相对论范文10篇

相对论范文篇1

1、关于同时的相对性问题

A和B两个物体在主体C看来是同时出现或同时落地，但在D看来却是A先于B出现和落地，在E看来是B先于A出现和落地。这表明同时性受观察者的影响，传统科学只考虑客观事物的关系，并不去考虑主体对科学结果的影响。其实同时性的相对性是因主体而产生的，并不是一个深奥的问题。不同的物体的信息传播到主体的时间受主体位置的影响，如果主体在两个物体中间，我会看到两个物体同时落地，如果这时我这是靠近A物体，而且A、B两个物体距离非常远，在同样的情况之下我会看到A比B先落地，反之我会看到B比A先落地。任何科学知识都是主体的一种认识，任何认识都会受到主体的影响，离开主体来看认识就失去了认识的基础。

2、关于钟慢效应

相对论认为，快速运动的物体上的时间会变慢，这表明时间是与物体运动的速度联系在一起的，是相对的。我们每一个人可能都有这样的感受：等车是时间过得特别慢，而热恋时时间却变得特别短暂。因此时间的相对性只是对人而言。但人们不去考虑相对论的理论对人的关系，受主体的影响，而认为时间的相对性是客观世界的本来面目。当我们考虑物体与主体的关系时，时间的相对性问题并不神秘。快速运动的物体，如果我们在它的上面，时钟不会变慢，时钟变慢只是相对于观察者而言（科学研究者而言），因为我们是通过光的传递来获得物体的信息的，我们的感官把物体的信息变成感觉。A物体以1/2的光速在与我相对运行，两秒钟这一时刻，物体距离我30万公里，这是物体发出的信息一秒钟以后才能被我接受到，也就是我在第三秒的时候才能那个看见物体A在两秒钟时发出的信息、看到物体，如果物体运行了10妙，我在第15秒钟的时候才能接受到物体在10秒钟的时候传出来的信息，看到物体，因此对观察者来讲，我们永远观察到的是物体A的过去，因此在我看来，在高速运动的物体上的时间会变慢。同样的双胞胎，一个人看离它高速远去的物体上的兄弟会感到它比自己年轻，其实这只是相对观察者而言，对于在高速运动的物体上的人而言并不年轻，因为，我们看到的只是它的过去的信息，而不是它现在的信息。所谓双生子佯谬纯粹是对相对论的误解或是相对论的错误。因为钟慢效应只是对观察者而言，人的信息的获得需要一个时间，在低速运动的物体中，这个时间可以忽略不计，但在高速运动的情况下（微观与宏观）信息的获得就必须考虑信息传播的时间。假设一个物体在持续不断的发出信息，我们与物体以超过光速的运动速度相对运行，我们就决不会把在物体上的人看成越来越大，而是看做越来越年轻，越来越小。因为我们只能获得物体过去的信息，我们得不到物体现在的任何信息。在宇宙中我们能看到几万年以前的星球，因为这个星球离我们有几万光年的距离。因此，所谓时钟佯谬或双生子佯谬，认为乘高速火箭飞行的人多年回来后会比在地球上的兄弟要年轻纯粹是无稽之谈。

在观察者看来，高速运行的物体的时钟不仅会变慢，也会变快。一个星体距离我们60万光年，假设这个星体以接近光速向我们飞来，正好在此时，这个星球上出生了一个婴儿，但是我们现在无论如何是不会看到他的，因为关于这个婴儿的信息只有60年以后才传给我们（因为信息是通过光来传播的）。在六十年后我们观察到了这个婴儿，但在第61年的时候它来到地球上，我们会看到（如果我们持续不断的观察）他已经61岁了，在星球上用来两年的时间活了地球上61岁。在这种情况下，时钟不是变慢了，而是加快了。因此时钟的快慢只对观察者有意义，对事物本身没有意义。

、关于光速不变

光速不变理论认为：物体运动的最高速度不能超过光速，即使在同一个点上向相反的方向同时发射两个光子A和B，每一个光子的运行速度为30万公里，在光子A上观测另一个光子B，光子B相对于A的运行速度仍然是30万公里。也就是说1＋1＝1。1＋1=1是不符合逻辑的，但物理学家通过观测证实了光速不变理论。这就发生了非常奇怪的现象，两个光子走的距离等于一个光子走的距离，两公里等于一公里，于是高速运动的物体距离也就是长度会缩短，这就是尺缩效应。这种物理语言只有少数几个物理学家能明白。虽然科学家非常伟大，但它创造的理论不应该神秘，更不会让人读不懂。我不同意自然界可以不符合逻辑，1＋1≠2，我认为相对论理解的1＋1＝1的观点是因为未能考虑到主体在认识中的影响，我们在分析物体之间的关系时，应考虑主体是如何获得这些信息的，以及主体在获得这些信息时受到的信息传播的影响，同一个太阳，我们早晨看起来大，中午看起来小，这种“两小儿辩日”的困惑不正是我们理解1＋1＝1的困惑吗？因此用观察获得的结论不一定是事实，物体在远处看起来大，在近处看起来小，距离同样产生尺缩效应，因此不仅仅速度会产生尺缩效应。但这种尺缩只是对观察者而言。当物体高速运行时，我们观察物体用的是光，因此必须考虑光在传播信息的过程中所消耗的时间，前面我们列举的实例（两光子相对运动），当我们从一个光子上观察另一个光子时，在一秒钟的时间，光子B距离A60万公里，光子B只有在两秒钟才能将在一秒钟时的信息传到A上，也就是我们如果在光子A上，只能在两秒钟的时候才能看到光子B在一秒钟时的信息，在一秒钟时我们只能得到光子B在1/2妙时的信息，而在1/2妙时光子距离光子A正好是30万公里。这就是尺缩效应的全部秘密，他只对观察者是有效的，对客观事物本身没有效力。

4、时空隧道，科学里的童话。

我们能否回到过去，当然能，在回忆中，在想象中我们是能做到的。在感觉上，从理论上将来也可以实现，我们能看到物体是因为它发出的信息。我们假设物体发出的信息被光携带者以光速飞行，张三是我的同学，它的信息同样如此，现在我们以超过光速的速度追赶张三的信息，我们就会不断赶上张三过去发出的信息，并接受这些信息形成感觉，我们就会看到张三越来越年轻，直到它出生。但是我们见到的这是对张三的感觉，而不是对张三本人，张三在我们的眼里会越来越年轻，但实际的张三会与我一块变老，不会年轻。这就是时空隧道，一种科学的童话，人类的梦想。现在科学的盲从和迷信让人分不出真假，迷信好像是人的天性，不再信仰上帝现在迷信科学。这会失掉科学的价值。对科学必须进行哲学思考，让他不能偏离正确地方向，建立在坚实的基础之上。同时物理学不能背离逻辑，远离常识，成为少数人的语言，对普通人成为不可知的东西。科学是为人服务的，他必须讲究它的经济性、明晰性，否则他就会走向脱离大众的道路被拒绝。

5、实在的时空与感觉的时空

假如A和B是两个光速的距离，A和B以光速相对运行，A相对于B或B相对于A是两个光速的距离。一秒钟后A和B相遇，但在A上的人看来，B并未运动，因为B在出发点的信息、终点的信息、整个过程的信息同时到达A。因此在A中的人看来，B没有运动，只有A行走了30万公里。（因为B运行的距离在我无法表达，距离是起点与终点运行的时间，而起点与终点到达我的时间同时的，对我来讲就没有距离）。这就是事实的时空与感觉中的时空的不同。相对论就是用感觉中的时空来描述事实中的时空而产生的矛盾。

在经典物理学中，只考察物体之间的关系，而不去考察主体这一因素。对于低速宏观物体而言，主观的时空（感觉中的时空）与实在的客观的时空是一致的，但是在高速运动的领域，感觉的时空与客观的时空表现为巨大的差距，是不一致的，必须搞清二者的区别。对于这一问题，马赫的哲学有许多说明，但并没有被人们充分的理解。任何物理学必须用经验来描述和验证，什么是经验？就是物体的信息到达感官时，感官将信息转化为人能理解的图象或符号。在低速运动的物体中，信息与感觉是统一在一起的，在高速运动的物体而言，信息与感觉是不能统一在一起的，客观的时空关系在转化为主观的时空关系时就会发生巨大的偏离，1＋1≠2的时空在感觉中就会产生，但这只能是感觉的时空，不能是实在的时空，客观的时空1＋1仍然为2。

就是在低速运动的物体中，由于距离或速度等原因也会出现感觉的时空与实在的时空不一致。比如太阳现在向我们发出一束光，我们等啊等，等到8分钟以后我们才接受到这束光，看见太阳。但是我们接受到的是太阳8分钟之前发出的信息，因此我们只能见到过去的太阳，如果太阳有一个时钟，我们这是正好看到，我们就会发现它的指针比地球上的时钟的时针慢8分钟，但如果我持续的观察下去，发现太阳上的时钟不会越来越慢，只是相差8分钟。但是如果太阳离我们高速远去，我再来观察在太阳上的时钟，我会发现它走的越来越慢，与我们地球上的时钟的差距会越来越大，如果太阳飞到距离我们10万光年的距离时，它的时钟会比我们的晚十年，但这种时间只对我而言。

相对论范文篇2

1、关于同时的相对性问题

A和B两个物体在主体C看来是同时出现或同时落地，但在D看来却是A先于B出现和落地，在E看来是B先于A出现和落地。这表明同时性受观察者的影响，传统科学只考虑客观事物的关系，并不去考虑主体对科学结果的影响。其实同时性的相对性是因主体而产生的，并不是一个深奥的问题。不同的物体的信息传播到主体的时间受主体位置的影响，如果主体在两个物体中间，我会看到两个物体同时落地，如果这时我这是靠近A物体，而且A、B两个物体距离非常远，在同样的情况之下我会看到A比B先落地，反之我会看到B比A先落地。任何科学知识都是主体的一种认识，任何认识都会受到主体的影响，离开主体来看认识就失去了认识的基础。

2、关于钟慢效应

相对论认为，快速运动的物体上的时间会变慢，这表明时间是与物体运动的速度联系在一起的，是相对的。我们每一个人可能都有这样的感受：等车是时间过得特别慢，而热恋时时间却变得特别短暂。因此时间的相对性只是对人而言。但人们不去考虑相对论的理论对人的关系，受主体的影响，而认为时间的相对性是客观世界的本来面目。当我们考虑物体与主体的关系时，时间的相对性问题并不神秘。快速运动的物体，如果我们在它的上面，时钟不会变慢，时钟变慢只是相对于观察者而言（科学研究者而言），因为我们是通过光的传递来获得物体的信息的，我们的感官把物体的信息变成感觉。A物体以1/2的光速在与我相对运行，两秒钟这一时刻，物体距离我30万公里，这是物体发出的信息一秒钟以后才能被我接受到，也就是我在第三秒的时候才能那个看见物体A在两秒钟时发出的信息、看到物体，如果物体运行了10妙，我在第15秒钟的时候才能接受到物体在10秒钟的时候传出来的信息，看到物体，因此对观察者来讲，我们永远观察到的是物体A的过去，因此在我看来，在高速运动的物体上的时间会变慢。同样的双胞胎，一个人看离它高速远去的物体上的兄弟会感到它比自己年轻，其实这只是相对观察者而言，对于在高速运动的物体上的人而言并不年轻，因为，我们看到的只是它的过去的信息，而不是它现在的信息。所谓双生子佯谬纯粹是对相对论的误解或是相对论的错误。因为钟慢效应只是对观察者而言，人的信息的获得需要一个时间，在低速运动的物体中，这个时间可以忽略不计，但在高速运动的情况下（微观与宏观）信息的获得就必须考虑信息传播的时间。假设一个物体在持续不断的发出信息，我们与物体以超过光速的运动速度相对运行，我们就决不会把在物体上的人看成越来越大，而是看做越来越年轻，越来越小。因为我们只能获得物体过去的信息，我们得不到物体现在的任何信息。在宇宙中我们能看到几万年以前的星球，因为这个星球离我们有几万光年的距离。因此，所谓时钟佯谬或双生子佯谬，认为乘高速火箭飞行的人多年回来后会比在地球上的兄弟要年轻纯粹是无稽之谈。

在观察者看来，高速运行的物体的时钟不仅会变慢，也会变快。一个星体距离我们60万光年，假设这个星体以接近光速向我们飞来，正好在此时，这个星球上出生了一个婴儿，但是我们现在无论如何是不会看到他的，因为关于这个婴儿的信息只有60年以后才传给我们（因为信息是通过光来传播的）。在六十年后我们观察到了这个婴儿，但在第61年的时候它来到地球上，我们会看到（如果我们持续不断的观察）他已经61岁了，在星球上用来两年的时间活了地球上61岁。在这种情况下，时钟不是变慢了，而是加快了。因此时钟的快慢只对观察者有意义，对事物本身没有意义。

3、关于光速不变

光速不变理论认为：物体运动的最高速度不能超过光速，即使在同一个点上向相反的方向同时发射两个光子A和B，每一个光子的运行速度为30万公里，在光子A上观测另一个光子B，光子B相对于A的运行速度仍然是30万公里。也就是说1＋1＝1。1＋1=1是不符合逻辑的，但物理学家通过观测证实了光速不变理论。这就发生了非常奇怪的现象，两个光子走的距离等于一个光子走的距离，两公里等于一公里，于是高速运动的物体距离也就是长度会缩短，这就是尺缩效应。这种物理语言只有少数几个物理学家能明白。虽然科学家非常伟大，但它创造的理论不应该神秘，更不会让人读不懂。我不同意自然界可以不符合逻辑，1＋1≠2，我认为相对论理解的1＋1＝1的观点是因为未能考虑到主体在认识中的影响，我们在分析物体之间的关系时，应考虑主体是如何获得这些信息的，以及主体在获得这些信息时受到的信息传播的影响，同一个太阳，我们早晨看起来大，中午看起来小，这种“两小儿辩日”的困惑不正是我们理解1＋1＝1的困惑吗？因此用观察获得的结论不一定是事实，物体在远处看起来大，在近处看起来小，距离同样产生尺缩效应，因此不仅仅速度会产生尺缩效应。但这种尺缩只是对观察者而言。当物体高速运行时，我们观察物体用的是光，因此必须考虑光在传播信息的过程中所消耗的时间，前面我们列举的实例（两光子相对运动），当我们从一个光子上观察另一个光子时，在一秒钟的时间，光子B距离A60万公里，光子B只有在两秒钟才能将在一秒钟时的信息传到A上，也就是我们如果在光子A上，只能在两秒钟的时候才能看到光子B在一秒钟时的信息，在一秒钟时我们只能得到光子B在1/2妙时的信息，而在1/2妙时光子距离光子A正好是30万公里。这就是尺缩效应的全部秘密，他只对观察者是有效的，对客观事物本身没有效力。

4、时空隧道，科学里的童话。

我们能否回到过去，当然能，在回忆中，在想象中我们是能做到的。在感觉上，从理论上将来也可以实现，我们能看到物体是因为它发出的信息。我们假设物体发出的信息被光携带者以光速飞行，张三是我的同学，它的信息同样如此，现在我们以超过光速的速度追赶张三的信息，我们就会不断赶上张三过去发出的信息，并接受这些信息形成感觉，我们就会看到张三越来越年轻，直到它出生。但是我们见到的这是对张三的感觉，而不是对张三本人，张三在我们的眼里会越来越年轻，但实际的张三会与我一块变老，不会年轻。这就是时空隧道，一种科学的童话，人类的梦想。现在科学的盲从和迷信让人分不出真假，迷信好像是人的天性，不再信仰上帝现在迷信科学。这会失掉科学的价值。对科学必须进行哲学思考，让他不能偏离正确地方向，建立在坚实的基础之上。同时物理学不能背离逻辑，远离常识，成为少数人的语言，对普通人成为不可知的东西。科学是为人服务的，他必须讲究它的经济性、明晰性，否则他就会走向脱离大众的道路被拒绝。

5、实在的时空与感觉的时空

假如A和B是两个光速的距离，A和B以光速相对运行，A相对于B或B相对于A是两个光速的距离。一秒钟后A和B相遇，但在A上的人看来，B并未运动，因为B在出发点的信息、终点的信息、整个过程的信息同时到达A。因此在A中的人看来，B没有运动，只有A行走了30万公里。（因为B运行的距离在我无法表达，距离是起点与终点运行的时间，而起点与终点到达我的时间同时的，对我来讲就没有距离）。这就是事实的时空与感觉中的时空的不同。相对论就是用感觉中的时空来描述事实中的时空而产生的矛盾。

在经典物理学中，只考察物体之间的关系，而不去考察主体这一因素。对于低速宏观物体而言，主观的时空（感觉中的时空）与实在的客观的时空是一致的，但是在高速运动的领域，感觉的时空与客观的时空表现为巨大的差距，是不一致的，必须搞清二者的区别。对于这一问题，马赫的哲学有许多说明，但并没有被人们充分的理解。任何物理学必须用经验来描述和验证，什么是经验？就是物体的信息到达感官时，感官将信息转化为人能理解的图象或符号。在低速运动的物体中，信息与感觉是统一在一起的，在高速运动的物体而言，信息与感觉是不能统一在一起的，客观的时空关系在转化为主观的时空关系时就会发生巨大的偏离，1＋1≠2的时空在感觉中就会产生，但这只能是感觉的时空，不能是实在的时空，客观的时空1＋1仍然为2。

就是在低速运动的物体中，由于距离或速度等原因也会出现感觉的时空与实在的时空不一致。比如太阳现在向我们发出一束光，我们等啊等，等到8分钟以后我们才接受到这束光，看见太阳。但是我们接受到的是太阳8分钟之前发出的信息，因此我们只能见到过去的太阳，如果太阳有一个时钟，我们这是正好看到，我们就会发现它的指针比地球上的时钟的时针慢8分钟，但如果我持续的观察下去，发现太阳上的时钟不会越来越慢，只是相差8分钟。但是如果太阳离我们高速远去，我再来观察在太阳上的时钟，我会发现它走的越来越慢，与我们地球上的时钟的差距会越来越大，如果太阳飞到距离我们10万光年的距离时，它的时钟会比我们的晚十年，但这种时间只对我而言。

相对论范文篇3

【关键词】康德哲学/非欧几何/狭义相对论/批判精神

【正文】

20世纪早期可谓科学史上罕有的黄金时代。其间，现代物理学的两大支柱——相对论和量子力学相继创立，由此不仅为物理学提供了新的范式，而且为人类的整个自然观带来了重大变革。赞叹之余，我们更应细察这些科学思想的源流，从而发现通向未来的重要启迪。这就必然把我们带到19世纪后半叶这一令德国人为之骄傲的时代，尤其是在被誉为“德国科学的帝国首相”的亥姆霍兹身上，我们将会发现导向20世纪物理学革命的一系列重要思想。

一追踪“先天”空间形式的世俗血统

在人类文明史上，数学因其在我们的整个知识体系中的特殊地位而与哲学有着非同寻常的关系。对数学基本问题的思考不仅是推动数学发展的重要动力，而且也使数学的内容不断深化和发展。从柏拉图到康德的哲学唯理论流派就把数学当作自己重要的理论基石，欧氏几何学曾被康德看作是存在先天综合判断的根本依据之一。“经验论哲学家们则反对这一论证，结果都失败了；唯理论者有数学家站在他的一边，要反对他的逻辑，似乎是没有希望的。非欧几何发现之后，情况为之逆转。”[1]经验主义思潮随开始盛行。对于认识论的这次重大革命，亥姆霍兹功不可没。

