時(shí)間與空間都是物質(zhì)的存在形式，如果承認(rèn)宇宙是四維的，那就應(yīng)該承認(rèn)時(shí)間與空間一樣，也是物質(zhì)的。大家知道，空間作為物質(zhì)的存在形式，其內(nèi)容是物質(zhì)，那么，時(shí)間作為物質(zhì)的存在形式，其內(nèi)容是什么呢？當(dāng)然，也是物質(zhì)。時(shí)間中的物質(zhì)與空間中的物質(zhì)是否不同呢？不，兩者沒有區(qū)別，時(shí)間與空間的內(nèi)容是同一物質(zhì)。因?yàn)闀r(shí)間與空間的內(nèi)容是同一物質(zhì)，所以厘米等這類三維空間的量也可以用來計(jì)量時(shí)間。

空間與時(shí)間統(tǒng)一于物質(zhì)，恰似長(zhǎng)、寬、高統(tǒng)一于物體?！艾F(xiàn)在”是現(xiàn)實(shí)的、物質(zhì)的，“現(xiàn)在\"的量，或者說“現(xiàn)在”的長(zhǎng)度，也是現(xiàn)實(shí)的、物質(zhì)的。時(shí)間中的物質(zhì)與空間中的物質(zhì)是同一物質(zhì)，既然是同一物質(zhì)，那就可以用同質(zhì)的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)來計(jì)量。

如果不承認(rèn)厘米等為計(jì)量時(shí)間的標(biāo)準(zhǔn)，那實(shí)際上是不承認(rèn)四維空時(shí)。以秒等為計(jì)量單位的時(shí)間的量，只是物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的量，并不是物質(zhì)自身的量。試問，一秒物質(zhì)是多少？

那么，如果以秒等為計(jì)量單位，“現(xiàn)在”的量是多少呢？如果以厘米等為計(jì)量單位，“現(xiàn)在”的量又是多少呢？?jī)烧摺艾F(xiàn)在”的量都是無窮小與有窮小的結(jié)合。

3 四維空時(shí)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(zhǎng)、寬、高三維的區(qū)別。時(shí)間一維與空間的長(zhǎng)、寬、高三維都垂直，假如不與這三維相互垂直，那就沒有時(shí)間這一維。四維空時(shí)中的四維都是相互垂直的?？臻g三維的長(zhǎng)度都是無限長(zhǎng)，而時(shí)間一維的長(zhǎng)度卻極短，是無限短與有限短的結(jié)合。

任何事物都是四維的，任何事物的運(yùn)動(dòng)都是在四維空時(shí)中運(yùn)動(dòng)。但是，因時(shí)間一維的長(zhǎng)度極短，所以在低速運(yùn)動(dòng)的情況下，四維空時(shí)的時(shí)間一維顯現(xiàn)不出來。低速運(yùn)動(dòng)的事物雖然也是在四維空時(shí)中運(yùn)動(dòng)，但與其在三維空間的運(yùn)動(dòng)相比，并沒有發(fā)生多大的變化。而當(dāng)事物的運(yùn)動(dòng)速度達(dá)到一定高度時(shí)，四維空時(shí)的特性就會(huì)顯現(xiàn)出來。這里所說的運(yùn)動(dòng)速度達(dá)到一定高度，是指達(dá)到與光速相當(dāng)?shù)母叨?。也可以說，高速運(yùn)動(dòng)是指能夠使四維空時(shí)顯現(xiàn)出來的運(yùn)動(dòng)。低速運(yùn)動(dòng)則是指不能夠使四維空時(shí)顯現(xiàn)出來的運(yùn)動(dòng)。

高速運(yùn)動(dòng)的事物在“現(xiàn)在”期間所走的距離較長(zhǎng)，比如，高速運(yùn)動(dòng)的光子從A星球到達(dá)B星球時(shí)，它可能還沒有離開從A星球出發(fā)時(shí)的“現(xiàn)在”的范圍;而慢速運(yùn)動(dòng)的事物在從A星球出發(fā)時(shí)的“現(xiàn)在”期間里所呆的時(shí)間極短。

當(dāng)事物的運(yùn)動(dòng)由低速運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)為高速運(yùn)動(dòng)時(shí)，運(yùn)動(dòng)的事物由三維明顯地轉(zhuǎn)入四維之中，因?yàn)樗木S是相互垂直的，所以此時(shí)運(yùn)動(dòng)的事物其運(yùn)動(dòng)方向必然發(fā)生90°的轉(zhuǎn)彎。因此，它原來在三維空間的運(yùn)動(dòng)速度對(duì)其后來在四維空間的運(yùn)動(dòng)速度沒有影響。這正是光速不變的原因。

