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哲学思考（2）——三维时空不等于三维时间加上三维空间

即兴
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加入时间: 2004/07/15
文章: 895

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标题: 哲学思考（2）——三维时空不等于三维时间加上三维空间 (737 reads) 时间: 2008-4-05 周六, 上午2:40

作者：即兴在寒山小径发贴, 来自 http://www.hjclub.org

引玉琐语（二）—— 三维时空不等于三维时间加上三维空间即兴

我们之所以较容易发现位移的方向性，并接受位移是个矢量，那是因为位
移的标识较直观。相对而言，在日常生活中时移就缺乏这样的直观性。但
是，如果仔细考察一下，我们还是能发现人们对时移方向的关注的。

当我们在日程安排时，就会考虑到去东村走访多少小时，再去到南乡劳动
多少小时。然后有多少时间能在西村游览一下。同样，我们在问路时一定
也遇到过诸如“往前走五分钟，再右拐走三分钟，然后回头走一分钟左右
就到了”的回答。如果，我们日常生活中经常要处理或遇到这些情况，我
相信接受时移具有方向性就较容易了。

如果，我们在赛跑比赛中，不是以一百米跑多久作为评判速度的标准，而
以10秒能跑多远来衡量运动员的速度，因此我们把比赛项目分为10秒赛跑，
30秒赛跑的话，我相信人们也会对时移作较多的关注，更多的联想的。当
然，我不是要人们弃用较明显的位标而去使用难于确认的时标来改变我们
的生活习惯，而只是要说明时移也具有方向性这一个道理。

一旦接受了时移也具有方向性这观念，我相信时间与空间一样是三维的，
时移是个矢量也就不难接受了。位移与时移既然是矢量，运动中质点，位
移与时移必然是同向的就没有疑问了。由此，在质点的直线匀速运动中，
当运动体由A位移至B，然后，再由B返回 A时，时移是否也同步地由Ta点
达到Tb点再由Tb点返回Ta点呢？根据 S ＝ TV ，这也是必定的。然而
，如果由A到 B 的运动速度是由B返回A 的1/2 时，运动体返回原点所经历
的时段就是离去时所经历的时段的1/2。换言之，当位移返回原点时，运动
体是否返回时间的原点呢？我的回答是现在还没有找到合适的检测与表达
方法，但应该说，时间不一定回到原来的出发点。因为，既然运动体的运
动速度发生变化，就说明这运动体的动量发生了变化，也就是说运动体在
其往返的过程中所经历的不是单一的位移活动。因为我们所见到的直线匀
速运动不是该运动体的运动的全貌。我们也就无法以单纯的匀速直线运动
的方式来精确地计算这种复杂运动中发生的位移与时移的变化。所以我们
也就不能确定活动体在三维时间坐标中的精确的时移位置。这种现象揭示
了一个特性，即时移与位移虽都是矢量，而且时间与空间都是三维的，但
是时间三维坐标系与空间三维坐标系，并不是相互重合的。换言之，在非
匀速运动中，在一个三维坐标系统中时移的轨迹与位移的轨迹不总是重合
的。

正如我们平时在进行位移矢量计算时并不考虑运动体的速度，时移一样。
我们在进行不同方向的时移矢量合成时的前题是也不必考虑位移与速度。
同样，我们在研究运动速度的矢量特性时，也并不考虑位移与时移。下面
我借用霍金在《时间简史》一文中所使用的图示来作一个说明。

。
从这个图我们可以很清楚地看到，电磁波由右雷达到达月亮的时移、由月
亮反射到左雷达的时移以及由右雷达直接射向左雷达的时移之间正如它们
的位移一样也存在矢量和的关系。其实我们在日常生活中也有同样的例子。
当我们在穿越一个大广场时，往往会选择走对角线，从省力的角度我们会
想到走较少的路，但如果你在赶时间时就会想到这是省时间。同样因为位
移较时移更直观使我们较容易认识位移的矢量关系，而难于认识时移的矢
量特性。我相信，如果我们经常要乘飞机作长途旅行的话。就会对旅途中
所化的时间较注意。为了省时间，我们一定会更多地选择直达班机而减少
中途不必要的转机。排除了专机的等待因素後，我们也就容易感觉到时移
的矢量关系了。