从其科学生涯的早期，亥姆霍兹就致力于对数学、物理学基本概念的哲学分析和批判考察。在他看来，自然科学与逻辑学在思维方式上是根本不同的。因为在作为“哲学的一部分的逻辑学中，关于大前提及小前提的起源问题一般是没有说明的，……传统逻辑把自己限于那种方式、方法，由这种方式、方法你就能从已知的和给定的命题推出新命题，即一个人如何从三段论中推出命题。它并没有给出我们如何达到最初命题的大前提和小前提的任何信息。一般说来，这正是由一位未知的权威所给的命题。”[2]而自然科学的程序则恰恰相反，它的目的在于获得先前未知的知识，这些知识是不能由任何权威给出的。正是那些先前不知道的命题，形成了自然科学的主要部分及最重要的部分。按照这种精神，对于一个理论来说，亥姆霍兹最为关注的必然是对其前提及基本原理的批判性审查，并进而揭示出它们的“世俗血统”，这正是他科学与哲学研究的突出特色，也是一切富有创造性的杰出科学家及哲学家所共有的优秀品格。因此，从其对生理光学的研究到对一般空间知觉的起源和本性的沉思，再到对几何学及算术公理之基础的批判性考察就成了亥姆霍兹科学与哲学探索的必然发展趋势。

早在1857年给其父亲的信中，亥姆霍兹就明确谈到：“我正感到某些问题急需特别处理的必要性。就我所知，还没有任何一位现代哲学家着手处理这些问题，它们全部属于康德所探讨的先验概念的范围。例如几何学原理和力学原理的起源问题，以及我们必须逻辑地把实在归诸于物质和力这两个抽象概念的理由。其次是来自类比的无意识推理的规律，由此规律我们才从感觉进到知觉。我清楚地认识到这些只有通过哲学探讨才能被解决，也才是可能解决的，以致我感到对更深奥的哲学知识的迫切需要。”[3]但另一方面，他也深知解决这些重大问题决不能像前人那样单靠纯思辨的方法，否则就会重蹈覆辙。随之，亥姆霍兹对感官生理学、特别是生理光学及知觉的起源与本性进行了长期的深入研究，直到1866年才真正转向几何学公理及算术公理之基础的研究。

在亥姆霍兹看来，像几何学这样的科学可以存在，而且按它的方式被建构起来这一事实，已经必然地引起每个对认识论问题感兴趣的人的关注。我们的知识中没有别的学科像几何学那样似乎是现成地出现的。在这方面，它完全避开了其它的自然科学学科必须做的那种收集经验材料的繁琐任务，以致它的程序的形式是唯一地演绎的，结论来自结论，并且谁都不最终地怀疑这些几何定理对现实世界的有效性，从而使得几何学总是被当作令人叹服的例子去证明，不必借助经验我们也能获得关于实在内容的命题的知识，特别是被康德当成了存在先天综合判断的根据，这是不符合批判精神的。亥姆霍兹要进一步对这些所谓的“自明公理”进行批判考察，其目标在于“给出有关几何公理，它们与经验的关系以及用其他公理代替原有公理的逻辑可能性的最新研究成果的一种解释。”[4]

那么，欧氏几何所隐含的基本事实是什么呢？亥姆霍兹的分析表明，欧氏几何的所有证明的基础都在于确立相关的线、角、平面图形及立体图形的叠合。只有当两个图形完全重合时，它们才是相等的。对之作进一步的分析将会发现，为了使两个图形相等，必须把一个图形移向另一个图形。但是如何移动呢？答案无疑是要保证移动过程中图形保持不变，这相当于移动一个不变的刚体。显然，这里隐含的公设是不变刚体的存在，而这个概念是来自对自然物体所显现的物理的或化学的特性的抽象。如果刚体或质点系统不能形状不变地相互移动，如果几何图形的叠合不是一个独立于一切运动的事实，我们就不能谈论全等，也不会有空间测量的可能性。因而，对欧氏几何来说，首要的是全等概念，而不是两点间的最短线，这就是亥姆霍兹基于事实的分析而非解析的准则所得到的一个重要结论。正如他在谈到这一点时所说：“我的出发点是一切最初的空间测量都是基于对全等的观察。显然，光作为直线的性质是一个物理事实，它受到其它领域的特定实验的支持，对于可以获得对几何公理的精确性充分确信的盲人来说，光的这一特性是绝对不重要的。”[5]因为盲人不借助光的直线性也能理解欧氏几何学，但盲人并非通过触觉没有领悟全等。

亥姆霍兹认为，Riemann的解析方法的不足之处在于它没有反映出我们的空间概念所必须的经验部分。而他自己的目标则在于以确立重合为起点，去假定空间测量的可能性并进而探求多维空间的一般解析表达式，这就意味着经验地得到了几何公理。在谈到与Riemann的研究思路的重大区别时，亥姆霍兹指出：“我自己达到同样的考虑部分地来自对于颜色的空间描述的研究，部分地通过对以视野中的测量为目的的视觉估计之起源的研究。Riemann从描述空间中无限接近的两点间距离的一般解析表达式开始，由此导出了关于不变的空间结构的自由运动定理，而我则从观察事实出发，这一事实即不变的空间构形在我们空间中运动的自由性是可能的，并且我由这一事实导出了较Riemann当作公理的解析表达式的必然性。以下就是我的计算所基于的假定：(a)关于空间的连续性和维数；(b)可动刚体的存在，它是通过叠合而进行空间测量的比较时所必需的；(c)这种刚体的可自由运动特性，由(b)(c)两点可保证两个空间图形的叠合与其所在的空间位置无关；(d)刚体的旋转不变性。”[6]亥姆霍兹认为，这四个假定都是普通几何所具有的，“尽管以上假定没有关于直线和平面的存在的公理及平行线公理，它也是完备的和自足的，并且从理论上看，它具有完备性和易于检验的优点。”[7]

从以上四个假设出发，亥姆霍兹达到了Riemann的研究起点，即N维空间中扩展了的毕达哥拉斯定理。如令维数为三，并假定空间是无限扩展的，就只有欧氏空间是可能的。也就是说，欧氏空间只是满足叠合条件的不同类型的空间中的一种。这些空间包括球面空间和伪球面空间，它们也是可设想的无矛盾的几何学。

那么，为什么我们接受了欧氏几何，而没有接受其它可能形式的非欧几何呢？为此，亥姆霍兹认为必须首先研究可想象的和可知觉的东西之间的关系，并进一步从中发现新的准则，以便用于有关几何学的特殊考虑，从而区别出空间知觉中的先天因素和后天因素。他先后研究了假想的二维生物在平面、球面及椭球面上所产生的几何学。从而得出结论：欧氏几何学之所以是我们周围实在世界的几何学，这没有什么可奇怪的，因为我们的视觉观念已经变得与这一环境相适应，因而也服从欧氏几何定律。如果生活在另一种几何结构不同的环境中，我们就会与新的环境相适应，学会看非欧几里德式的三角形，会觉得三角形的内角和不等于180度是正常的，我们也将学会用被那个世界的刚体所定义的一致性来测量距离。也就是说，欧氏几何的优先权是古老习惯的产物，它的基础在于我们的物质环境的欧几里德特性，我们由之认识几何关系的物理实体——刚体和光线在结构上是与欧氏几何定律相一致的，这种经验事实正是这类习惯的源泉。因而，康德意义上的终极范畴是不存在的，它所被赋予的确定性和固有的必然性也是虚幻的。由此，空间直观的“世俗血统”显然无疑其基础受到了根本性的动摇。一场新的认识论革命即将到来，它的目标正是对那些被赋予先天性的基本概念进行彻底地批判和清洗。马赫及赫兹的力学批判正是这一革命的重要组成部分，相对论的创立则是这一认识论革命的重大成果。在爱因斯坦看来，如果没有亥姆霍兹的非欧几何思想，就不可能通向相对论。

二爱因斯坦：“时间是可疑的”

众所周知，爱因斯坦是完成人类时空观根本变革的伟大哲人——科学家。他的青年时期正值追寻科学原理之基础的英雄时代，而善于从思想起源对基本概念进行批判性考察恰是爱因斯坦成功的关键，这与亥姆霍兹不无重大关系。

正如爱因斯坦多次谈到的那样：还在苏黎世联邦工业大学学习时，他就利用课余时间认真研读了亥姆霍兹、玻耳兹曼、赫兹等人的论著，特别是亥姆霍兹的五卷本《理论物理学讲义》使他受益匪浅。其中的第一卷有一半讲的都是哲学和认识论，具体实验却很少提及，甚至连那个在他的赞同下首次完成的迈克尔逊实验都未提及。正是这套讲义加强了爱因斯坦的批判意识及研究认识论的自觉性。当谈及这段经历时，爱因斯坦不无感慨地说：“在那里我有几位卓越的老师（比如胡尔维兹(A.Hurwitz)、明可夫斯基(H.Minkowski)），所以照理说，我应在数学方面得到深造。可是我大部分时间却是在物理实验室里工作，迷恋于同经验直接接触。其余时间，则主要用于在家里阅读基尔霍夫(G.R.Kirchhoff)、亥姆霍兹(H.L.F.vonHelmholtz)、赫兹(H.R.Hertz)等人的著作。”[8]大学毕业后，在伯尔尼专利局做试用检验员的爱因斯坦与C·哈比希特、M·索洛文三人组成了奥林比亚科学院，其中研读和讨论包括亥姆霍兹在内的大师们的著作是科学院的主要活动之一。因而，亥姆霍兹对于几何学、数学及力学基本概念的批判对爱因斯坦的认识论及其对康德哲学的看法有着直接影响。

在爱因斯坦看来，康德哲学中最重要的东西是他所说的构成科学的先验概念，而承认先验综合判断的存在则是他设下的圈套。[9]事实上，康德在那些作为任何思维的必要前提的基本概念与来自经验的概念间所作的根本性区分是不正确的，其原因在于康德只强调了那些基本概念的有效性而忘记了它们的世俗来源，从而它们就会被看作是一成不变的既定的东西，并打上“思维的必然性”、“先验地给予”等等烙印。康德正是这样去看欧氏几何的。正如爱因斯坦在“物理学与实在”一文中所指出的那样：“欧几里德几何的纯逻辑的（公理学的）表示，固然有较大的简单性和明确性这个优点，可是它为此所付出的代价是放弃概念构造同感觉经验之间的联系，而几何学对于物理学的意义仅仅是建筑在这种联系之上的。致命的错误在于：认为先于一切经验的逻辑必然性是欧几里德几何的基础，而空间概念是从属于它的。这个致命错误是由这样的事实所引起的：欧几里德几何的公理构造所依据的经验基础已被遗忘了。”[10]既然“先天”空间形式已不可能，“先天的”时间形式还成立吗？这便是相对论的诞生必须突破的一道难关。在放弃了许多无效的尝试之后，爱因斯坦终于醒悟到：“时间是可疑的。”谈到这一点时，爱因斯坦特别强调了休谟和马赫的影响，在他看来：“只要时间的绝对性或同时性的绝对性这条公理不知不觉地留在潜意识里。那么任何想令人满意地澄清这个悖论的尝试，都是注定要失败的。清楚地认识这条公理以及它的任意性，实际上就意味着问题的解决。对于发现这个中心点所需要的思想，就我的情况来说，特别是由于阅读了戴维·休谟和恩斯特·马赫的哲学著作而得到决定性的进展。”[11]这里并未提到亥姆霍兹的作用。的确，亥姆霍兹由于认识到“时间”观念的复杂性而更关注于空间观念的批判性考察。但这种批判对相对论的创立同样有着至关重要的作用。其影响并不亚于马赫那“坚不可摧的怀疑论”。[12]在谈到非欧几何与物理学时爱因斯坦也指出：“物理世界的几何究竟是怎样的？它究竟是欧几里德式的还是任何别种的？许多人都争论过这个问题有没有意义。为了说明这种争论，必须在下面两种观点中彻底坚持一种。第一种观点，同意几何‘体’实际上体现着物理固体，当然，这只要固体遵守那些关于温度、机械应力等等已知的规定就行了。这是从事实际工作的实验物理学家的观点。如果几何的‘截段’，同自然界的一定客体相对应，那么几何的一切命题也都具有说明现实物体的性质。这种观点亥姆霍兹说得最明白，可以补充一句：要是没有这种观点，实际上就不可能通向相对论”。[13]对此应怎样理解呢？如果我们深入考察亥姆霍兹的非欧几何思想，我们将发现，其中不仅仅有对先天空间形式的批判，而且包含着关于“空间”相等的一种操作定义，从而为建立新的时空观指明了方向。

在有关空间知觉的早期研究中，亥姆霍兹就指出，我们对各种空间形状、距离及空间关系的知识的获得都是通过我们的身体或简单仪器的操作及实验而达到的。他关于非欧几何的探讨是通过空间中刚体的运动而进行的，而其中的相等关系正是由刚体向它的比较对象发生的真实运动来作出操作定义的。关于空间间隔的测量，必须首先对作为测量标准的刚体的某些特性给出明确规定，此后测量的意义就由这个作为标准的刚体的重复操作而确定。也就是说，康德意义上的那种绝对普遍而必然的几何学并不存在，只有与关于等同性的操作定义相关的几何学。按着这一观点，爱因斯坦在长时间的沉思之后，对时间概念提出了类似思考：同时性也没有任何绝对意义，它只能在一个确定的操作定义之上讨论，即同时性的爱因斯坦定义。

在“论动体的电动力学”这一划时代论文中，爱因斯坦基于对电动力学所导致的不对称现象的深刻分析和长达十年之久的追光悖论的沉思，首先提出了相对性原理和光速不变原理这两个公设。在随后的运动学部分，爱因斯坦首先给出了同时性的操作定义，从而使得“同时性”概念不仅摆脱先验色彩和直觉性，而且使它与经验建立了密不可分的联系，其结论是同时性的相对性。这个突破之后，先前的极大困难就迎刃而解了，时间的相对性和空间的相对性以及新的时空变换都不过是同时性的相对性的必然结果。这便是该文的运动学部分所提供的狭义相对论的完整的基本原理。

三从亥姆霍兹到爱因斯坦：富有批判精神的优良传统

科学哲学家赖欣巴哈在谈到相对论的哲学意义时曾指出：“我们把几何学问题的哲学说明归功于亥姆霍兹。他看出物理几何依赖于刚体全等的定义，并因此推得，物理几何本质的清楚说明在逻辑上比几十年之后发展起来的彭加勒的约定论更优越。又是亥姆霍兹，借助于形象化是有关固体和光线的经验结果这一发现，澄清了非欧几何的直观说明。……亥姆霍兹不能成功地劝服他的同代人脱离康德的时空先验论并不是他的错误。只有很少的专家知道他的哲学观点。当由于爱因斯坦的理论使公众的兴趣转向这些问题时，哲学家便开始让步并脱离了康德的先验论”。[14]我们认为，其中的“哲学说明”是指亥姆霍兹的思维和方法在本质上是哲学的，即对基本概念和理论前提进行彻底的批判考察，这正是康德哲学所富有的批判精神。正如海涅谈到康德的《纯粹理性批判》在德国引起的哲学热潮时所说：“康德引起这次巨大的精神运动，与其说是通过他的著作的内容，倒不如说是通过在他著作中的那种批判精神，那种现在已经渗入于一切科学之中的批判精神。所有学科都受到了它的侵袭。……德国被康德引入了哲学的道路，因此哲学变成了一件民族的事业。一群出色的大思想家突然出现在德国的国土上，就像用魔法呼唤出来的一样。”[15]的确，在康德之后，出现了费希特、谢林和黑格尔，他们沿着唯心主义道路进一步发展了康德哲学。与之不同的是，稍后的一大批德国杰出的科学家走的是另外一条以实证科学去解释和发展康德哲学的道路，其结果是康德哲学的许多结论得到了改造，但就其精神本质而论，则是对康德哲学的精神——批判精神的真正继承与发扬，这也正是德国科学的优秀传统的突出特点。这后一条道路的开拓者正是亥姆霍兹，他也因而被看作新康德主义的领导者和科学哲学的先驱者。赫兹、普朗克、爱因斯坦则是他的直接传人。他们的思维在本质上是哲学的思维，他们既是科学家，也是哲学家。在此，富有批判精神的文化传统发挥着重要的助长剂和催化剂的作用。爱因斯坦对此深有感触，他认为：“使青年人发展批判的独立思考，对于有价值的教育也是生命攸关的。”[16]

以上探讨不免使我们联想到中国教育的现状。我们的课堂、教材灌入给青少年的都是无血无肉的死的东西，知识技能化的倾向愈演愈烈，科学精神、科学思想丧失殆尽。由此，怎么能培育出世界级的科学大师呢？这或许可算作我们从本文得到的一个重要启示吧！

【参考文献】

[1]赖欣巴哈．科学哲学的兴起[M]．北京：商务印书馆，1983.112．

[2]Helmholtz:VorlesungenuberTheorerischePhydsik,Bd.I,Leipzig,1897.S.5-6．

[3]L.Koenigsberger:HermannvonHelmholtz,Oxford,1906.P.160．

[4][5]Helmholtz:EpistemologicalWritings,Boston,1997,P.2;P.39．

[6][7]Helmholtz:WissenschaftlicheAbhandlungen,Leigzig,1868,S.621.S.616．

[8][9][10][11][13]爱因斯坦文集（第一卷）[M]．北京：商务印书馆，1983.7、104、349、24、207．

[12]A·I·米勒．科学思维中的意象[M]．武汉：湖北教育出版社，1991.104．

[14]AlbertEinstein:Philosopher--Scientist,EditedbyP.A.Schilpp,NewYork,1949,P.304．

相对论范文篇4

在狭义相对论中，两惯性系相对速度与和平行

（1）

（）为坐标系的坐标，（）为坐标系的坐标，令，，所以变换矩阵为

（2）

如果;,相对速度不变，那么

(3)

比较与

（4）

（5）

比较后知道（4）式=（5）式

（6）

二。时空观测的定义

为了较方便地说清楚不同的观测结果与不同坐标中长度与时间的相互比较

的关系，在字母顶部加3个指标，

如：

定义为：左边指标为观察目标所在的坐标系，中间指标为观察者选择的单

位长度与时间所在的坐标系，右边指标为观察者观察时所在的坐标系。这样有：

其中，和是固有时，与是固有长度。

三。的推导

在狭义相对论中有

(6.1)

那么，在什么条件下上式会是普适的呢？

先来考察欧几里德几何。对观察者而言，在欧几里德几何中的二维空间的坐

标中，观察到的单位长度，与在欧几里德几何中的二维空间坐标中，

观察到的单位长度。观察者是无法在长度方面区别和的，即

（7）

这是欧几里德几何的观察者假设，也是符合经验的假设，以前从未被指出过。

根据相对论，在四维时空坐标中，时空量表示为：

（8）

广义相对论中的不变量原理确定了，任意四维时空坐标都有（8）式。

现在，在非欧几里德的四维时空坐标中，推广欧几里德几何的观察者假设。

先定义一种四维时空坐标，在观察者观察的时间内，这个坐标内的时空度规

时间平移不变性和空间平移不变性，令ξ为坐标内时空场ξ=

ξ,(i=1,2,3,4)，表示为李（Lie）微商有

?ξgμυ=0（9）

而

（10）

如果所取的时空体积足够小，即，那么总可以成为这种坐标。这种坐

标具有普适性。

在四维时空中,随意取两个这种坐标和，观察者在坐标内所观察到的单

位时空量和，如果观察者不与坐标外其他坐标比较的话，他是无法在

时空量方面区分他在和坐标内观察到的单位时空量和（观察者在坐标内观察时，也不能与坐标内的比较。他只能分别观察和后，再比较和）。这是四维弯曲时空的观察者假设。即观察

者无法区分不同的这种坐标系的固有时间和固有长度。

这样观察者可以得到

（11）

令，，得：

（12）

（12.1)