4 測(cè)不準(zhǔn)的是四維空時(shí)的量

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

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

從B’點(diǎn)引B’O垂直于AB，AO就是AB’的距離。在四維空時(shí)里，B’O是四維整體，這一整體在三維空間的表現(xiàn)就是O。這是因?yàn)樗木S空時(shí)的時(shí)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(cè)不準(zhǔn)原理中，測(cè)準(zhǔn)的是電子的三維的量，所測(cè)不準(zhǔn)的是其四維的量。

人們所測(cè)準(zhǔn)的某電子在某一點(diǎn)的位置，這并不是該電子的四維位置。當(dāng)測(cè)準(zhǔn)了該電子上某一點(diǎn)的位置后，再去測(cè)該電子的速度時(shí)，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(diǎn)的速度。反過來說，當(dāng)測(cè)量該電子的速度時(shí)，所測(cè)準(zhǔn)的只是該電子在B’O的O點(diǎn)的速度，并不是該電子在B’O的速度。而當(dāng)測(cè)準(zhǔn)了該電子在B’O的O點(diǎn)上的速度之后，再去測(cè)該電子的位置時(shí)，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(gè)點(diǎn)，而是一條線段。人們所測(cè)準(zhǔn)的是某電子在O點(diǎn)的三維位置，所測(cè)不準(zhǔn)的是該電子在B’O這一線段的四維位置。

電子的運(yùn)動(dòng)是在四維空時(shí)內(nèi)部運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)方式是四維運(yùn)動(dòng)方式，如果用通常的測(cè)量方式去測(cè)量，那是難以測(cè)準(zhǔn)的。四維運(yùn)動(dòng)方式與三維運(yùn)動(dòng)方式不同。如果說事物三維運(yùn)動(dòng)的軌跡是一條線，那么，事物四維運(yùn)動(dòng)的軌跡就是一個(gè)面。如果說事物三維運(yùn)動(dòng)的軌跡是一個(gè)面，那么，事物四維運(yùn)動(dòng)的軌跡就是一個(gè)立體。

實(shí)際上在測(cè)不準(zhǔn)原理中，所測(cè)準(zhǔn)的是電子在三維空間的量，而不是它在四維空時(shí)的量。四維空時(shí)的量與三維空間的量的關(guān)系猶如三維立體與二維平面的關(guān)系，也猶如二維平面與一維直線的關(guān)系。在一個(gè)平面中有無數(shù)條線，在一個(gè)立體中有無數(shù)個(gè)平面，同樣，在四維空時(shí)中有若干個(gè)三維空間。測(cè)準(zhǔn)了一個(gè)電子在三維空間的位置，不等于測(cè)準(zhǔn)了這一電子在四維空時(shí)中的位置。當(dāng)測(cè)準(zhǔn)了一個(gè)電子在三維空間的位置后，再去測(cè)量這一電子的速度時(shí)，所測(cè)量的卻是四維空時(shí)中的電子的速度，因?yàn)檫@個(gè)電子是四維的。反過來說，當(dāng)測(cè)準(zhǔn)了一個(gè)電子在三維空間的速度后，再去測(cè)量這一電子的位置時(shí)，所測(cè)量的卻是電子在四維空時(shí)中的位置。

其實(shí)，只要測(cè)準(zhǔn)了某電子在B’O這一線段的四維位置，應(yīng)該說是測(cè)準(zhǔn)了。這是因?yàn)樵谕粫r(shí)刻，電子在四維空時(shí)里的位置不是一個(gè)點(diǎn)，而是在一定范圍之內(nèi)。在這一定范圍之內(nèi)，有若干個(gè)點(diǎn)。這若干個(gè)點(diǎn)，都是同一電子在同一瞬間所在的點(diǎn)。

的確，測(cè)不準(zhǔn)原理是被科學(xué)實(shí)驗(yàn)證明是正確的理論，但是，被科學(xué)實(shí)驗(yàn)證明是正確的理論并不是無條件的真理。在相對(duì)論產(chǎn)生之前相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間里，牛頓的理論一再被科學(xué)實(shí)驗(yàn)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(nèi)正確。測(cè)不準(zhǔn)原理也是如此。在圍繞測(cè)不準(zhǔn)原理進(jìn)行的爭(zhēng)論中，對(duì)立的兩派在不同的范圍內(nèi)各自都有正確性。