说到这里我不得不提出一个新的概念。既然有时移，那么时移必定有速度。
那么它的速度如何计算呢？因为我们以前只有位移的求速度问题，现在有
了时移的求速课题，那么V ＝ S / T 就得改变为 Vs ＝S / T ; 而相应地
V t ＝ T / S 。Vs 是位移对于时段的速度。而Vt 则是时移对于距离
的速度。即时移速度与位移速度互为倒数。

我们说时段与位移必定同向，并且在理想的质点匀速运动体系中，为解释
时间与空间两组三维坐标可以重合。但在综合运动体系中，虽然时移与位
移的运动方向仍然相同，但是，由于运动体的速度变化过程中，必定发生
能量的变化，而且速度与时间成反比而与位移成正比，我们就无法仅仅使
用一个三维座标来标定时、空位置了。在复杂的运动形式中，时与空并非
简单重叠而是有机地融合在一起的整体，我们只能将每一运动点的时空综
合状态作为一个物理量来处理，并在一个统一的坐标系中来描绘，即视具
体的研究对象，我们可以用温度、或密度、或能量等等物理量作为坐标轴
的标量。我们不难理解这些物理量中都内含时间与空间的内容。但是由于
任何运动状态最根本的因素是时移和位移。而时移与位移又都是三维的。
所以，要完整地描绘复杂运动体的综合运动状态，还得用三维坐标来描述。

综上所述，单一的空间三维或时间三维坐标只能分别用于描述位移或时移
的简单运动状态。当然，我们在研究平面运动时，还是可以利用二维的
S—T 坐标系统是没有疑问的。我们在不同的研究领域需用不同的坐标系
统来标示。它们可以是空间的、时间的、能量的、或其他形式。既然三维
时间也只能有条件地被独立研究，那么独立的一维时间与另一个三维空间
共同组成一个四维时空的理论要在研究宇宙整体存在状况时被绝对地接受
就很困难了。至今我们还未能看到理想的描述四维坐标的表达方式。我认
为用所谓四维时空是很难解释存在物的种种运动现象（包括前面提到的机
械运动，化学运动，生物运动以及思维运动。）。

以我之见，局部地我们可以将时间与空间作分别的研究，但是总体而言，
时空必须作为不可分的统一的概念来处理。即严格而言，人类是生存于一
个三维的时空环境下，而不是一个三维的时间加上一个三维的空间环境之
中。当然我并不想推翻或全部否定前贤先哲们的经典理论。我只是试图换
个角度，以我的视角出发分析一下所感受到的存在物的演化现象而已。

既然在简单的机械运动中，时移可看作矢量，而且与位移同向，那么我们
是否有机会返回到人类从前经历过的任何历史场景中去呢？日后我会对此
再发表一些自己遐思。

在此，我还想补充一下，我们可以假设时空是无限的理由。人们曾经试图
在局部的生存时空领域中制造永动机，但是未能成功。而且最终被公认制
造永动机是不可能的。为什么，因为，我们没有办法建造一个与外界绝对
隔绝的能量封闭系统。然而，如果时空环境真是无限的话，也就可以看作
这是一个理想的，能量绝对封闭的环境，所以，人类生存的时空环境就会
是一个永远运动不息的永动机。

我总觉得如今中国，在理论领域中太平静而缺乏生气。无论在自然科学或
社会科学领域内不打破舆论一统的局面是不利于发展的。我所以记录一些
作为闲汉的遐思，立论是次，引玉才是主旨。此篇文字主要是出于哲学的
思考并非对某具体的自然学科而发。哲学思考要尽量利用最新的科学成果，
但是不能被任一学科的理论束缚住思维的自由。哲学的任务是发现，解释
各学科的共同特性，而现在有些学者却试图用某门学科的研究成果来解释
哲学思想。这未免有些本末倒置。我们不难看到，现代天体物理学领域讨
论宇宙成因时的种种理论所涉及的宇宙，尽管已经大得人们难以想象，但
毕竟还是属于哲学中具象的范畴，只是涉及了哲学领域中时空的局部而非
全部。所以，我们不能把他们研究的宇宙起点当作哲学时空的起点。

作者：即兴在寒山小径发贴, 来自 http://www.hjclub.org

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