由（9）式和（10）式的定义，观察者总能认为他所在的坐标系内满足

（13）

（14）

那么有

（6）

因

所以有相同的量纲。

所以可以，令

（15）

（16）

那么有

（15.1)

(16.1)

所以

(17)

而在上述定义的坐标系中，总有

（18）

所以（19）

这样就有在上述定义的坐标系中，时间量平方的变化量与空间量平方的变化

量相等。这就是时空的对称变化。可写为

（6）

这里称为时空对称理论。上式的空间量是固有长度和，时间量则

不是固有时，固有时和有下列关系：

（20）

而和不符合中的任一

种时间量的微分，故

（16）

不是真实观测值。

四。Schwarzchild解的分析

用时空对称理论求解Schwarzchild解十分简单，在得到后，因

（19）

可得

（15.2)

(16.1)

(13.1)

下面用广义相对论四维时空标架求解Schwarzchild解，并比较时空对称理

论用四维时空标架求解Schwarzchild解的办法

（t=ict,c=1)(21)

这是静态球对称度规的标准形式。

在求解过程中得到

，（22）

令，得到

（23）

令，其物理意义是将绝对平直坐标系内的固有时与固有长度之间

物理条件，应用到有引力场的非惯性坐标系。

因此

（16.2)

不是真实观测值。

而固有时与之间有

（20.1)

这样与固有长度的度规有

（24）

又因为对观测者而言项是观测不到的，所以观测到的是正交时空

坐标，这样静态球对称度规的标准形式：

（t=ict,c=1)（21）

不符合要求，只有

（25）

符合要求。

计算克里斯朵夫联络的非零分量，其中

，，，

，。

与经典的求解Schwarzchild解的计算值一样。

（26）

也与经典的求解Schwarzchild解的计算值一样，也可得

，（22）

令，Schwarzchild解中的长度量，用固有长度表示有

（23.1）

用时空对称理论求解Schwarzchild解有

（13.1）

因为项观测不到，任何观测坐标都是正交的。

不变，

（其中的r是远离引力场的观测者的观测值，）

这样，时空对称理论依旧可解释引力红移，引力引起的光线偏折和水星近

日点进动（详细内容在附录中）。

这样，用时空对称理论和广义相对论求得的Schwarzchild解时空物理意义

等价。

五。关于Kerr解

Kerr解中不全为0，不是真实观测解，不能符合用四维时空的观

察者假设推导出的时空对称理论。

但用时空对称理论分析自转坐标系，也能得到Kerr解才有的单位质量的角

量a，这将在下面分析。

六。时间量和空间量

经验告知，空间是三维的，时间是一维的。在观测者的直接观测中，是观

测不到空间与时间，空间与空间的相互作用。

故假定：观测者通过直接观测，无法观测到空间与时间的相互作用量。即：

(27)

除非通过计算观测结果，方可知道空间与时间的相互作用量。

这样，对观测者的直接观测而言，任何观测四维时空的线元长度为

(13)

而项是观测不到的。

绝对平直时空的四维时空线元

（13）

就是任何观测者的直接观测结果。

设有一种坐标系：

在该坐标系内任何一点观测，光在此坐标系内的任何两点的行走路径，都

是直线；在坐标系内任意点的真空中光速恒定，称为相对平直坐标系。在弯曲时

空取足够小的时空范围，可得到此类坐标系，这类似微分。在弯曲时空取足够小

的时空范围，该范围的时空近似平直。这与上面关于直接观测是观测不

到项是一致的。在此坐标系内有统一的时空单位和统一的钟和尺。

所以，此坐标系有：

（28）

[v]是指此坐标系内任意点真空中光的速度，[t]是指此坐标系内任意点的

时间。

以后本文中的坐标系都是此类坐标系。称为相对平直坐标系。

不同的相对平直坐标系之间是"平行"的，须通过物理参数的变化，物质方

能从一个相对平直坐标系进入另一个相对平直坐标系。

（29）

（29）是时空对称理论，即时间量平方的变化量与空间量平方的变化量相等。所

用的坐标系是相对平直坐标系。其中和不是固有时，设这两个坐标系

固有时为和，有：

（30）

所以，这里的时间量平方与空间量平方不能理解为：

可用时间单位或空间单位的平方代替，而应理解为类似密度的一种量，称为时

间量密度与空间量密度。时空对称理论是指时间量密度与空间量密度的对称变

化。

令时间量密度为，空间量密度为，

类比固有时平方的倒数，并可以替代；

类比固有长度平方，并可以替代；

（分别为固有时和固有长度）

令时空密度为，不同的相对平直坐标系有不同的时空密度，任意相对平直坐标系中有

（31）

在同一个相对平直坐标系中，类比线元，但是不可以替代。

不同的相对平直坐标系比较时空观测值时，须使用时间量密度和空间量密

度，通过设定某一相对平直坐标系时间量密度和空间量密度为1，得到不同的相

对平直坐标系的不同时间量密度和空间量密度。然后，对不同的相对平直坐标系

换算出不同的时间量和空间量单位。

这样时空对称理论实际上是关于时空密度的变化的理论，可表示为：

（32）

为不同的两个相对平直坐标系时空密度，为时空密度的变化量。

七。时空密度的变化量

在狭义相对论中

（33）

在Schwarzschild解中

（c=1）(34)

引力（35）

根据等效原理有惯性质量等于引力质量，或在局域时空内惯性力和引力不

可区分，在本文中局域时空为相对平直坐标系代替，那么在相对平直坐标系中

（36）

（37）

（38）

所以有：

（39）

在狭义相对论和Schwarzschild解中

（33）

那么，时空对称理论中，时空密度变化量，在时，

（33）

这样（37）

变为（40）

此积分为不定积分。

这里是能量的一种形式。用四维时空观点看，是二阶逆变二阶

协变张量而不是狭义速度矢量的平方。

时空对称理论在时表示为

（41）

为须观测的坐标系的时空密度；为观测者所在的坐标系的时空密度，时间密度，空间密度；是能量的一种形式。哪个坐标系绝对地得到能量，这个坐标系的时空密度绝对地改变。

八。时空对称理论和狭义相对论

假设两个相对平直坐标系，一个静止，一个角速度为做圆周运动。

用时空对称理论分析

(42)

对于角速度为的坐标系，离心力为（r为圆周半径），

即（43）

（44）

所以，时空密度的变化量为

（45)

有（46）

对于固有时和固有长度有

（47）

用狭义相对论分析固有时和固有长度有

（48）(是速度方向）

可以看出两理论对固有时有相同结论；对于固有长度，时空对称理论认为

固有长度全方向改变，狭义相对论认为只是平行瞬间速度方向的固有长度

改变。

用时空对称理论和狭义相对论分析以速度v做直线运动的坐标系也有相同

结论，只不过时空对称理论将以速度v做直线运动的坐标系当做绕无穷远处某

点做圆周运动。

对于迈克耳逊-莫雷实验，狭义相对论是用惯性系中光速恒定来解释，时空

对称理论是用相对平直坐标系中光速不变来解释。

九。时空对称理论的详细表述

假设1：设有时空坐标系

(28)

（即光速恒定,项观测不到）

是指此坐标系内任意点光的速度，指此坐标系内任意点的固有时。

此类坐标系称为相对平直坐标系。

假设2：任何观测者所观测到的真实时空坐标系都是相对平直坐标系。

不论是惯性系或非惯性系，只要坐标系足够小，都是此类坐标系。

相对平直坐标系之间比较时空量，使用时空密度

（31）

是时间密度，是空间密度。

在任一相对平直坐标系中，观测者处在相同的时空密度中，就有相同

的时间密度和空间密度，因而有相同的固有时和固有长度。

的大小正比于固有时流逝的快慢。

的大小正比于固有长度的长短。

时空对称理论可表述为

(32)

为不同相对平直坐标系的时空密度。

当，有（42）

(40)

用四维时空观点看是二阶逆变二阶协变张量。

时空对称理论认为是能量的一种形式，而不是狭义的速度平方或加速

度，或二阶逆变二阶协变张量，上式的积分为不定积分。

当能量形式绝对的改变，时空密度绝对的改变。

十。时空对称理论对不同坐标系之间的观测比较

时空对称理论对不同坐标系之间的观测比较可简单的分为两种情况。其计

算结果是真实观测值。

1。两个相对平直坐标系,比较，有时空密度，

假设：

那么：（42）

为两坐标系时空密度的比较

坐标系的固有时比坐标系的固有时流逝快。

坐标系的固有长度比坐标系的固有长度长。

并通过（40）

与经典的速度，引力和加速度对比，从而得到不同坐标系的固有时和固有

长度的区别。

2。设有三个坐标系，时空密度分别为，

假设

有

（32.1)

(49)

其中（,）

不论观测者在坐标系都将得到（49）式观测结果，观测者在第四坐标系也将得到（49）式观测结果，这是时空对称理论中所得计算结果是真实观测

值的推论，也是时空对称理论的两个假设的推论。

十一。关于时空对称理论可能的实验证实

一种是检测高速自转物体的半径和厚度是否缩短？

这种情况下，狭义相对论认为只有沿速度方向的周长缩短，半径和厚度不

变。而时空对称理论认为周长，半径和厚度都将缩短。半径缩短后为

（略去以后项）（49）

项与Kerr-Newman解中的单位质量角动量项a一致。

厚度缩短后为

（50）

另外一种是一个加速运动坐标系与相对静止的坐标系之间，在的情况下，将有时空密度的变化。

那么，当发射光谱的元素做加速运动时，将有类似引力红移的光谱红移现

象。

如果，是发射光谱的元素静止，而观测光谱的仪器和观测者做加速运动，

将有光谱紫移现象。

除去多普勒效应，由振动频率公式可得，光谱线发生红移时，移动的频率

为：（51）

是光子的固有振动频率

很显然，对于相对平直坐标系中的物体而言，当时，物体进入类似黑洞事件视界的另一种事件视界。

参考文献

A.爱因斯坦相对论的意义科学出版社1961

E.G.哈里斯现论物理导论上海科学技术出版社1975

张镇九现代相对论及黑洞物理学华中师范大学出版社1986

王仁川广义相对论引论中国科学技术出版社1996

俞允强广义相对论引论北京大学出版社1997

赵峥黑洞的热性质与时空奇异性北京大学出版社1999

附录

（用时空对称理论解释光子轨线的引力偏折和水星近日点进动）

广义相对论中求质点和光子的轨道方程时，取球坐标，认为运动满足于

,（1）

协变动量和是守恒量，有

（2）

E和L的物理意义，为观测者所测到的质点或光子的能量和角动量。

四维速度的归一条件有

（3）

得到质点的轨道微分方程

（4）

光子的轨道微分方程

（5）

广义相对论用这两个轨道微分方程解释了光子的引力偏折和水星近日点

进动。

广义相对论用来解释引力红移的方法也一样适用于时空对称理论。这里

就不重复了。只讨论时空对称理论解释光子轨线的引力偏折和水星近日点进动。

因为时空对称理论是用真实观测值来解释时空的理论。用它得到的Schw-

arzschild解有

（6）

（7）

固有时的关系有

（8）

固有长度的关系有

（9）

为时空密度，为时间密度，为空间密度。

按固有时和固有长度来看，观测者在远离引力场的坐标系，观测引力场坐

标系有

（10）

是引力场坐标系固有时，是远离引力场的坐标系固有时，是引力场坐标系运动平面角。这样就有

（11）

因为两个坐标系之间的能量，角度，角动量和长度的比较有

（12）（能量守恒）

（13）（项为零）

（14）（坐标系之间固有时和固有长度的比较）

（15）（坐标系之间固有长度的比较）

代入（11）式有

（16）

四维速度的归一条件变为真实观测值有

（17）

将（16）式代入（17）式有

(18)

,这就是时空对称理论的引力场中的轨道微分方程。

能量E是远离引力场中的观测者观测到引力场中的能量，为引力场坐标系与无穷远处坐标系的能量差，数量级为略去二级小量，时空对称理论的轨道微分方程成为相对论的质点轨道微分方程

（4）

对于光子而言，角动量，因为光子在弱引力场中走的几乎是直线，

可以认为光子绕无穷远处某点做圆周运动。

（4）式略去小量后，得到相对论的光子轨道微分方程

（5）

这样，用时空对称理论就可以解释引力红移，光子轨线的引力偏折和水星日

点的进动了。

参考文献

A.爱因斯坦相对论的意义科学出版社1961

张镇九现代相对论及黑洞物理学华中师范大学出版社1986

相对论范文篇5

文化相对论包括认识、观念、思维方式和道德,它对各个人文领域中的后现代思想有不同的影响。在社会和文化研究领域,它指的是多元合理性。它认为,文化观念和社会习惯都形成于特定的"历史",构成独特的"身份"。任何社会或文化,只要其正常运作,便应视为合理。在政治学或伦理学的领域,文化相对论指的是反宏大话语和反元理论。它坚持政治和伦理是一种实践,既不应当受制于任何普遍原则,也不应试图形成任何普遍性的公理结构。它认为权力的基础不是"正确"的理念,而是正确性不断被争夺的话语。在文学和艺术领域,文化相对论的结论是"文本"(text),本身没有固定的意义;不同时代,不同环境中的人对同一文本本来就有不一样的理解。

文化相对论虽与后现代思想交叉错杂,但它却形成和发展于十九世纪后叶和二十世纪前叶这个现代人类学和文化人类学思想最活跃的时期。文化相对论在后现代思想中强调的是文化的平等、多元和相互尊重,但在它的形成期,它所宣扬的却是文化的等级差别,单一发展趋向和西方文化优越。从十九世纪后期到二十世纪初,在赫伯特.斯宾塞和爱德华.塔勒这样的思想家那里,文化相对论受社会达尔文主义文化进化论的影响,成为强调各文化间文明与原始阶段互具差别,强调西方文化比其它文化发达而且优越的学术。〔注1〕进入二十世纪后,经过了一次大战,到二次大战之前,文化相对论在以伯阿斯为代表的新一论家那里才发生根本的变化。〔注2〕

爱尔文.赫奇在《文化与道德:人类学的价值相对》一书中总结了文化相对论在二十世纪中期的这一关键的转折。他指出,在西方,现性所不能阻止的战争和经济衰退深刻地动摇了人们对西方科学文明自然演进的信念。社会秩序的破坏,人性的蹂躏,人在种种现代制度和机制面前的彻底无助,使得西方道德价值那原本建立于物质文明之上的自信一下子滑落到崩溃的边缘。在这一现实面前,二十世纪的西方文化相对论一反以前的乐观自信,转受悲观论和怀疑主义所支配。它开始脱出西方中心论的巢臼,以多元观看待世界文化差异;它开始拒绝文明/原始的文化等级区分,倡导文化平等的观念;它开始摈弃关于西方社会、道德和知识的优越感,而接受非西方价值、信念和制度的合理性。〔注3〕

斯宾塞式或伯阿斯式的相对论都是现代西方思想的产物,但延续并影响后现代思想的却只是伯阿斯式的相对论。伯阿斯式的相对论避免以西方价值去判断非西方文化。它倡导价值中立,但却并非是无价值或价值虚无论。它坚持不同文化的平等地位,包含着对文化本身内在价值的价值判断。它提倡对非己文化的尊重,这本身就是一种价值。更重要的是,它相信每一民族都有选择和拥有自己文化的自由和权利,这也是一种价值。这些基本价值观念因倡导"宽容"而具有明显的自由主义倾向。当然,实际上倡导宽容的文化相对论并不一定以宽容作为价值基础。功能主义的文化相对论即以文化体制存在的合理性作为其基础。它认为,文化体制的存在自有其道理,文化成员往往是在不自觉地得益于它。功能性文化主义排除自由主义价值,一方面显得更为价值中立,另一方面却又因无法评判那些虽实际存在,但却具有压迫性的文化体制因素,而陷入道德虚无主义的困境。

自由主义和功能主义文化相对论共存于当前的后现代文化相对论中,形成了下面要讨论的温和和强硬的后现代价值观立场差别。现代和后现代之间本来就没有纤陌分明的界限。文化相对论延续至二十世纪后叶,成为后现代问题,主要是由于它在这一时期的后现论那里有集中的表述,而不是因为它本身就只能或必然是后现代问题。我们可以从三个不同的层次来了解后现代价值观：一、价值的基本性质,二、价值对知识活动的导向作用,三、价值的社会政治意义。在这三个层次上,后现论都不存在单一整合的立场,都具有一些值得注意的分歧或矛盾。

二、价值问题

在价值基本性质的问题上,后现代论者呈现出强硬和温和立场的区别。强硬派在道德价值问题上持彻底的怀疑论态度。他们认为,价值系统无优劣之分,伦理的选择甚至不能当作为具有道德意识者所作的规范性选择。价值仅仅是一种语言范畴,一种语言建构。〔注4〕他们并不排斥研究价值,但把一切价值视为全然平等,对价值规范抱绝对相对论的态度。

温和的后现代论者则不以价值的语言性来排斥它的社会规范性。他们认为,实际存在多种具有合理性的价值系统,但这并不等于人们必须接受伦理绝对相对论。而且,了解甚至承认价值客观差异,并不等于就不能通过分析判断在它们之间进行取舍,或设想改善之道。正因为价值不是一成不变的,正因为它是一种意义建构,后现代批判的介入才能有所作用。

关于价值基本性质的思考当然不是纯思辨的,它的现实意义首先

反映在价值对知识和学术活动的导向作用上。这是后现代价值观的第二个层面。强硬派的后现代论者认为学术所体现的价值立场无优劣是非可言。后现代学术的最大成就在于摈弃现代学科的客观性理想(一种不切实际的幻想),而摈弃客观论本身就是一种走向成熟和宽容的显示。〔注5〕在这些后现代论者看来,如果现实只是一种语言性的约定俗成,那么意义和知识都只能是相对的。〔注6〕有的甚至宣称后现代本身就是"相对论的整合"。〔注7〕

温和的后现代论者不同意后现代学术只能在"客观论"和"相对论"之间作选择的说法。他们不取现代客观性立场,但也不接受彻底相对论。他们试图在这二者间寻找一种平衡,尽管这么做往往不得不陷入理论和实际的自我矛盾。例如女权后现代论者赞同对自称具有"客观性"的现代学术的批判,因为后者所体现的往往是男性优越观。她们批评这种学术所编造的关于女性的"神话",指责其与"事实"不符。〔注8〕但是就在女权批评将学术立场相对化的同时,它却又在诉诸某种客在的"现实"。可见其相对论逻辑的不一贯。

