也谈物质运动静止时间和空间

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    物质不光是“有”这只是它的一般的、最基本的定义。物质还有许多特殊的形式，最大莫过于宇宙，在宇宙整体内，人类所见到的或通过各种手段观察到的物体有星系、恒星、行星等各种星体或类星体，在地球上有土、海、河、动物、植物和微生物等，还更小的粒子。这些不同形式的物质都是相对静止，是有限的、暂时的、是共性和个性的结合体。它们在宇宙整体内不停地运动，不停地与外界相互交流物质信息。因为物质是运动的整体，所以相对静止在量变的基础上，会发生质变，也即一种形式的相对静止会转变为另一种形式的相对静止，由此形成物质世界的丰富多彩。但是也正因为有相对静止，也就有其相对的性质。相对静止越相同，性质也越接近；越相异，性质也越相离。人之所以不会从地球上掉下去，因为地球有吸引力；时空之所以会弯曲，也在于弯曲的时空附近有大质量的或足以有使时空弯曲的相对静止存在。何以会有这些性质呢？让我们了解一下物质的基本组成。

    至今为止，人类通过各种手段，已深入到物质的最“基本”的粒子（尚未发现内部结构的粒子），即夸克、轻子和传递基本力的规范玻色子（如光子、胶子）等领域，物质科学将物质的运动规律归因于物质（粒子）间的四种基本力，即引力、电磁力、弱力和强力的作用结果。根据量子场论的观点，粒子是场的激发态，各类基本力对应着特定的规范场，因此物质被进一步统一为实物粒子场和规范玻色子场等量子场。由于粒子与零极限之间的无限性，以及在微观世界中测不准原理、测定装置和被测物之间的相互关系的影响，人类可能永远寻找不到最基本的粒子，也到达不了零极限，但随着科学的发展，人类可能还会再进一步深入到最“基本”粒子的内部，发现更为基本的粒子和基本力。在这里，我假设零极限为物质的“最基本”但零极限绝不会是一个基本单元，它是物质整体的终极。宇宙之所以会这样一个样子，归根结底在于它的缘故。由于它以及它自身的原因，产生了人类现今可观察到的种种相对静止，其实，任何相对静止都是零极限和/或其它相对静止运动的必然结果。

    人类的现在是现在之前物质运动的必然，包括动物、植物和其它任何事物，甚至是人类的思维。也正因为如此，在宇宙整体之中，从某种意义上说不存在解决不了的事情。在人类所见到的任何相对静止中，都是可以通过各种路途进行相互转化的，只是时空是不可逆的。而人类至今尚不能完全根据现在准确地预测未来，是因为人类还不能完全准确地掌握现在，可能掌握部分或大部分情况，但这只能是概率性地预测，存在着必然中的偶然。随着人类社会的不断进步，相信人类在不断扩大视界的同时，也会不断地解决问题，更会对未来有更大的把握。爱因斯坦曾说：“上帝从来不掷骰子”正是对物质整体运动必然性的生动写照，而对人来讲一定存在着必然的与偶然的对立统一，不确定性因素总还是存在的。

    相关的几个理论及证明：

    1、狭义相对论

    a光速不变原理（见前章）。

    b相对性原理：对于各种各样的物理现象，所有的惯性系彼此都是等价的，也就是说，在所有的惯性系中，物理定律的形式相同，在任何一个惯性系中，无论观察任何物理实验都不可能判断该系的运动情况。

    c间隔不变性：任何两个事件的四维时空间隔都是一个不变量。（时间间隔和空间间隔都是相对的，它们的大小取决于观察者，只有时空间隔才是绝对的，与观察者无关，它是表现事件与事件之间的真正关系的量。）

    d洛仑兹变换：x′=（x-vt）/1-v2/c2，y′=y，z′=z，t′=（t-vx/c2）/1-v2/c2。（这是狭义相对性原理和相对论时空观的数学表述式，也是惯性系s的时空坐标x、y、z、t与惯性系s′的时空坐标x′、y′、z′、t′之间的变换式；洛化兹变换都满足时空间隔不变性，即x′2+y′2+z′2-c2t′2=x2+y2+z2-c2t2=不变量，这是发生在坐标x、y、z、t和发生在时空原点两事件的时空间隔式。）

    e洛仑兹变换的推论：同时的相对性（同时与不同时是相对的；相对静止系认为同时发生的两个事件，相对运动系则认为沿运动方向前方的事件先发生。）；长度的收缩（一切运动着的物体，在其沿运动方向上的长度都要变短，随着速度的加大，收缩也越厉害。）；时钟的延缓（任何两个事件之间，其时间间隔是一个相对量，其中以本征时间间隔最短，在相对事物运动的参照系中测到的时间间隔都比本征时间间隔长，相对速度越大，所测到的时间间隔也就越长。）。

    f狭义相对论的几个实验验证：

    时间延缓的证明：高速粒子的寿命；做环球运动的铯钟。

    2、广义相对论：等效性原理；引力的本质（包括引力与时空弯曲等）。

    广义相对论的几个实验验证：水星近日点运动；光线在引力场中的偏转；光谱线的引力红移；雷达回波延迟；时钟的引力效应（绕地球旋转的铯钟：向东飞行的铯钟比地球铯钟慢，向西飞行的铯钟比地球铯钟快）。

    3、真空不空的实验验证：在足够小的时空下，可观测到真空中许多粒子在活动。如安德逊实验中正电子的发现；光谱测试中的“兰姆移动”效应等。

    二oo二年一月十四日