在价值的社会政治意义问题上,后现论同样充满了矛盾。约翰.麦高文在《后现代及其批评者》一书中分析了后现代政治在民主问题上的两难境地。他指出,大多数后现代批评都体现了平等和多元的理想,但后现代政治一方面承担着"现代民主社会的允诺",另一方面则"动摇现有社会体制和国家行为所作的民主允诺",形成了一种在理论上不可能,但事实上却又在实行的激进民主政治。〔注9〕著名左派后现代论者阿伦诺维兹说："激进民主,作为一种政治立场,"只能以"先验伦理前提"的形式存在于后现论之中。〔注10〕后现论反对形形色色的宏大话语。但在表述它自己的政治伦理时,后现论却处在一个相当尴尬的境地:"它既无法在人之外找到某种外部原则来民主张目,又不愿意接受人为的原则。它把一切人为的原则都当作由权力形成的秩序,不承认其合理的规范性,结果……使得后现论不得不''''''''退出道德行为''''''''"。〔注11〕

尽管后现论在民主社会政治问题上处于进退两难的境地,许多后现代论者并不放弃后现论对现实的批判作用。不过,在如何说明和设想后现论批判作用的问题上,这些后现代思想家之间存在着相当大的分歧。最具典型意义的后现代批判有两种。第一种是"内部批判"(imminantcritique)。具有自由主义倾向的后现代论者一般采取这一取向。他们运用自由民主社会现有的规范和理想(平等,自由,人权)来批判现有制度对这些规范和理想的压制(实际存在的不平等,不自由和违反人权)。第二种是"新价值规范"。这种取向以哈贝玛斯最为著名,他试图从语言交际理性来形成一种新的民主理性。哈贝玛斯不同意"内部批判"的理由是,资产阶级意识对现在的自由民主规范早已变得口是心非,麻木不仁;内部批判实际上对它难以触动(就象我们今天用"社会主义价值"来批判当今中国的腐败现象一样)。因此,社会政治批判必须包含不断更新和发展新价值理念的任务。

价值的基本性质、对学术活动的导向和社会政治意义,这三个方面都牵涉到与具体文化传统和环境的关系问题,因此,价值相对论又常与文化相对论联系在一起。价值相对论是文化相对论的核心。文化相对论包括道德、认知、思想观念和生活方式,它在文学、艺术、科学和大众文化等各个领域的影响也不同。但是,这些差异的最终意义则往往落实为价值观的差异。人们一般认为,价值观的差异是文化差异中最深刻的,也是最难以调和的。

在后冷战的世界格局中,西方和第三世界中出现的一些文化冲突论更是以喧染文化间不同的价值观来强调民族国家之间的政治和利益对立。在这类文化冲突和对立理论往往把价值相对论简单地用作为一种客观陈述或文化政治立场,而忽略了相对论本身的理论构成和伦理内容。价值相对论仅仅被当作价值普遍主义的对立面。根据这种两分对立的模式,价值普遍论是错误的,因为它认为世界上存在着一种可以用来判断任何文明的普遍价值。价值普遍论的代表是"文化沙文主义"、"西方文化霸权"和"文化帝国主义"。与此相反,价值相对论则是正确的,因为它坚持每种文化有自身的价值,而把握自己的文化价值就是争取独立和反霸权。相对论因其坚持"自由"和"宽容"而比普遍论优越。

价值相对论和"自由"及"宽容"的这种联系是否可靠呢?要回答这个问题,就得对价值相对论本身先作一些分析。我们可以把价值相对论分别为四种互有区别的论说:事实差异说、文化决定差异说、道德怀疑论相对说和规定型相对说。这四种有关相对论的论说包含的价值主张和判断内容和范围不尽相同,因此它们的逻辑合理性也就不一立俱立,一废皆废。

三、四种价值相对论

在这四种相对论立场中,事实差异说是最基

本的。它就事论事地指出,不同群体价值和道德原则的差异是客观存在的,这些差异影响了群体的整体世界观。事实差异说往往需要说明为什么会存在价值和道德原则的差异。这时候,它就开始转化为第二种文化相对论的立场:文化决定差异论。

对差异的文化决定论是一种两步式的相对论立场:第一步是否定一切普遍性的道德观。由于不存在任何具有普遍性的人类道德观或良心,道德和价值仅仅是一个群体约定俗成的行为准则。第二步是从客观文化传统为客观行为习俗寻找解释依据。也就是说,群体的行为准则完全是由生存需要和传统这类文化因素所决定的。文化决定相对论对道德理性的根本看法是,道德和价值的选择是由确定的条件所决定的,因此不是理性选择的结果。而且,既然凡是存在于文化中的价值观都是合理的,那么任何价值观也就无所谓对和不对,错和不错。所以,道德原则和价值本身是否具有道德性是无法判断和证实的。换言之,道德原则和价值只有合理性问题,没有正当性问题。

在这种情况下,文化决定相对论便可以转化为第三种相对论立场,怀疑主义的和虚无主义的道德相对论。既然相对论不相信任何道德原则具有本质的或普遍的道德性,那么它当然认为各种道德原则再怎么差别悬殊,也应当一视同仁地得到尊重,并应当避免相互干预。保持相互宽容的态度,这一立场虽然形似中立,但却是包含了具有普遍规定意义的价值立场:宽容。所以,怀疑主义相对论又可以转化为第四种相对论--规定型相对论,即将宽容规定为文化道德相对论的最高原则。

这四种相互联系的相对论,就其整体而言,具有以下三个基本立场:一、道德原则和价值的选择不是理性的选择(是决定的);二、道德只有合理性问题,没有正当性问题。也就是说,道德原则和价值不能以真伪去判断,无所谓对错,凡在文化中存在的,就是合理的。三、道德立场和行为之间存在悬殊的差异是一件好事,应当尊重和维持。持这三个基本立场的相对论本身就是一种道德立场,本身就具有普遍的规定性。它主张的是普遍的多元和宽容。但这又是一种自我破坏的道德规定性。因为,如果道德价值的正当性如相对论所说的那么不可证明,那么多元和宽容的正当性则也不可证明。相对论者不能证明为什么我们不可以"不多元"和"不宽容",而非得"多元"或"宽容"不可。

四、价值相对论的内在矛盾

就其个别类型而言,这四种相对论还各有各有待廓清的理论问题。先看"差异说"。许多价值差异往往并不那么一目了然。直观的价值差异往往只涉及表相,而忽略表相差异背后的一致,亦即价值背后的价值。例如,反对和支持堕胎都可以是出于珍惜尊重生命的价值,前者是保护胎儿,后者则是保护孕妇。历史中体现的价值差异往往也有一个价值释义的问题。例如圣经中有禁止离婚的信律,这是否就和现代人婚姻自由的价值完全不同呢?表面的差别往往隐藏着深层的相似。在圣经时期,妇女在经济上极无保障,因此这一圣经信律的道德意图可以理解为保护弱者(妇女、儿童)不受强者的欺凌遗弃。这和现代社会以婚姻自由为妇女提供保护的道德取向并无二致。不同文化群体的道德标准和价值之间确实存在明显的差异,但问题是这种差别究竟有多深刻,有多本质。差异相对论往往夸大文化间的表面差异,而忽略与之相关的深层释义。

至于"文化决定论",它基本上只是一种假说。文化决定差异说的情况和事实差异说有所不同,它并不是一种观察陈述。文化决定论是一种特殊的万事有因论,它假设世间任何事物皆有起因,因此道德原则和价值观也有起因。但是问题是,文化和价值之间究竟是否存在一一对应的因果决定关系?形成和维持道德信仰的原因很多。除了文化传统之外,这些原因还可以包括对其它民族、群体的道德信仰的知识。例如一个国家的人民一旦了解了其它国家的人权状况和国际间的人权普遍宣言,就可能对自己传统文化道德观形成批判性的看法。在历史过程中,传统文化道德观遭外力(革命运动、殖民主义、传教布道)改变的例子比比皆是。文化并不能保证道德传统的永远继续。文化决定价值论往往把同一社会中的道德观单一化。实际上,每个社会内部在具体道德原则上的看法,都可能存在分歧。文化决定论往往过分强调文化内部的整一性,而在不同文化之间则过分强调依重对立两分模式,如"中西"、"中外"等等。

再看怀疑主义相对论。怀疑主义相对论内部有强硬型和温和型的分歧。强硬型相对论认为道德原则是不可能用说理来证明其是非的。无论是在群体中的价值观(如忠、孝、节、义),还是在群体之间的价值观(如人权),价值观永远只是某些人的价值观。这些人以理性化为手段而将他们自己的价值观强加于人,成为形形色色的霸权(统治意识形态,文化帝国主义,等等)。虽然强硬型的怀疑主义相对论对霸权采取批判的态度,但它对霸权却并不具有真正的批判作用。这是因为,既然一切道德判断皆无法用说理证明其正当性,那么,作为道德判断的谴责霸权,亦无正当性。就道德立场而言,文化帝国主义和反文化帝国主义并无区别。强硬型怀疑主义相对论实际上是一种道德虚无主义。它和当今世界"道德多元"这一实际存在的情况之间其实并无实质联系。因为即使全世界真的有了统一的道德标准,强硬相对论仍然会坚持道德不可能以说理证明其正当性。

温和型的怀疑主义相对论和强硬型相对论在道德理性问题上有分歧。它认为道德原则是可以作粗线条的理性说明的,但具体的细节则应考虑到传统和具体环境的条件。例如,人们可以从"生命权利"和"人性尊严"来证明"人权"价值的正当性,而不必只是把它当作西方文化霸权的体现。由于社会传统和具体环境的不同,落实"人权"的标准在各国可以有所不同。事实上,得到国际社会承认的人权标准给各国人权的不同落实情况留下了相当大的空间。人权共同宣言所涉及的仅是人权最低标准,即使如此,也只是在有限的领域中而已,几乎所有具体的权利,如有关父母子女、雇佣关系、民事纠纷等等的权利,仍都受个人所在国的法律、习俗和道德传统的规范。人权宣言所使用的是不具体的、留有解释空间的语言,例如宣言说,对个人"必须按照法律程序"方能予以逮捕,这里所说的只是形式程序,至于"法律程序"的具体过程和内容则完全没有规定。人权宣言还明文规定,允许在紧急或例外情况下搁置落实人权标准,各国可以把人权作为一种目标,而不是一种规定来逐步加以实行。这些都是预留空间的做法。从温和型怀疑主义相对论的角度来看,人权标准不仅可以用理性证明其正当性,而且也充分尊重落实价值环境和条件的多元性。可惜的是,在我们熟悉的后现代和后殖民的反霸权话语中,温和型相对论观点往往反倒被忽略掉了。

最后来看命令式相对论。命令式相对论内部也存在着强硬型和温和型的分歧。命令式相对论的特点在于其有关价值多元和宽容的道德命令。强硬型命令认为宽容是唯一的普遍原则。温和型的命令式道德相对论则认为,除了宽容,还可以存在其它普遍道德原则,但这些只是一些数目极有限而且规定相当宽泛的道德原则。

这两种命令式相对论的差别可以在一些自由主义和一些后现代主义的道德立场上反映出来。不少自由主义和后现代论者都认为道德意识是纯个人的,每个人在道德和价值问题上都具有自主权和自决权。在道德问题上,强硬派相对论者认为,每个人都有权利对他人说"不",任何人对他人的道德和价值有所评议或批评都是"干涉隐私"。宽容是社会人际关系间的唯一最高准则。这一意义的"宽容"只具有工具性价值。人们共同遵守这一规范不是因为它具有什么内在的德性价值,而是因为它可以帮助人们避免冲突和争斗。这种只具形式作用的规范仅仅是没有具体内容的道德外壳。把这种规范从社会扩展到国际关系就成为"互相尊重"。这里的"尊重"指的是"互不干涉内政"。在这种国际关系中,对我的最大尊重就是不要管我干什么。

可是,在温和型的命令式相对论者看来,这种单纯"说不"的"宽容"或"不干涉内政"并不能充分概括相对论的价值观。相对论的价值观除了"互不干涉"之外,还应当有其它具体的价值内容(如人道待遇,民主人权等等)。没有具体伦理或道德内容的"宽容"不仅是空洞的,而且还可能沦落为暴政和压迫的借口。事实上,许多民族国家内部所发生的这类情形--如军事独裁,种族清洗,甚至屠杀无辜--正是在这种形似宽容,"互不干涉"的默许或纵容下发生的。

相对论和普遍论一样,它既可能有积极的效果,也可能有消极的效果。一般地说,文化普遍论认为世界上存在一种可以用来判断任何文明的普遍价值,极端的立场是只有自己的文化价值具有普遍性。这种态度近于文化沙文主义。文化相对论则认为每种文化有自身价值,普遍的或超文化的价值是不存在的。文化相对主义强调"他们"和"我们"不一样。如果把这个论调推到极点,那就等于种族主义了。文化沙文主义和种族主义都不可取。因此,相对论和普遍论的争论,问题不在于何取何舍,而在于如何避免走向极端。否则,出发点再正确的理论,效果也还是适得其反。

注释:

1.HerbertSpencer,"Progress:ItsLawandCause."ReprintedinEssays,Scientific,Political,andSpeculative(NewYork:Appleton,[1857],1904).EdwardB.Tylor,PrimitiveCulture.2vols.(NewYork:HarperTorchbooks,[1871],1958).

2.FranzBoas,TheMindofPrimitiveMan.Revisededition(NewYork:Freepress,[1938],1965),Race,Language,andCulture(NewYork:FreePress,1966).

3.ElvinHatch,CultureandMorality:TheRelativityofValuesinAnthropology(NewYork:ColumbiaUniversityPress,1983),pp.32,59.“公务员之家有”版权所

4.PauldeMan,AllegoriesofReading(NewHaven:YaleUniversityPress,1979),p.19.

5.See,forexample,MurrayEdelman,ConstructingthePoliticalSpectacle(Chicago:UniversityofChicagoPress,1988),p.5.

6.MarcWortman,"BookReviewofThePost-ModernAura,"Telos71(Spring1987),p.171.

7.AgnesHeller,"Movementsculturelsetchangementsdemod妉esdeviequotidiennedepuisladeuxi妋eguerre,"inAndreCortenandMarie-BlancheTahon,eds.,Laradicalit?duquotidien(Montr俛l:VLB俤oteur1987),p.177.

8.MaryHawkesworth,"Knowers,Knowing,Known:FeministTheoryandClaimsofTruth,"Signs14(3):533-49,p.555.

9.JohnMcGowan,PostmodernismandItsCritics(Ithaca:CornellUniversityPress,1991),p.28.

相对论范文篇6

文化相对论包括认识、观念、思维方式和道德,它对各个人文领域中的后现代思想有不同的影响。在社会和文化研究领域,它指的是多元合理性。它认为,文化观念和社会习惯都形成于特定的"历史",构成独特的"身份"。任何社会或文化,只要其正常运作,便应视为合理。在政治学或伦理学的领域,文化相对论指的是反宏大话语和反元理论。它坚持政治和伦理是一种实践,既不应当受制于任何普遍原则,也不应试图形成任何普遍性的公理结构。它认为权力的基础不是"正确"的理念,而是正确性不断被争夺的话语。在文学和艺术领域,文化相对论的结论是"文本"(text),本身没有固定的意义;不同时代,不同环境中的人对同一文本本来就有不一样的理解。

文化相对论虽与后现代思想交叉错杂,但它却形成和发展于十九世纪后叶和二十世纪前叶这个现代人类学和文化人类学思想最活跃的时期。文化相对论在后现代思想中强调的是文化的平等、多元和相互尊重,但在它的形成期,它所宣扬的却是文化的等级差别,单一发展趋向和西方文化优越。从十九世纪后期到二十世纪初,在赫伯特.斯宾塞和爱德华.塔勒这样的思想家那里,文化相对论受社会达尔文主义文化进化论的影响,成为强调各文化间文明与原始阶段互具差别,强调西方文化比其它文化发达而且优越的学术。〔注1〕进入二十世纪后,经过了一次大战,到二次大战之前,文化相对论在以伯阿斯为代表的新一论家那里才发生根本的变化。〔注2〕

爱尔文.赫奇在《文化与道德:人类学的价值相对》一书中总结了文化相对论在二十世纪中期的这一关键的转折。他指出,在西方,现性所不能阻止的战争和经济衰退深刻地动摇了人们对西方科学文明自然演进的信念。社会秩序的破坏,人性的蹂躏,人在种种现代制度和机制面前的彻底无助,使得西方道德价值那原本建立于物质文明之上的自信一下子滑落到崩溃的边缘。在这一现实面前,二十世纪的西方文化相对论一反以前的乐观自信,转受悲观论和怀疑主义所支配。它开始脱出西方中心论的巢臼,以多元观看待世界文化差异;它开始拒绝文明/原始的文化等级区分,倡导文化平等的观念;它开始摈弃关于西方社会、道德和知识的优越感,而接受非西方价值、信念和制度的合理性。〔注3〕

斯宾塞式或伯阿斯式的相对论都是现代西方思想的产物,但延续并影响后现代思想的却只是伯阿斯式的相对论。伯阿斯式的相对论避免以西方价值去判断非西方文化。它倡导价值中立,但却并非是无价值或价值虚无论。它坚持不同文化的平等地位,包含着对文化本身内在价值的价值判断。它提倡对非己文化的尊重,这本身就是一种价值。更重要的是,它相信每一民族都有选择和拥有自己文化的自由和权利,这也是一种价值。这些基本价值观念因倡导"宽容"而具有明显的自由主义倾向。当然,实际上倡导宽容的文化相对论并不一定以宽容作为价值基础。功能主义的文化相对论即以文化体制存在的合理性作为其基础。它认为,文化体制的存在自有其道理,文化成员往往是在不自觉地得益于它。功能性文化主义排除自由主义价值,一方面显得更为价值中立,另一方面却又因无法评判那些虽实际存在,但却具有压迫性的文化体制因素,而陷入道德虚无主义的困境。

自由主义和功能主义文化相对论共存于当前的后现代文化相对论中,形成了下面要讨论的温和和强硬的后现代价值观立场差别。现代和后现代之间本来就没有纤陌分明的界限。文化相对论延续至二十世纪后叶,成为后现代问题,主要是由于它在这一时期的后现论那里有集中的表述,而不是因为它本身就只能或必然是后现代问题。我们可以从三个不同的层次来了解后现代价值观：一、价值的基本性质,二、价值对知识活动的导向作用,三、价值的社会政治意义。在这三个层次上,后现论都不存在单一整合的立场,都具有一些值得注意的分歧或矛盾。

二、价值问题

在价值基本性质的问题上,后现代论者呈现出强硬和温和立场的区别。强硬派在道德价值问题上持彻底的怀疑论态度。他们认为,价值系统无优劣之分,伦理的选择甚至不能当作为具有道德意识者所作的规范性选择。价值仅仅是一种语言范畴,一种语言建构。〔注4〕他们并不排斥研究价值,但把一切价值视为全然平等,对价值规范抱绝对相对论的态度。

温和的后现代论者则不以价值的语言性来排斥它的社会规范性。他们认为,实际存在多种具有合理性的价值系统,但这并不等于人们必须接受伦理绝对相对论。而且,了解甚至承认价值客观差异,并不等于就不能通过分析判断在它们之间进行取舍,或设想改善之道。正因为价值不是一成不变的,正因为它是一种意义建构,后现代批判的介入才能有所作用。

关于价值基本性质的思考当然不是纯思辨的,它的现实意义首先

反映在价值对知识和学术活动的导向作用上。这是后现代价值观的第二个层面。强硬派的后现代论者认为学术所体现的价值立场无优劣是非可言。后现代学术的最大成就在于摈弃现代学科的客观性理想(一种不切实际的幻想),而摈弃客观论本身就是一种走向成熟和宽容的显示。〔注5〕在这些后现代论者看来,如果现实只是一种语言性的约定俗成,那么意义和知识都只能是相对的。〔注6〕有的甚至宣称后现代本身就是"相对论的整合"。〔注7〕

温和的后现代论者不同意后现代学术只能在"客观论"和"相对论"之间作选择的说法。他们不取现代客观性立场,但也不接受彻底相对论。他们试图在这二者间寻找一种平衡,尽管这么做往往不得不陷入理论和实际的自我矛盾。例如女权后现代论者赞同对自称具有"客观性"的现代学术的批判,因为后者所体现的往往是男性优越观。她们批评这种学术所编造的关于女性的"神话",指责其与"事实"不符。〔注8〕但是就在女权批评将学术立场相对化的同时,它却又在诉诸某种客在的"现实"。可见其相对论逻辑的不一贯。

在价值的社会政治意义问题上,后现论同样充满了矛盾。约翰.麦高文在《后现代及其批评者》一书中分析了后现代政治在民主问题上的两难境地。他指出,大多数后现代批评都体现了平等和多元的理想,但后现代政治一方面承担着"现代民主社会的允诺",另一方面则"动摇现有社会体制和国家行为所作的民主允诺",形成了一种在理论上不可能,但事实上却又在实行的激进民主政治。〔注9〕著名左派后现代论者阿伦诺维兹说："激进民主,作为一种政治立场,"只能以"先验伦理前提"的形式存在于后现论之中。〔注10〕后现论反对形形色色的宏大话语。但在表述它自己的政治伦理时,后现论却处在一个相当尴尬的境地:"它既无法在人之外找到某种外部原则来民主张目,又不愿意接受人为的原则。它把一切人为的原则都当作由权力形成的秩序,不承认其合理的规范性,结果……使得后现论不得不''''''''退出道德行为''''''''"。〔注11〕

尽管后现论在民主社会政治问题上处于进退两难的境地,许多后现代论者并不放弃后现论对现实的批判作用。不过,在如何说明和设想后现论批判作用的问题上,这些后现代思想家之间存在着相当大的分歧。最具典型意义的后现代批判有两种。第一种是"内部批判"(imminantcritique)。具有自由主义倾向的后现代论者一般采取这一取向。他们运用自由民主社会现有的规范和理想(平等,自由,人权)来批判现有制度对这些规范和理想的压制(实际存在的不平等,不自由和违反人权)。第二种是"新价值规范"。这种取向以哈贝玛斯最为著名,他试图从语言交际理性来形成一种新的民主理性。哈贝玛斯不同意"内部批判"的理由是,资产阶级意识对现在的自由民主规范早已变得口是心非,麻木不仁;内部批判实际上对它难以触动(就象我们今天用"社会主义价值"来批判当今中国的腐败现象一样)。因此,社会政治批判必须包含不断更新和发展新价值理念的任务。

价值的基本性质、对学术活动的导向和社会政治意义,这三个方面都牵涉到与具体文化传统和环境的关系问题,因此,价值相对论又常与文化相对论联系在一起。价值相对论是文化相对论的核心。文化相对论包括道德、认知、思想观念和生活方式,它在文学、艺术、科学和大众文化等各个领域的影响也不同。但是,这些差异的最终意义则往往落实为价值观的差异。人们一般认为,价值观的差异是文化差异中最深刻的,也是最难以调和的。

在后冷战的世界格局中,西方和第三世界中出现的一些文化冲突论更是以喧染文化间不同的价值观来强调民族国家之间的政治和利益对立。在这类文化冲突和对立理论往往把价值相对论简单地用作为一种客观陈述或文化政治立场,而忽略了相对论本身的理论构成和伦理内容。价值相对论仅仅被当作价值普遍主义的对立面。根据这种两分对立的模式,价值普遍论是错误的,因为它认为世界上存在着一种可以用来判断任何文明的普遍价值。价值普遍论的代表是"文化沙文主义"、"西方文化霸权"和"文化帝国主义"。与此相反,价值相对论则是正确的,因为它坚持每种文化有自身的价值,而把握自己的文化价值就是争取独立和反霸权。相对论因其坚持"自由"和"宽容"而比普遍论优越。

价值相对论和"自由"及"宽容"的这种联系是否可靠呢?要回答这个问题,就得对价值相对论本身先作一些分析。我们可以把价值相对论分别为四种互有区别的论说:事实差异说、文化决定差异说、道德怀疑论相对说和规定型相对说。这四种有关相对论的论说包含的价值主张和判断内容和范围不尽相同,因此它们的逻辑合理性也就不一立俱立,一废皆废。

三、四种价值相对论

在这四种相对论立场中,事实差异说是最基

本的。它就事论事地指出,不同群体价值和道德原则的差异是客观存在的,这些差异影响了群体的整体世界观。事实差异说往往需要说明为什么会存在价值和道德原则的差异。这时候,它就开始转化为第二种文化相对论的立场:文化决定差异论。

对差异的文化决定论是一种两步式的相对论立场:第一步是否定一切普遍性的道德观。由于不存在任何具有普遍性的人类道德观或良心,道德和价值仅仅是一个群体约定俗成的行为准则。第二步是从客观文化传统为客观行为习俗寻找解释依据。也就是说,群体的行为准则完全是由生存需要和传统这类文化因素所决定的。文化决定相对论对道德理性的根本看法是,道德和价值的选择是由确定的条件所决定的,因此不是理性选择的结果。而且,既然凡是存在于文化中的价值观都是合理的,那么任何价值观也就无所谓对和不对,错和不错。所以,道德原则和价值本身是否具有道德性是无法判断和证实的。换言之,道德原则和价值只有合理性问题,没有正当性问题。

在这种情况下,文化决定相对论便可以转化为第三种相对论立场,怀疑主义的和虚无主义的道德相对论。既然相对论不相信任何道德原则具有本质的或普遍的道德性,那么它当然认为各种道德原则再怎么差别悬殊,也应当一视同仁地得到尊重,并应当避免相互干预。保持相互宽容的态度,这一立场虽然形似中立,但却是包含了具有普遍规定意义的价值立场:宽容。所以,怀疑主义相对论又可以转化为第四种相对论--规定型相对论,即将宽容规定为文化道德相对论的最高原则。

这四种相互联系的相对论,就其整体而言,具有以下三个基本立场:一、道德原则和价值的选择不是理性的选择(是决定的);二、道德只有合理性问题,没有正当性问题。也就是说,道德原则和价值不能以真伪去判断,无所谓对错,凡在文化中存在的,就是合理的。三、道德立场和行为之间存在悬殊的差异是一件好事,应当尊重和维持。持这三个基本立场的相对论本身就是一种道德立场,本身就具有普遍的规定性。它主张的是普遍的多元和宽容。但这又是一种自我破坏的道德规定性。因为,如果道德价值的正当性如相对论所说的那么不可证明,那么多元和宽容的正当性则也不可证明。相对论者不能证明为什么我们不可以"不多元"和"不宽容",而非得"多元"或"宽容"不可。

四、价值相对论的内在矛盾

就其个别类型而言,这四种相对论还各有各有待廓清的理论问题。先看"差异说"。许多价值差异往往并不那么一目了然。直观的价值差异往往只涉及表相,而忽略表相差异背后的一致,亦即价值背后的价值。例如,反对和支持堕胎都可以是出于珍惜尊重生命的价值,前者是保护胎儿,后者则是保护孕妇。历史中体现的价值差异往往也有一个价值释义的问题。例如圣经中有禁止离婚的信律,这是否就和现代人婚姻自由的价值完全不同呢?表面的差别往往隐藏着深层的相似。在圣经时期,妇女在经济上极无保障,因此这一圣经信律的道德意图可以理解为保护弱者(妇女、儿童)不受强者的欺凌遗弃。这和现代社会以婚姻自由为妇女提供保护的道德取向并无二致。不同文化群体的道德标准和价值之间确实存在明显的差异,但问题是这种差别究竟有多深刻,有多本质。差异相对论往往夸大文化间的表面差异,而忽略与之相关的深层释义。

至于"文化决定论",它基本上只是一种假说。文化决定差异说的情况和事实差异说有所不同,它并不是一种观察陈述。文化决定论是一种特殊的万事有因论,它假设世间任何事物皆有起因,因此道德原则和价值观也有起因。但是问题是,文化和价值之间究竟是否存在一一对应的因果决定关系?形成和维持道德信仰的原因很多。除了文化传统之外,这些原因还可以包括对其它民族、群体的道德信仰的知识。例如一个国家的人民一旦了解了其它国家的人权状况和国际间的人权普遍宣言,就可能对自己传统文化道德观形成批判性的看法。在历史过程中,传统文化道德观遭外力(革命运动、殖民主义、传教布道)改变的例子比比皆是。文化并不能保证道德传统的永远继续。文化决定价值论往往把同一社会中的道德观单一化。实际上,每个社会内部在具体道德原则上的看法,都可能存在分歧。文化决定论往往过分强调文化内部的整一性,而在不同文化之间则过分强调依重对立两分模式,如"中西"、"中外"等等。

再看怀疑主义相对论。怀疑主义相对论内部有强硬型和温和型的分歧。强硬型相对论认为道德原则是不可能用说理来证明其是非的。无论是在群体中的价值观(如忠、孝、节、义),还是在群体之间的价值观(如人权),价值观永远只是某些人的价值观。这些人以理性化为手段而将他们自己的价值观强加于人,成为形形色色的霸权(统治意识形态,文化帝国主义,等等)。虽然强硬型的怀疑主义相对论对霸权采取批判的态度,但它对霸权却并不具有真正的批判作用。这是因为,既然一切道德判断皆无法用说理证明其正当性,那么,作为道德判断的谴责霸权,亦无正当性。就道德立场而言,文化帝国主义和反文化帝国主义并无区别。强硬型怀疑主义相对论实际上是一种道德虚无主义。它和当今世界"道德多元"这一实际存在的情况之间其实并无实质联系。因为即使全世界真的有了统一的道德标准,强硬相对论仍然会坚持道德不可能以说理证明其正当性。

温和型的怀疑主义相对论和强硬型相对论在道德理性问题上有分歧。它认为道德原则是可以作粗线条的理性说明的,但具体的细节则应考虑到传统和具体环境的条件。例如,人们可以从"生命权利"和"人性尊严"来证明"人权"价值的正当性,而不必只是把它当作西方文化霸权的体现。由于社会传统和具体环境的不同,落实"人权"的标准在各国可以有所不同。事实上,得到国际社会承认的人权标准给各国人权的不同落实情况留下了相当大的空间。人权共同宣言所涉及的仅是人权最低标准,即使如此,也只是在有限的领域中而已,几乎所有具体的权利,如有关父母子女、雇佣关系、民事纠纷等等的权利,仍都受个人所在国的法律、习俗和道德传统的规范。人权宣言所使用的是不具体的、留有解释空间的语言,例如宣言说,对个人"必须按照法律程序"方能予以逮捕,这里所说的只是形式程序,至于"法律程序"的具体过程和内容则完全没有规定。人权宣言还明文规定,允许在紧急或例外情况下搁置落实人权标准,各国可以把人权作为一种目标,而不是一种规定来逐步加以实行。这些都是预留空间的做法。从温和型怀疑主义相对论的角度来看,人权标准不仅可以用理性证明其正当性,而且也充分尊重落实价值环境和条件的多元性。可惜的是,在我们熟悉的后现代和后殖民的反霸权话语中,温和型相对论观点往往反倒被忽略掉了。

最后来看命令式相对论。命令式相对论内部也存在着强硬型和温和型的分歧。命令式相对论的特点在于其有关价值多元和宽容的道德命令。强硬型命令认为宽容是唯一的普遍原则。温和型的命令式道德相对论则认为,除了宽容,还可以存在其它普遍道德原则,但这些只是一些数目极有限而且规定相当宽泛的道德原则。

这两种命令式相对论的差别可以在一些自由主义和一些后现代主义的道德立场上反映出来。不少自由主义和后现代论者都认为道德意识是纯个人的,每个人在道德和价值问题上都具有自主权和自决权。在道德问题上,强硬派相对论者认为,每个人都有权利对他人说"不",任何人对他人的道德和价值有所评议或批评都是"干涉隐私"。宽容是社会人际关系间的唯一最高准则。这一意义的"宽容"只具有工具性价值。人们共同遵守这一规范不是因为它具有什么内在的德性价值,而是因为它可以帮助人们避免冲突和争斗。这种只具形式作用的规范仅仅是没有具体内容的道德外壳。把这种规范从社会扩展到国际关系就成为"互相尊重"。这里的"尊重"指的是"互不干涉内政"。在这种国际关系中,对我的最大尊重就是不要管我干什么。

可是,在温和型的命令式相对论者看来,这种单纯"说不"的"宽容"或"不干涉内政"并不能充分概括相对论的价值观。相对论的价值观除了"互不干涉"之外,还应当有其它具体的价值内容(如人道待遇,民主人权等等)。没有具体伦理或道德内容的"宽容"不仅是空洞的,而且还可能沦落为暴政和压迫的借口。事实上,许多民族国家内部所发生的这类情形--如军事独裁,种族清洗,甚至屠杀无辜--正是在这种形似宽容,"互不干涉"的默许或纵容下发生的。

相对论和普遍论一样,它既可能有积极的效果,也可能有消极的效果。一般地说,文化普遍论认为世界上存在一种可以用来判断任何文明的普遍价值,极端的立场是只有自己的文化价值具有普遍性。这种态度近于文化沙文主义。文化相对论则认为每种文化有自身价值,普遍的或超文化的价值是不存在的。文化相对主义强调"他们"和"我们"不一样。如果把这个论调推到极点,那就等于种族主义了。文化沙文主义和种族主义都不可取。因此,相对论和普遍论的争论,问题不在于何取何舍,而在于如何避免走向极端。否则,出发点再正确的理论,效果也还是适得其反。

注释:

1.HerbertSpencer,"Progress:ItsLawandCause."ReprintedinEssays,Scientific,Political,andSpeculative(NewYork:Appleton,[1857],1904).EdwardB.Tylor,PrimitiveCulture.2vols.(NewYork:HarperTorchbooks,[1871],1958).

2.FranzBoas,TheMindofPrimitiveMan.Revisededition(NewYork:Freepress,[1938],1965),Race,Language,andCulture(NewYork:FreePress,1966).

3.ElvinHatch,CultureandMorality:TheRelativityofValuesinAnthropology(NewYork:ColumbiaUniversityPress,1983),pp.32,59.“公务员之家有”版权所

4.PauldeMan,AllegoriesofReading(NewHaven:YaleUniversityPress,1979),p.19.

5.See,forexample,MurrayEdelman,ConstructingthePoliticalSpectacle(Chicago:UniversityofChicagoPress,1988),p.5.

6.MarcWortman,"BookReviewofThePost-ModernAura,"Telos71(Spring1987),p.171.

7.AgnesHeller,"Movementsculturelsetchangementsdemod妉esdeviequotidiennedepuisladeuxi妋eguerre,"inAndreCortenandMarie-BlancheTahon,eds.,Laradicalit?duquotidien(Montr俛l:VLB俤oteur1987),p.177.

8.MaryHawkesworth,"Knowers,Knowing,Known:FeministTheoryandClaimsofTruth,"Signs14(3):533-49,p.555.

9.JohnMcGowan,PostmodernismandItsCritics(Ithaca:CornellUniversityPress,1991),p.28.

相对论范文篇7

在狭义相对论中，两惯性系相对速度与和平行

（1）

（）为坐标系的坐标，（）为坐标系的坐标，令，，所以变换矩阵为

（2）

如果;,相对速度不变，那么

(3)

比较与

（4）

（5）

比较后知道（4）式=（5）式

（6）

二。时空观测的定义

为了较方便地说清楚不同的观测结果与不同坐标中长度与时间的相互比较

的关系，在字母顶部加3个指标，

如：

定义为：左边指标为观察目标所在的坐标系，中间指标为观察者选择的单

位长度与时间所在的坐标系，右边指标为观察者观察时所在的坐标系。这样有：

其中，和是固有时，与是固有长度。

三。的推导

在狭义相对论中有

(6.1)

那么，在什么条件下上式会是普适的呢？

先来考察欧几里德几何。对观察者而言，在欧几里德几何中的二维空间的坐

标中，观察到的单位长度，与在欧几里德几何中的二维空间坐标中，

观察到的单位长度。观察者是无法在长度方面区别和的，即

（7）

这是欧几里德几何的观察者假设，也是符合经验的假设，以前从未被指出过。

根据相对论，在四维时空坐标中，时空量表示为：

（8）

广义相对论中的不变量原理确定了，任意四维时空坐标都有（8）式。

现在，在非欧几里德的四维时空坐标中，推广欧几里德几何的观察者假设。

先定义一种四维时空坐标，在观察者观察的时间内，这个坐标内的时空度规

时间平移不变性和空间平移不变性，令ξ为坐标内时空场ξ=

ξ,(i=1,2,3,4)，表示为李（Lie）微商有

?ξgμυ=0（9）

而

（10）

如果所取的时空体积足够小，即，那么总可以成为这种坐标。这种坐

标具有普适性。

在四维时空中,随意取两个这种坐标和，观察者在坐标内所观察到的单

位时空量和，如果观察者不与坐标外其他坐标比较的话，他是无法在

时空量方面区分他在和坐标内观察到的单位时空量和（观察者在坐标内观察时，也不能与坐标内的比较。他只能分别观察和后，再比较和）。这是四维弯曲时空的观察者假设。即观察

者无法区分不同的这种坐标系的固有时间和固有长度。

这样观察者可以得到

（11）

令，，得：

（12）

（12.1)

由（9）式和（10）式的定义，观察者总能认为他所在的坐标系内满足

（13）

（14）

那么有

（6）

因

所以有相同的量纲。

所以可以，令

（15）

（16）

那么有

（15.1)

(16.1)

所以

(17)

而在上述定义的坐标系中，总有

（18）

所以（19）

这样就有在上述定义的坐标系中，时间量平方的变化量与空间量平方的变化

量相等。这就是时空的对称变化。可写为

（6）

这里称为时空对称理论。上式的空间量是固有长度和，时间量则

不是固有时，固有时和有下列关系：

（20）

而和不符合中的任一

种时间量的微分，故

（16）

不是真实观测值。

四。Schwarzchild解的分析

用时空对称理论求解Schwarzchild解十分简单，在得到后，因

（19）

可得

（15.2)

(16.1)

(13.1)

下面用广义相对论四维时空标架求解Schwarzchild解，并比较时空对称理

论用四维时空标架求解Schwarzchild解的办法

（t=ict,c=1)(21)

这是静态球对称度规的标准形式。

在求解过程中得到

，（22）

令，得到

（23）

令，其物理意义是将绝对平直坐标系内的固有时与固有长度之间

物理条件，应用到有引力场的非惯性坐标系。

因此

（16.2)

不是真实观测值。

而固有时与之间有

（20.1)

这样与固有长度的度规有

（24）

又因为对观测者而言项是观测不到的，所以观测到的是正交时空

坐标，这样静态球对称度规的标准形式：

（t=ict,c=1)（21）

不符合要求，只有

（25）

符合要求。

计算克里斯朵夫联络的非零分量，其中

，，，

，。

与经典的求解Schwarzchild解的计算值一样。

（26）

也与经典的求解Schwarzchild解的计算值一样，也可得

，（22）

令，Schwarzchild解中的长度量，用固有长度表示有

（23.1）

用时空对称理论求解Schwarzchild解有

（13.1）

因为项观测不到，任何观测坐标都是正交的。

不变，

（其中的r是远离引力场的观测者的观测值，）

这样，时空对称理论依旧可解释引力红移，引力引起的光线偏折和水星近

日点进动（详细内容在附录中）。

这样，用时空对称理论和广义相对论求得的Schwarzchild解时空物理意义

等价。

五。关于Kerr解

Kerr解中不全为0，不是真实观测解，不能符合用四维时空的观

察者假设推导出的时空对称理论。

但用时空对称理论分析自转坐标系，也能得到Kerr解才有的单位质量的角

量a，这将在下面分析。

六。时间量和空间量

经验告知，空间是三维的，时间是一维的。在观测者的直接观测中，是观

测不到空间与时间，空间与空间的相互作用。

故假定：观测者通过直接观测，无法观测到空间与时间的相互作用量。即：

(27)

除非通过计算观测结果，方可知道空间与时间的相互作用量。

这样，对观测者的直接观测而言，任何观测四维时空的线元长度为

(13)

而项是观测不到的。

绝对平直时空的四维时空线元

（13）

就是任何观测者的直接观测结果。

设有一种坐标系：

在该坐标系内任何一点观测，光在此坐标系内的任何两点的行走路径，都

是直线；在坐标系内任意点的真空中光速恒定，称为相对平直坐标系。在弯曲时

空取足够小的时空范围，可得到此类坐标系，这类似微分。在弯曲时空取足够小

的时空范围，该范围的时空近似平直。这与上面关于直接观测是观测不

到项是一致的。在此坐标系内有统一的时空单位和统一的钟和尺。

所以，此坐标系有：

（28）

[v]是指此坐标系内任意点真空中光的速度，[t]是指此坐标系内任意点的

时间。

以后本文中的坐标系都是此类坐标系。称为相对平直坐标系。

不同的相对平直坐标系之间是"平行"的，须通过物理参数的变化，物质方

能从一个相对平直坐标系进入另一个相对平直坐标系。

（29）

（29）是时空对称理论，即时间量平方的变化量与空间量平方的变化量相等。所

用的坐标系是相对平直坐标系。其中和不是固有时，设这两个坐标系

固有时为和，有：

（30）

所以，这里的时间量平方与空间量平方不能理解为：

可用时间单位或空间单位的平方代替，而应理解为类似密度的一种量，称为时

间量密度与空间量密度。时空对称理论是指时间量密度与空间量密度的对称变

化。

令时间量密度为，空间量密度为，

类比固有时平方的倒数，并可以替代；

类比固有长度平方，并可以替代；

（分别为固有时和固有长度）

令时空密度为，不同的相对平直坐标系有不同的时空密度，任意相对平直坐标系中有

（31）

在同一个相对平直坐标系中，类比线元，但是不可以替代。

不同的相对平直坐标系比较时空观测值时，须使用时间量密度和空间量密

度，通过设定某一相对平直坐标系时间量密度和空间量密度为1，得到不同的相

对平直坐标系的不同时间量密度和空间量密度。然后，对不同的相对平直坐标系

换算出不同的时间量和空间量单位。

这样时空对称理论实际上是关于时空密度的变化的理论，可表示为：

（32）

为不同的两个相对平直坐标系时空密度，为时空密度的变化量。

七。时空密度的变化量

在狭义相对论中

（33）

在Schwarzschild解中

（c=1）(34)

引力（35）

根据等效原理有惯性质量等于引力质量，或在局域时空内惯性力和引力不

可区分，在本文中局域时空为相对平直坐标系代替，那么在相对平直坐标系中

（36）

（37）

（38）

所以有：

（39）

在狭义相对论和Schwarzschild解中

（33）

那么，时空对称理论中，时空密度变化量，在时，

（33）

这样（37）

变为（40）

此积分为不定积分。

这里是能量的一种形式。用四维时空观点看，是二阶逆变二阶

协变张量而不是狭义速度矢量的平方。

时空对称理论在时表示为

（41）

为须观测的坐标系的时空密度；为观测者所在的坐标系的时空密度，时间密度，空间密度；是能量的一种形式。哪个坐标系绝对地得到能量，这个坐标系的时空密度绝对地改变。

八。时空对称理论和狭义相对论

假设两个相对平直坐标系，一个静止，一个角速度为做圆周运动。

用时空对称理论分析

(42)

对于角速度为的坐标系，离心力为（r为圆周半径），

即（43）

（44）

所以，时空密度的变化量为

（45)

有（46）

对于固有时和固有长度有

（47）

用狭义相对论分析固有时和固有长度有

（48）(是速度方向）

可以看出两理论对固有时有相同结论；对于固有长度，时空对称理论认为

固有长度全方向改变，狭义相对论认为只是平行瞬间速度方向的固有长度

改变。

用时空对称理论和狭义相对论分析以速度v做直线运动的坐标系也有相同

结论，只不过时空对称理论将以速度v做直线运动的坐标系当做绕无穷远处某

点做圆周运动。

对于迈克耳逊-莫雷实验，狭义相对论是用惯性系中光速恒定来解释，时空

对称理论是用相对平直坐标系中光速不变来解释。

九。时空对称理论的详细表述

假设1：设有时空坐标系

(28)

（即光速恒定,项观测不到）

是指此坐标系内任意点光的速度，指此坐标系内任意点的固有时。

此类坐标系称为相对平直坐标系。

假设2：任何观测者所观测到的真实时空坐标系都是相对平直坐标系。

不论是惯性系或非惯性系，只要坐标系足够小，都是此类坐标系。

相对平直坐标系之间比较时空量，使用时空密度

（31）

是时间密度，是空间密度。

在任一相对平直坐标系中，观测者处在相同的时空密度中，就有相同

的时间密度和空间密度，因而有相同的固有时和固有长度。

的大小正比于固有时流逝的快慢。

的大小正比于固有长度的长短。

时空对称理论可表述为

(32)

为不同相对平直坐标系的时空密度。

当，有（42）

(40)

用四维时空观点看是二阶逆变二阶协变张量。

时空对称理论认为是能量的一种形式，而不是狭义的速度平方或加速

度，或二阶逆变二阶协变张量，上式的积分为不定积分。

当能量形式绝对的改变，时空密度绝对的改变。

十。时空对称理论对不同坐标系之间的观测比较

时空对称理论对不同坐标系之间的观测比较可简单的分为两种情况。其计

算结果是真实观测值。

1。两个相对平直坐标系,比较，有时空密度，

假设：

那么：（42）

为两坐标系时空密度的比较

坐标系的固有时比坐标系的固有时流逝快。

坐标系的固有长度比坐标系的固有长度长。

并通过（40）

与经典的速度，引力和加速度对比，从而得到不同坐标系的固有时和固有

长度的区别。

2。设有三个坐标系，时空密度分别为，

假设

有

（32.1)

(49)

其中（,）

不论观测者在坐标系都将得到（49）式观测结果，观测者在第四坐标系也将得到（49）式观测结果，这是时空对称理论中所得计算结果是真实观测

值的推论，也是时空对称理论的两个假设的推论。

十一。关于时空对称理论可能的实验证实

一种是检测高速自转物体的半径和厚度是否缩短？

这种情况下，狭义相对论认为只有沿速度方向的周长缩短，半径和厚度不

变。而时空对称理论认为周长，半径和厚度都将缩短。半径缩短后为

（略去以后项）（49）

项与Kerr-Newman解中的单位质量角动量项a一致。

厚度缩短后为

（50）

另外一种是一个加速运动坐标系与相对静止的坐标系之间，在的情况下，将有时空密度的变化。

那么，当发射光谱的元素做加速运动时，将有类似引力红移的光谱红移现

象。

如果，是发射光谱的元素静止，而观测光谱的仪器和观测者做加速运动，

将有光谱紫移现象。

除去多普勒效应，由振动频率公式可得，光谱线发生红移时，移动的频率

为：（51）

是光子的固有振动频率

很显然，对于相对平直坐标系中的物体而言，当时，物体进入类似黑洞事件视界的另一种事件视界。

参考文献

A.爱因斯坦相对论的意义科学出版社1961

E.G.哈里斯现论物理导论上海科学技术出版社1975

张镇九现代相对论及黑洞物理学华中师范大学出版社1986

王仁川广义相对论引论中国科学技术出版社1996

俞允强广义相对论引论北京大学出版社1997

赵峥黑洞的热性质与时空奇异性北京大学出版社1999

附录

（用时空对称理论解释光子轨线的引力偏折和水星近日点进动）

广义相对论中求质点和光子的轨道方程时，取球坐标，认为运动满足于

,（1）

协变动量和是守恒量，有

（2）

E和L的物理意义，为观测者所测到的质点或光子的能量和角动量。

四维速度的归一条件有

（3）

得到质点的轨道微分方程

（4）

光子的轨道微分方程

（5）

广义相对论用这两个轨道微分方程解释了光子的引力偏折和水星近日点

进动。

广义相对论用来解释引力红移的方法也一样适用于时空对称理论。这里

就不重复了。只讨论时空对称理论解释光子轨线的引力偏折和水星近日点进动。

因为时空对称理论是用真实观测值来解释时空的理论。用它得到的Schw-

arzschild解有

（6）

（7）

固有时的关系有

（8）

固有长度的关系有

（9）

为时空密度，为时间密度，为空间密度。

按固有时和固有长度来看，观测者在远离引力场的坐标系，观测引力场坐

标系有

（10）

是引力场坐标系固有时，是远离引力场的坐标系固有时，是引力场坐标系运动平面角。这样就有

（11）

因为两个坐标系之间的能量，角度，角动量和长度的比较有

（12）（能量守恒）

（13）（项为零）

（14）（坐标系之间固有时和固有长度的比较）

（15）（坐标系之间固有长度的比较）

代入（11）式有

（16）

四维速度的归一条件变为真实观测值有

（17）

将（16）式代入（17）式有

(18)

,这就是时空对称理论的引力场中的轨道微分方程。

能量E是远离引力场中的观测者观测到引力场中的能量，为引力场坐标系与无穷远处坐标系的能量差，数量级为略去二级小量，时空对称理论的轨道微分方程成为相对论的质点轨道微分方程

（4）

对于光子而言，角动量，因为光子在弱引力场中走的几乎是直线，

可以认为光子绕无穷远处某点做圆周运动。

（4）式略去小量后，得到相对论的光子轨道微分方程

（5）

这样，用时空对称理论就可以解释引力红移，光子轨线的引力偏折和水星日

点的进动了。

参考文献

A.爱因斯坦相对论的意义科学出版社1961

张镇九现代相对论及黑洞物理学华中师范大学出版社1986

相对论范文篇8

在爱因斯坦之前，人们自古以来都认为，虽然物质在时间和空间中存在，它们的运动受时间和空间的制约，但时间和空间都是不受物质的分布及其运动影响的。由此，把时间、空间、物质、运动完全割裂孤立开来。

爱因斯坦从光速有限出发，提出宇宙间的时间同时性都是相对的，是相对于某一参照系来说的。于1905年创立了狭义相对论。

1916年，爱因斯坦又经过10年探索，进一步完成了广义相对论创立工作。广义相对论是一种没有引力的新引力理论，是适用于所有参照系的物理定律。

爱因斯坦曾经根据广义相对论时空弯曲的概念，提出了“静态的无边的有界的”宇宙模型，而为了从理论上解释这个模型，爱因斯坦修改了自（）己的引力方程。然而，在他提出这种模型后12年，美国物理学家哈勃发现了宇宙的红移的存在，宇宙并不是静止的，宇宙在膨胀。爱因斯坦非常坦然地承认了自己的错误。他的这种科学精神应该值得我们学习。

相对论范文篇9

关键词：时间机器、索恩标准、戴维斯标准、环量子理论

一、索恩标准和戴维斯标准

人类乐于梦想，也盼望知晓过去和未来。时间旅行似乎是个最为简便的方法。自从英国作家威尔斯于1895年撰写了他的著名小说《时间机器》以来，时间旅行便成为一个流行的科幻小说主题。但建造一台把人运送到过去或是未来的机器是可能的吗？时间机器的幻想故事能成为现实吗？

在爱因斯坦的狭义相对论中，时间不被认为是绝对的和普遍的。爱因斯坦认为：测量两个事件的时间间隔取决于观察者如何运动；因为运动状态不同的两名观察者，对于同样的两个事件将会体验到不同的持续时间。但美国物理学家福特和罗曼认为，爱因斯坦的相对论并没有严格排除快于光速的旅行或“时光隧道”旅行。如果这是一项严肃的研究，那么笔者认为，这也只能是点内的虚数世界。因为如果说点外世界上存在比光还快的粒子，说时间可以倒转的话，那么这样的一个统一理论影响将极为严重。在这一点上，戈德尔、霍金、索恩和戴维斯等研究时间机器的科学家，头脑是清醒的。

美国物理学家基普·索恩是相对论的权威。1988年，索恩等三人在美国物理学界最具权威的《物理评论》杂志的快报版《物理评论通讯》上，发表了关于可能实现过去旅行在原理上是可能的观点。其要点是：虽然按照以往的相对论，移动到过去是不可能的，但借助于“虫洞”能使这种行动成为可能；因为在此隧道里进入的时刻与出去的时刻完全相同。他认为在宇宙中存在着的“虫洞”，虽然还不知道它实际上是什么东西，但有人认为它类似从一头进入就会从另一头穿出；当然，这虽说是隧道，如象从黑洞进去从白洞脱出的隧道，但它里面的时间和空间都是极度扭曲的。索恩把隧道的两个口（一方为入口A，另一方就是出口B）作为A和B；这是因量子论观点产生的极其微小的洞口，随着巨大的能量的注入会不断被扩大。洞口附近乃至其中心部，没有任何障碍通行的点（数学上称其为奇点）。假定某人住在B处并使A处开始振动，由于振动是最简单的加速运动，所以A的时间慢于B的时间，渐渐地越差越多。如当B处已是1998年时，A处也许刚到1993年，这时如果有人尽可能快地从外面由B处到A处，他所处的世界转眼就变成了1993年。但是，现在还不能马上说他走进了过去的世界，因为A与B毕竟不是同一个地点（世界），不像拨个电话马上就能通这样的关系，我们必须把B和A看作是不同的世界。根据索恩的理论，来到1993年A处的此人，跳进虫洞A从虫洞B跳出，通过虫洞不需要时间，因此跳进的瞬间也是跳出的瞬间。这样，从洞里出来的他周围与A一样为1993年，地点为出发点B。B正是他的故乡，离开故乡时是1998年，再次出现在故乡时却是1993年，因此他实现了回到过去的旅行。这类似如象唱戏或演电影一样，演员可以克隆古代人和事，舞台和剧本就是时间隧道。

索恩说，如果不再使用虫洞A或B之类的提法，而一开始就把静止的B看作地球，把A看作火箭。某人曾在地球上，他发射了无人火箭，火箭可以通过遥控——或者干脆在一开始就把它的舵设计为——加速飞行后再回到地球。假定走时是1988年，回来时地球上是1998年，火箭中是1993年。但是，接下来就不一样了。地球上的人登上归来的火箭，里面是1993年的世界，植物及动物等从出发以来只过了五年，这是多次说过的相对论的结论。如果此人再打开门走下火箭的话，外面仍是1998年的地球，既不有趣也不新鲜。因此，索恩构想了一个模型，按照此模型，火箭与地球（或宇宙的其他地方也无妨）之间不是靠门，而是靠蛀洞连通的。也就是假定火箭内部实际上连着虫洞的一个口而另一个口连着地球（想回到过去的人所静止的地方）。于是，（打开门）进入1993年的火箭的此人，这次不是再打开火箭的门而是通过虫洞出现在地球上。通过虫洞的过程不消耗时间，其出口与入口一样是1993年，结果此人从1998年的地球出发登上火箭、穿过虫洞出现在了1993年的地球上。读者在此也许要问：洞的一头是1993年，另一头是1998年，于是从火箭的1993年一头进入，从另一头出来的话是1993年……这是索恩的结论。那么假如从1998年的地球一头进入，而从火箭里出来的话，那里是什么时刻？是1993年，还是1998年？索恩的答案是：如果从1998年的地球一头进入虫洞的话，将来到1998年的火箭里。出入洞的时刻总是相同的。即使洞的一头被加速，使得出口与入口的时间不一致，入洞时刻就是出洞时刻……这就是虫洞的奇妙之处。这里的所说的时刻应该是指在火箭加速以前相对静止时所测量的时间。

这里，索恩并没有讨论物理学界称之的超光速粒子，这就是索恩标准。同样，这也就是戴维斯标准。

保罗·戴维斯是澳大利亚享誉世界的理论物理学家,他的科学研究包括黑洞、量子场论、宇宙起源、意识的本质和生命起源等诸多涉及人类和宇宙本源的问题。对于时间机器的制造仍然停留在小说家或电影特技师的手中,他决定尝试制造时间机器，哪怕只是“理论上的制造”。于是他要弄清楚的问题是，你想回到过去还是飞到未来。在戴维斯看来，在时间中到未来旅行是很容易的，如果你接近于光速运动或者身处强大的引力场中，会感到时间流逝得比其他人更缓慢——你进入了他们的未来。飞向未来的旅行又叫“有限时间旅行”。戴维斯在《怎样制造时间机器》的开头非常肯定的提出，“有限时间旅行”是可行的，但回到任何时代的“无限时间旅行”只是“有可能可行”。戴维斯说:“相对论为我们提供了在未来时光中旅行的两种方法。一个直接结果是,以高速进行运动，如果我们有一艘速度达到光速99.99999％的飞船，就可以在6个月内进入公元3000年。”这种旅行是相对论的结果，它与著名的“双生子佯谬”有关。按照这些理论，人们能够以非常接近光速的速度旅行，在这方面没有任何禁区，只是一个成本问题。为了把一个10吨重的负载加速到光速的99.9％，需要使用100亿亿焦耳，这相当于全人类几个月的能源生产总量。进一步接近每秒30万公里速度的成本当然会更高。戴维斯认为，在太空中有取之不尽用之不竭的能源，只要我们去开发它们。但对太空进行必要的技术研究和开发，要做决定，这又实际上成了一个政治问题；另外，以高速系统进行的时间旅行或许只能进入未来却没有办法回来的问题。这是因为时间旅行并不取决于运动的方向，而只取决于它的速度。此外，相对论提供的另一个时间旅行的方法，是爱因斯坦1908年以广义相对论提出来的，这个理论将狭义相对论进行扩展，其中包含了重力对时光产生的多种效应。这种效应在于重力会使时间放慢，而我们也可以验证这一点，比如地球的重力每300年可以让钟表慢1微秒。1976年，物理学家罗伯特·维索特和马丁·列文向太空中发射了一枚载有时钟的火箭，他们观察到这个时钟与放置在地球上同样的时钟相比，多获得了1/10微秒。为了在未来的时光中旅行，只要利用那些强度远高于地球重力的引力场，比如中子星的引力场。中子星是那些在耗尽自身的燃料之后，由于受自身质量的影响而收缩到只相当于原来体积很小一部分的天体，但它们的总体质量仍维持在一个很高的水平；其中一些中子星仅比地球上的一座城市大一点儿，但其质量却超过了太阳。它们自身强大的重力使其原子变成了一堆中子，这种重力作用会产生比地球重力影响要明显得多的时间扭曲：中子星上的7年相当于地球上的10年，因此，只要让我们的飞船到达这样一颗中子星上（比如位于巨蟹星云中的那一颗），就会在未来的时光中迈出一大步。但问题是我们如何能造出一艘能抵抗中子星附近极其恶劣条件的飞船来。在这种情况下，我们同样也无法从未来时光中返航。

戴维斯认为，相对论允许在过去的时光中旅行。因为对于广义相对论来说，时空可以被弯曲到与其自身联接的地步，因此可以在时间和空间中创造封闭曲线。并且，第一个勾划出封闭时间曲线的人就是爱因斯坦的朋友、奥地利数学家库尔特·戈德尔。1948年，戈德尔提出了爱因斯坦引力场方程的一个描述旋转宇宙的解。在这个宇宙中，一名宇航员可以在太空中旅行来实现回到过去的目的。这是引力影响了光的结果。宇宙的旋转导致光（因而也包括事物之间的因果联系）被拽住并环绕在它的内部，这使得一个处于封闭环内的实物可以在空间的闭环中移动，同时也在时间的闭环中旅行，而任何时候都不会相对邻近的粒子超光速。戈德尔的解释被当作数学上证明了在时间中逆行并不违背相对论。的确，他在计算相对论中关于引力场的方程式时，发现在空间中可以找到一条通向旋转着的宇宙的螺旋体轨道。

这就是说，爱因斯坦的相对论允许时空旅行发生在特定的时空结构里，如一个旋转的宇宙，一个旋转的柱体，以及非常著名的虫洞——一条贯穿空间和时间的隧道。只要能够建造一个稳定的虫洞，就可以跨越时间和空间。但在霍金的《时间简史》里，解释虫洞是连接宇宙遥远区域间的时空细管，它可以把平行的宇宙或者婴儿宇宙连接起来，并提供时间旅行的可能性。而黑洞是时空的一个区域，那里引力是如此之强，以至于任何东西，甚至光都不能从该处逃逸出来。因此，在戴维斯的计划里，建造一个虫洞要分3步：第一步，寻找或建立一个虫洞，开辟一个隧道用来连接太空中两个不同的区域。第二步，使虫洞稳定下来。由量子产生的负能量，虫洞便允许信号和物体安全地穿越它。负能量会抵制虫洞变为密度无穷大或接近无穷大。换句话说，它阻止了虫洞演变成黑洞。第三步是牵引虫洞。一艘具有高度先进技术的太空船将虫洞的入口互相分离开。如果两个端口都放置在空间中合适的地方，那么时间差将保持恒定状态。假设这一差值是10年，一名宇航员从一个方向穿越虫洞，他将跳到10年后的未来，反之，宇航员若是从另一方向穿越虫洞，他将跳到10年前的过去。

假如技术上的诸多难题都被克服了，时间机器的生产将会打开充满悖论的潘多拉盒子。但对于此，戴维斯说：“我本人不打算把我描述的时间旅行和其它控制自然的行为区分开来。所有的技术都在以某种方式干预自然。在一些科幻小说里，有人通过回到过去而改变了现状。这种事出现在小说里当然无伤大雅，但如果发生在现实中会带来严重的伦理问题。谁给你回到过去改变历史的权利？”

二、人就是一种时间机器

人类本来是想要自由地到未来或过去中去，所以才想到时间机器的，想到物理学界称之的超光速粒子；现在美国和中国一些人正进行着寻找超光速的研究。但是，这种奇妙的粒子的能量的平方是负数，用数学表述的话，能量（或质量）是虚数，的确是个难以理解的值。如果把超光速粒子设想为摩尔斯电码，明天的信息就可以在今天获得，这在电脑的赛博空间里并非奇妙的结果。遗憾的是，人类发现虚数以来，分不清它是在点内还是在点外，从而也认识不到光速是自然内禀的，而把光速混同于声速一样。李国材教授即如此。现为美国加利福尼亚大学教授的卢嘉，是卢鹤绂院士的孙女。她说卢鹤绂院士1995年发表的《对马赫原理的一个直接检验》论文，不是在否定爱因斯坦相对论的基础上提出来的，而是在肯定爱因斯坦相对论的基础上提出了新的问题。即：爱因斯坦相对论在地球邻近的地区是可以适用的，扩展到宇宙是无法适用的。卢鹤绂的儿子卢永强也认为父亲的论文，“是根据由光子的惯性运动引起的横向多普勒效应，对照美国物理学家Ives和Stilwell的实验数据，经过周密的计算，得出二个重要的结论：(1)横向多普勒效应在宇宙空间是各向异性的。(2)光子的惯性属性是由整个宇宙结构所决定，是符合马赫原理的。而以一种直接的方法检验了马赫原理的正确性。这种检验是对爱因斯坦理论的一个严肃的挑战。”

马赫原理对爱因斯坦相对论的建立是产生过重要的影响，然而，相对论却超越了马赫原理，因为马赫原理的整体决定性在广义相对论中只保留整体的局部性，即广义相对论是一种转座子学说，是一种球面或平面拓扑的局部论，不是整性的环面拓扑学说，所以卢嘉说爱因斯坦相对论在地球邻近的地区是可以适用的，扩展到宇宙是无法适用的，却只说对了一半。因为一半是留给狭义相对论，即正是光子的惯性属性是由整个宇宙结构所决定。所以马赫原理的整体决定性才是光速的内禀属性，即光速实际上是一个无法逾越的极限，而与其它物质属性无关，它是马赫原理的整体决定性的充分表现。光线因宇宙的整体决定性导致光环绕在它的内部，使其处于空间的闭环中移动就是证明。其次，相对论扩展到信息空间也是无法适用的。由此看来，超光速是计算出来的，一些问题的提法，如现实中超光速粒子究竟是否存在？能否使远去的超光速粒子“向后转”折返？如果能，折返回来的结果会不会产生什么特别现象等研究，说明人类的数学还停留在分不清虚数是在点内还是在点外的困境。

解铃还需系铃人。时间机器、时间旅行既然是科幻小说家们编造出来的，那么他们中的著名科幻小说家吉布森也给出了赛博空间的答案。赛博空间最直接的联系是电脑，是一种虚拟生存；也是一种点内几何空间现象。“三旋理论”在研究物质存在有向自己内部作运动的空间属性时，发现点内几何空间和点外几何空间有虚与实、正与负对应的自然属性，从而提出几千年来的虚数应用之谜，就在赛博空间。这类似虚实生死界、正负阴阳界。把信息论与相对论结合，称为观控相对论,实际是信息相对论，因为观控的物质条件实际也要信息反馈。观控相对界实际也是信息相对界，它是以爱因斯坦相对论中的光速有极限，作为信息与物质相对划分的界面。从观控相对界看，物质和信息的本质是什么？物质是相对信息而言，类似复数偏重实数的一种现象；信息是相对物质而言，类似复数偏重虚数的一种现象。映射数学的唯象公式是：物质+信息=实数+虚数。这里，物质进入点内，类似信息进入大脑，即物质和信息常常是结合在一起的，把大脑比作一个点，人们认识物质常常要通过大脑的意识起作用，信息即是进入点内的代表。这里，构成了有虚实生死界、正负阴阳界的循环圈。因此三旋理论认为，虚数联系点内空间。想象一束短暂的光线从眼睛进入大脑，这种循环圈唯一的要求，就是虚拟的光线都是从虚实观控界的类似点孔的通道变成虚数类的。弦理论认为物质可分的极限为普朗克长度，即约为10的-33次方厘米，那么观控界膜的类似离子通道的最小切面极限也为普朗克表面积。由于不管虚实或正负的物质要转化为信息，都要从观控界膜的类似离子通道进入或录入，物质进入或录入的流速V可以从零増大，最大极限为光速C。物质进入观控界膜的类似离子通道转化为信息，原来的流速都变为零，因此信息守恒，而且信息可以克隆。信息克隆也可有慢有快，而且可以信息增殖。如描述宋代的岳飞打三国的张飞等类似信息，作真的看，信息计算可以有超光速;作假的看，可以算戏说、文学和艺术。即信息可以光速传播，信息可以光速为零储存，信息可以超光速增殖。这里，物质进入点内，也类似指令进入电脑，存在着超光速信息，也存在着时间旅行，因此说，电脑就是一种时间机器，而且人也是一种时间机器，这也不违反爱因斯坦的相对论。

既然过去、现在和未来紧密联系，过去能影响现在，那么现在影响过去在逻辑上是否也说得通呢？现实自然，是否人想干什么就能干什么？对此，戴维斯给出的解决方案是“多宇宙”理论——世界不是只有一个，而是有许多平行的世界。你回到过去，但那不是你自己的世界，而是和你的历史相似的世界。这样，即便你打死了自己的母亲，她在那个世界也的确死了，但当你回到未来时，她依然活得好好的。这种想法近乎疯狂，但除了戴维斯外还有许多著名物理学家相信有平行世界的存在。在《时间简史》里，霍金这样说：解决时间旅行的其他可能的方法是选择历史假想。其思想是，当时间旅行者回到过去，他就进入和历史记载不同的另外的一个历史中去。这样，他们可以自由地行动，不受和原先的历史相一致的约束。如果这样，回到过去和做一场梦没有什么区别？因为按“三旋理论”，人就是一种时间机器，人做一场梦存在着超光速现象，存在着时间旅行，也是爱因斯坦的相对论允许的。这里，即使时间旅行也不自相矛盾和不可思议。仔细想我们做过的梦境，人可以回到过去见一见自己的老爷爷、老奶奶，也可以到未来看一看自己的重孙子、重孙女;而关于时空的基本定义并不要改写，物理学的根基也不会动摇，只是改变虚数是在点内就行了。

其次，关于现实自然中，时间机器总是存在着因果律（先有原因然后才有结果）的问题，比如，假定时间旅行者回到过去，杀死了当时还是个女孩的亲生母亲，可这样一来，他却无法出生也就无法完成这个谋杀了。这些矛盾让因果关系概念陷入困境，建立在因果逻辑关系上的科学也同样难以立足。这类明显不可能的佯谬因果环节，现在如果人定义是一种时间机器，便是自洽的而不再自相矛盾了。而时间旅行异乎寻常的推论，曾经致使一些科学家彻底拒绝这一想法。但霍金曾提出一个“时序保护猜想”，由于相对论容许因果环存在，时序保护猜想只需要引入某一其他因素进行调解，就可以防止旅行到过去发生因果律破坏的情况发生。这类时间机器的量子过程的存在，将允许粒子循环进入解决这项难题。关于这一点，类似梦境，如果有把幼年的自己或自己的祖先杀死的话，即在那里，同为自己的大人与孩子擦肩而过时自己用哪一方的眼睛看对方呢？道理上讲哪一方的眼睛都是自己的，为研究逻辑体系而设想如果大人一方将小孩杀死的话，结局是自己把刀刺进了自己的身上，这或许也叫是自杀，可是把刀刺出去的大人在那一瞬间会如何呢？因为发生了自己在童年时代被杀害的事实，所以他忽地会惊醒。恶梦就消失了，而现在的自己也不会怎么样。这就是虚数世界，梦境旅行者一方的自己，或许立刻会惊醒而中断恶梦，或许会意识到那就是梦境幼时的我，幼时的自己一方也许不会想到长大的我又回来了。因此做梦即使不会想到多少年后的自己会出现在那里，但是虚拟世界两位自己同时登场，进行思考的自己的肉体同时分成了两个，灵魂必然附着在双方身上也是能存立的。所以说人是一种时间机器，穿越时间是人类的一种存在方式；这是人类自我理解、自我确立的前提；而正是这种人类自我理解与自我确立的活动，构成了人类生活与个体存在的基础和手段。虚拟世界实数+虚数的灵魂同时附在两位的身体上控制言行，奇怪的事态能发生。这里，要问所谓你的生前或生后做什么，虚实观控相对界循环圈的三旋数学能解答；要问所谓宇宙大爆炸之前或宇宙膨胀极限之后是什么，虚实观控相对界循环圈的三旋数学也能解答。

三、时间起源与三旋理论

“虫洞”和时间隧道是第五维空间。三旋理论研究的类圈体也有第五维,类圈体就类似一种“虫洞”和时间隧道；根据排列组合和不相容原理，三旋构成三代62种自旋状态。其次，设想在类圈体的质心作一个直角三角座标，一般把x、y、z轴看成三维空间的三个量。现观察类圈体绕这三条轴作自旋和平动，6个自由度仅包括类圈体的体旋、面旋和平动，没有包括线旋。即线旋是独立于x、y、z之外，由类圈体中心圈线构成的座标决定。如果把此圈线看成一个维叫圈维，那么加上原来的三维就是四维。再加上时间维，即为五维时空。反之，把三旋作为一种座标系，直角三角座标仅是三旋座标圈维为零的特例。正是在一系列的关节点上，类圈体三旋为简单性与复杂性的“虫洞”和时间隧道缔合提供了更为直观的图象，而且获得了这样一个观念：像三维空间一样，时间也是一个可变的维数。那么时间如何起源的呢？这也离不开玻尔的互补原理和海森堡的不确定性原理，时间就起源于互补原理和不确定性原理推论无和有的延伸与卷缩之中。证明如下：

三旋理论是研究时空维数卷缩的理论。如果万事开头只是无(W)或有(Y),那就成了确定性。互补原理和不确定性原理需要无(W)延伸出有(Y)，或有(Y)延伸出无(W)。假设W和Y已转换为两种物质，那么运动、自旋和时间都起源于W和Y两种物质的界面效应。因为时间总是和运动相连的。设一条光滑的斜路面为W，设Y为路面上滚动着的轮子，运动就起源于W和Y两种物质的界面效应。现在将路面W不断卷缩，直到路面W卷缩为零，轮子运动仍在进行，那么自旋就起源了。有了自旋和运动，时间也起源了。

卢鹤绂院士认为，爱因斯坦的广义相对论扩展到宇宙是无法适用的。霍金认为，这也只是指空间的破裂。

空间的破裂实际是指环面；而环面是与球面不同伦的。但环面却能包容平行线，克利福德平行线就是以扭转的形式组装在环面上的。当代一些天文学家在宇宙空间，测得两条光线是平行线，就认为宇宙空间是平面型的。

这种证明不严密。同样，一些天文学家测得某星体在宇宙中的轨道周期，得出一个较长光程，后来又发现一个更短的光程，就认为发现了超光速，但他们是用球面或平面空间轨道计算光程，因此，这种证明也不严密。爱因斯坦的相对论允许有索恩标准和戴维斯标准的时间旅行，著名的“双生子佯谬”描述的就是这个效应；最新的理论当中的‘虫洞’说，它可以在光到达之前将两个非常遥远的点联接起来，描述的也是这个效应，但它们都不是超光速。但是人们能随心所欲地制造虫洞吗？在由美国天文物理学家卡尔·萨根于上世纪80年代创作的小说《接触未来》中，一组科学们收到了一个来自外星人更先进文明的无线电信息，这个信息包含的内容指导人类制造一台机器，它可在地球与相距26光年的天琴座α星之间建立一个虫洞。这部小说后来被改编为同名电影，在电影中，女主人公登上了一艘飞船，它被一个类似巨型离心机的涡轮吞没，然后飞船飞速穿过一条隧道，在几分钟内就来到了天琴座α星所处的银河系中心。在小说中，萨根并没有进一步描述制造那样一条时光隧道的细节，为此他请教自己的朋友、加州理工学院的理论物理学家基普·索恩，自己在小说中关于利用虫洞作为穿越时空捷径的幻想是否有理论依据。在萨根科学幻想的激励之下，索恩及其合作者们开始研究这种可联接两个遥远时空区域的虫洞的细节。最后他们成功地创建了虫洞的理论模型，这些虫洞保持开放的时间，足以让“时光飞船”穿越它们而又不会让其内部巨大的重力将飞船摧毁。而且，在上世纪70年代，用爱因斯坦的理论推导出的黑洞那样特殊的时间领域，人们进行了各种各样的研究，其结果是，相当多的物理学家认为，存在着两个或更多的宇宙。被吸入宇宙黑洞中的东西将通过虫洞飞进另一个宇宙中去。当然，在黑洞那样的极度超重的地方，人实际上将粉身碎骨。但我们先把这样的情况搁在一边（假定人可以活着通过黑洞），从旅行的角度来看，走进另一个宇宙的人是走回到了过去，还是经历了未来？我们无法进行比较。根据狭义相对论的结论，以高速作‘相对’运动的双方，自己一方经过了十年而对方却可能只经过了五年。这一点已经通过观测一种叫μ粒子的基本粒子的实验证实。也就是说，我和你可能不再共有同一个时间。比方说，大双在地球上，而小双乘火箭出发了，出发时两人年龄都是20岁。小双在广阔的宇宙中周游一圈后回到了大双的住处，会出现什么情况？大双已经30岁了，小双却只有25岁。这样的故事有时会受到质问，两人的关系难道不是‘相对’的吗？将小双乘坐的火箭看作是静止不动的，大双与地球或者整个太阳系以及整个银河系一起统统沿着相反方向转一圈然后回到小双所在之处，这样考虑不也一样吗？所谓相对不就是这个意思吗？那么，为什么说，只有小双会变年轻呢？但是，我们所说的‘相对’双方仅限于各方均以不变的速度运动的情形。如果速度发生了变化（称之为加速，再如匀速圆周运动），双方就不再是‘相对’的了，这时必须考虑广义相对论的效应。因为一项可怕的难题是最初创生的虫洞将会阻碍虫洞型时间机器的制造。也许空间由这么一类结构自然地串连成一体——宇宙大爆炸的遗留物。或许，虫洞是在极小尺度上（所谓的普朗克长度）天然生成的。原则上，这样一个微小的虫洞可由脉冲能量来稳定，然后再以某种方式膨胀到可以利用的尺寸。如果是这样的话，一个超级文明大概能使用一个虫洞。其次，“时光隧道旅行”必须具备两大条件，即“虫洞”和“负面能源”。宇宙间不同的时间和空间通过“虫洞”可以互通。“负面能源”可以抗拒地心引力，用来打开“虫洞”，稳定“时光隧道”。据说有人计算，进入“虫洞”需要的“负面能源”可以很小一点点。这是可以理解的，人就是一种时间机器，人的濒死实验，其中常有时间旅行的报告。这里的虚实生死界、正负阴阳界，正是进入“虫洞”的关口，“负面能源”如病毒，很小一点点就可以送你进“虫洞”，进入阴阳界。

参考文献

1、王德奎，三旋理论初探，四川科学技术出版社，2002年5月；

相对论范文篇10

关键词：时间机器、索恩标准、戴维斯标准、环量子理论

一、索恩标准和戴维斯标准

人类乐于梦想，也盼望知晓过去和未来。时间旅行似乎是个最为简便的方法。自从英国作家威尔斯于1895年撰写了他的著名小说《时间机器》以来，时间旅行便成为一个流行的科幻小说主题。但建造一台把人运送到过去或是未来的机器是可能的吗？时间机器的幻想故事能成为现实吗？

在爱因斯坦的狭义相对论中，时间不被认为是绝对的和普遍的。爱因斯坦认为：测量两个事件的时间间隔取决于观察者如何运动；因为运动状态不同的两名观察者，对于同样的两个事件将会体验到不同的持续时间。但美国物理学家福特和罗曼认为，爱因斯坦的相对论并没有严格排除快于光速的旅行或“时光隧道”旅行。如果这是一项严肃的研究，那么笔者认为，这也只能是点内的虚数世界。因为如果说点外世界上存在比光还快的粒子，说时间可以倒转的话，那么这样的一个统一理论影响将极为严重。在这一点上，戈德尔、霍金、索恩和戴维斯等研究时间机器的科学家，头脑是清醒的。

美国物理学家基普·索恩是相对论的权威。1988年，索恩等三人在美国物理学界最具权威的《物理评论》杂志的快报版《物理评论通讯》上，发表了关于可能实现过去旅行在原理上是可能的观点。其要点是：虽然按照以往的相对论，移动到过去是不可能的，但借助于“虫洞”能使这种行动成为可能；因为在此隧道里进入的时刻与出去的时刻完全相同。他认为在宇宙中存在着的“虫洞”，虽然还不知道它实际上是什么东西，但有人认为它类似从一头进入就会从另一头穿出；当然，这虽说是隧道，如象从黑洞进去从白洞脱出的隧道，但它里面的时间和空间都是极度扭曲的。索恩把隧道的两个口（一方为入口A，另一方就是出口B）作为A和B；这是因量子论观点产生的极其微小的洞口，随着巨大的能量的注入会不断被扩大。洞口附近乃至其中心部，没有任何障碍通行的点（数学上称其为奇点）。假定某人住在B处并使A处开始振动，由于振动是最简单的加速运动，所以A的时间慢于B的时间，渐渐地越差越多。如当B处已是1998年时，A处也许刚到1993年，这时如果有人尽可能快地从外面由B处到A处，他所处的世界转眼就变成了1993年。但是，现在还不能马上说他走进了过去的世界，因为A与B毕竟不是同一个地点（世界），不像拨个电话马上就能通这样的关系，我们必须把B和A看作是不同的世界。根据索恩的理论，来到1993年A处的此人，跳进虫洞A从虫洞B跳出，通过虫洞不需要时间，因此跳进的瞬间也是跳出的瞬间。这样，从洞里出来的他周围与A一样为1993年，地点为出发点B。B正是他的故乡，离开故乡时是1998年，再次出现在故乡时却是1993年，因此他实现了回到过去的旅行。这类似如象唱戏或演电影一样，演员可以克隆古代人和事，舞台和剧本就是时间隧道。

索恩说，如果不再使用虫洞A或B之类的提法，而一开始就把静止的B看作地球，把A看作火箭。某人曾在地球上，他发射了无人火箭，火箭可以通过遥控——或者干脆在一开始就把它的舵设计为——加速飞行后再回到地球。假定走时是1988年，回来时地球上是1998年，火箭中是1993年。但是，接下来就不一样了。地球上的人登上归来的火箭，里面是1993年的世界，植物及动物等从出发以来只过了五年，这是多次说过的相对论的结论。如果此人再打开门走下火箭的话，外面仍是1998年的地球，既不有趣也不新鲜。因此，索恩构想了一个模型，按照此模型，火箭与地球（或宇宙的其他地方也无妨）之间不是靠门，而是靠蛀洞连通的。也就是假定火箭内部实际上连着虫洞的一个口而另一个口连着地球（想回到过去的人所静止的地方）。于是，（打开门）进入1993年的火箭的此人，这次不是再打开火箭的门而是通过虫洞出现在地球上。通过虫洞的过程不消耗时间，其出口与入口一样是1993年，结果此人从1998年的地球出发登上火箭、穿过虫洞出现在了1993年的地球上。读者在此也许要问：洞的一头是1993年，另一头是1998年，于是从火箭的1993年一头进入，从另一头出来的话是1993年……这是索恩的结论。那么假如从1998年的地球一头进入，而从火箭里出来的话，那里是什么时刻？是1993年，还是1998年？索恩的答案是：如果从1998年的地球一头进入虫洞的话，将来到1998年的火箭里。出入洞的时刻总是相同的。即使洞的一头被加速，使得出口与入口的时间不一致，入洞时刻就是出洞时刻……这就是虫洞的奇妙之处。这里的所说的时刻应该是指在火箭加速以前相对静止时所测量的时间。

这里，索恩并没有讨论物理学界称之的超光速粒子，这就是索恩标准。同样，这也就是戴维斯标准。

保罗·戴维斯是澳大利亚享誉世界的理论物理学家,他的科学研究包括黑洞、量子场论、宇宙起源、意识的本质和生命起源等诸多涉及人类和宇宙本源的问题。对于时间机器的制造仍然停留在小说家或电影特技师的手中,他决定尝试制造时间机器，哪怕只是“理论上的制造”。于是他要弄清楚的问题是，你想回到过去还是飞到未来。在戴维斯看来，在时间中到未来旅行是很容易的，如果你接近于光速运动或者身处强大的引力场中，会感到时间流逝得比其他人更缓慢——你进入了他们的未来。飞向未来的旅行又叫“有限时间旅行”。戴维斯在《怎样制造时间机器》的开头非常肯定的提出，“有限时间旅行”是可行的，但回到任何时代的“无限时间旅行”只是“有可能可行”。戴维斯说:“相对论为我们提供了在未来时光中旅行的两种方法。一个直接结果是,以高速进行运动，如果我们有一艘速度达到光速99.99999％的飞船，就可以在6个月内进入公元3000年。”这种旅行是相对论的结果，它与著名的“双生子佯谬”有关。按照这些理论，人们能够以非常接近光速的速度旅行，在这方面没有任何禁区，只是一个成本问题。为了把一个10吨重的负载加速到光速的99.9％，需要使用100亿亿焦耳，这相当于全人类几个月的能源生产总量。进一步接近每秒30万公里速度的成本当然会更高。戴维斯认为，在太空中有取之不尽用之不竭的能源，只要我们去开发它们。但对太空进行必要的技术研究和开发，要做决定，这又实际上成了一个政治问题；另外，以高速系统进行的时间旅行或许只能进入未来却没有办法回来的问题。这是因为时间旅行并不取决于运动的方向，而只取决于它的速度。此外，相对论提供的另一个时间旅行的方法，是爱因斯坦1908年以广义相对论提出来的，这个理论将狭义相对论进行扩展，其中包含了重力对时光产生的多种效应。这种效应在于重力会使时间放慢，而我们也可以验证这一点，比如地球的重力每300年可以让钟表慢1微秒。1976年，物理学家罗伯特·维索特和马丁·列文向太空中发射了一枚载有时钟的火箭，他们观察到这个时钟与放置在地球上同样的时钟相比，多获得了1/10微秒。为了在未来的时光中旅行，只要利用那些强度远高于地球重力的引力场，比如中子星的引力场。中子星是那些在耗尽自身的燃料之后，由于受自身质量的影响而收缩到只相当于原来体积很小一部分的天体，但它们的总体质量仍维持在一个很高的水平；其中一些中子星仅比地球上的一座城市大一点儿，但其质量却超过了太阳。它们自身强大的重力使其原子变成了一堆中子，这种重力作用会产生比地球重力影响要明显得多的时间扭曲：中子星上的7年相当于地球上的10年，因此，只要让我们的飞船到达这样一颗中子星上（比如位于巨蟹星云中的那一颗），就会在未来的时光中迈出一大步。但问题是我们如何能造出一艘能抵抗中子星附近极其恶劣条件的飞船来。在这种情况下，我们同样也无法从未来时光中返航。

戴维斯认为，相对论允许在过去的时光中旅行。因为对于广义相对论来说，时空可以被弯曲到与其自身联接的地步，因此可以在时间和空间中创造封闭曲线。并且，第一个勾划出封闭时间曲线的人就是爱因斯坦的朋友、奥地利数学家库尔特·戈德尔。1948年，戈德尔提出了爱因斯坦引力场方程的一个描述旋转宇宙的解。在这个宇宙中，一名宇航员可以在太空中旅行来实现回到过去的目的。这是引力影响了光的结果。宇宙的旋转导致光（因而也包括事物之间的因果联系）被拽住并环绕在它的内部，这使得一个处于封闭环内的实物可以在空间的闭环中移动，同时也在时间的闭环中旅行，而任何时候都不会相对邻近的粒子超光速。戈德尔的解释被当作数学上证明了在时间中逆行并不违背相对论。的确，他在计算相对论中关于引力场的方程式时，发现在空间中可以找到一条通向旋转着的宇宙的螺旋体轨道。

这就是说，爱因斯坦的相对论允许时空旅行发生在特定的时空结构里，如一个旋转的宇宙，一个旋转的柱体，以及非常著名的虫洞——一条贯穿空间和时间的隧道。只要能够建造一个稳定的虫洞，就可以跨越时间和空间。但在霍金的《时间简史》里，解释虫洞是连接宇宙遥远区域间的时空细管，它可以把平行的宇宙或者婴儿宇宙连接起来，并提供时间旅行的可能性。而黑洞是时空的一个区域，那里引力是如此之强，以至于任何东西，甚至光都不能从该处逃逸出来。因此，在戴维斯的计划里，建造一个虫洞要分3步：第一步，寻找或建立一个虫洞，开辟一个隧道用来连接太空中两个不同的区域。第二步，使虫洞稳定下来。由量子产生的负能量，虫洞便允许信号和物体安全地穿越它。负能量会抵制虫洞变为密度无穷大或接近无穷大。换句话说，它阻止了虫洞演变成黑洞。第三步是牵引虫洞。一艘具有高度先进技术的太空船将虫洞的入口互相分离开。如果两个端口都放置在空间中合适的地方，那么时间差将保持恒定状态。假设这一差值是10年，一名宇航员从一个方向穿越虫洞，他将跳到10年后的未来，反之，宇航员若是从另一方向穿越虫洞，他将跳到10年前的过去。

假如技术上的诸多难题都被克服了，时间机器的生产将会打开充满悖论的潘多拉盒子。但对于此，戴维斯说：“我本人不打算把我描述的时间旅行和其它控制自然的行为区分开来。所有的技术都在以某种方式干预自然。在一些科幻小说里，有人通过回到过去而改变了现状。这种事出现在小说里当然无伤大雅，但如果发生在现实中会带来严重的伦理问题。谁给你回到过去改变历史的权利？”

二、人就是一种时间机器

人类本来是想要自由地到未来或过去中去，所以才想到时间机器的，想到物理学界称之的超光速粒子；现在美国和中国一些人正进行着寻找超光速的研究。但是，这种奇妙的粒子的能量的平方是负数，用数学表述的话，能量（或质量）是虚数，的确是个难以理解的值。如果把超光速粒子设想为摩尔斯电码，明天的信息就可以在今天获得，这在电脑的赛博空间里并非奇妙的结果。遗憾的是，人类发现虚数以来，分不清它是在点内还是在点外，从而也认识不到光速是自然内禀的，而把光速混同于声速一样。李国材教授即如此。现为美国加利福尼亚大学教授的卢嘉，是卢鹤绂院士的孙女。她说卢鹤绂院士1995年发表的《对马赫原理的一个直接检验》论文，不是在否定爱因斯坦相对论的基础上提出来的，而是在肯定爱因斯坦相对论的基础上提出了新的问题。即：爱因斯坦相对论在地球邻近的地区是可以适用的，扩展到宇宙是无法适用的。卢鹤绂的儿子卢永强也认为父亲的论文，“是根据由光子的惯性运动引起的横向多普勒效应，对照美国物理学家Ives和Stilwell的实验数据，经过周密的计算，得出二个重要的结论：(1)横向多普勒效应在宇宙空间是各向异性的。(2)光子的惯性属性是由整个宇宙结构所决定，是符合马赫原理的。而以一种直接的方法检验了马赫原理的正确性。这种检验是对爱因斯坦理论的一个严肃的挑战。”

马赫原理对爱因斯坦相对论的建立是产生过重要的影响，然而，相对论却超越了马赫原理，因为马赫原理的整体决定性在广义相对论中只保留整体的局部性，即广义相对论是一种转座子学说，是一种球面或平面拓扑的局部论，不是整性的环面拓扑学说，所以卢嘉说爱因斯坦相对论在地球邻近的地区是可以适用的，扩展到宇宙是无法适用的，却只说对了一半。因为一半是留给狭义相对论，即正是光子的惯性属性是由整个宇宙结构所决定。所以马赫原理的整体决定性才是光速的内禀属性，即光速实际上是一个无法逾越的极限，而与其它物质属性无关，它是马赫原理的整体决定性的充分表现。光线因宇宙的整体决定性导致光环绕在它的内部，使其处于空间的闭环中移动就是证明。其次，相对论扩展到信息空间也是无法适用的。由此看来，超光速是计算出来的，一些问题的提法，如现实中超光速粒子究竟是否存在？能否使远去的超光速粒子“向后转”折返？如果能，折返回来的结果会不会产生什么特别现象等研究，说明人类的数学还停留在分不清虚数是在点内还是在点外的困境。

解铃还需系铃人。时间机器、时间旅行既然是科幻小说家们编造出来的，那么他们中的著名科幻小说家吉布森也给出了赛博空间的答案。赛博空间最直接的联系是电脑，是一种虚拟生存；也是一种点内几何空间现象。“三旋理论”在研究物质存在有向自己内部作运动的空间属性时，发现点内几何空间和点外几何空间有虚与实、正与负对应的自然属性，从而提出几千年来的虚数应用之谜，就在赛博空间。这类似虚实生死界、正负阴阳界。把信息论与相对论结合，称为观控相对论,实际是信息相对论，因为观控的物质条件实际也要信息反馈。观控相对界实际也是信息相对界，它是以爱因斯坦相对论中的光速有极限，作为信息与物质相对划分的界面。从观控相对界看，物质和信息的本质是什么？物质是相对信息而言，类似复数偏重实数的一种现象；信息是相对物质而言，类似复数偏重虚数的一种现象。映射数学的唯象公式是：物质+信息=实数+虚数。这里，物质进入点内，类似信息进入大脑，即物质和信息常常是结合在一起的，把大脑比作一个点，人们认识物质常常要通过大脑的意识起作用，信息即是进入点内的代表。这里，构成了有虚实生死界、正负阴阳界的循环圈。因此三旋理论认为，虚数联系点内空间。想象一束短暂的光线从眼睛进入大脑，这种循环圈唯一的要求，就是虚拟的光线都是从虚实观控界的类似点孔的通道变成虚数类的。弦理论认为物质可分的极限为普朗克长度，即约为10的-33次方厘米，那么观控界膜的类似离子通道的最小切面极限也为普朗克表面积。由于不管虚实或正负的物质要转化为信息，都要从观控界膜的类似离子通道进入或录入，物质进入或录入的流速V可以从零増大，最大极限为光速C。物质进入观控界膜的类似离子通道转化为信息，原来的流速都变为零，因此信息守恒，而且信息可以克隆。信息克隆也可有慢有快，而且可以信息增殖。如描述宋代的岳飞打三国的张飞等类似信息，作真的看，信息计算可以有超光速;作假的看，可以算戏说、文学和艺术。即信息可以光速传播，信息可以光速为零储存，信息可以超光速增殖。这里，物质进入点内，也类似指令进入电脑，存在着超光速信息，也存在着时间旅行，因此说，电脑就是一种时间机器，而且人也是一种时间机器，这也不违反爱因斯坦的相对论。

既然过去、现在和未来紧密联系，过去能影响现在，那么现在影响过去在逻辑上是否也说得通呢？现实自然，是否人想干什么就能干什么？对此，戴维斯给出的解决方案是“多宇宙”理论——世界不是只有一个，而是有许多平行的世界。你回到过去，但那不是你自己的世界，而是和你的历史相似的世界。这样，即便你打死了自己的母亲，她在那个世界也的确死了，但当你回到未来时，她依然活得好好的。这种想法近乎疯狂，但除了戴维斯外还有许多著名物理学家相信有平行世界的存在。在《时间简史》里，霍金这样说：解决时间旅行的其他可能的方法是选择历史假想。其思想是，当时间旅行者回到过去，他就进入和历史记载不同的另外的一个历史中去。这样，他们可以自由地行动，不受和原先的历史相一致的约束。如果这样，回到过去和做一场梦没有什么区别？因为按“三旋理论”，人就是一种时间机器，人做一场梦存在着超光速现象，存在着时间旅行，也是爱因斯坦的相对论允许的。这里，即使时间旅行也不自相矛盾和不可思议。仔细想我们做过的梦境，人可以回到过去见一见自己的老爷爷、老奶奶，也可以到未来看一看自己的重孙子、重孙女;而关于时空的基本定义并不要改写，物理学的根基也不会动摇，只是改变虚数是在点内就行了。

其次，关于现实自然中，时间机器总是存在着因果律（先有原因然后才有结果）的问题，比如，假定时间旅行者回到过去，杀死了当时还是个女孩的亲生母亲，可这样一来，他却无法出生也就无法完成这个谋杀了。这些矛盾让因果关系概念陷入困境，建立在因果逻辑关系上的科学也同样难以立足。这类明显不可能的佯谬因果环节，现在如果人定义是一种时间机器，便是自洽的而不再自相矛盾了。而时间旅行异乎寻常的推论，曾经致使一些科学家彻底拒绝这一想法。但霍金曾提出一个“时序保护猜想”，由于相对论容许因果环存在，时序保护猜想只需要引入某一其他因素进行调解，就可以防止旅行到过去发生因果律破坏的情况发生。这类时间机器的量子过程的存在，将允许粒子循环进入解决这项难题。关于这一点，类似梦境，如果有把幼年的自己或自己的祖先杀死的话，即在那里，同为自己的大人与孩子擦肩而过时自己用哪一方的眼睛看对方呢？道理上讲哪一方的眼睛都是自己的，为研究逻辑体系而设想如果大人一方将小孩杀死的话，结局是自己把刀刺进了自己的身上，这或许也叫是自杀，可是把刀刺出去的大人在那一瞬间会如何呢？因为发生了自己在童年时代被杀害的事实，所以他忽地会惊醒。恶梦就消失了，而现在的自己也不会怎么样。这就是虚数世界，梦境旅行者一方的自己，或许立刻会惊醒而中断恶梦，或许会意识到那就是梦境幼时的我，幼时的自己一方也许不会想到长大的我又回来了。因此做梦即使不会想到多少年后的自己会出现在那里，但是虚拟世界两位自己同时登场，进行思考的自己的肉体同时分成了两个，灵魂必然附着在双方身上也是能存立的。所以说人是一种时间机器，穿越时间是人类的一种存在方式；这是人类自我理解、自我确立的前提；而正是这种人类自我理解与自我确立的活动，构成了人类生活与个体存在的基础和手段。虚拟世界实数+虚数的灵魂同时附在两位的身体上控制言行，奇怪的事态能发生。这里，要问所谓你的生前或生后做什么，虚实观控相对界循环圈的三旋数学能解答；要问所谓宇宙大爆炸之前或宇宙膨胀极限之后是什么，虚实观控相对界循环圈的三旋数学也能解答。

三、时间起源与三旋理论

“虫洞”和时间隧道是第五维空间。三旋理论研究的类圈体也有第五维,类圈体就类似一种“虫洞”和时间隧道；根据排列组合和不相容原理，三旋构成三代62种自旋状态。其次，设想在类圈体的质心作一个直角三角座标，一般把x、y、z轴看成三维空间的三个量。现观察类圈体绕这三条轴作自旋和平动，6个自由度仅包括类圈体的体旋、面旋和平动，没有包括线旋。即线旋是独立于x、y、z之外，由类圈体中心圈线构成的座标决定。如果把此圈线看成一个维叫圈维，那么加上原来的三维就是四维。再加上时间维，即为五维时空。反之，把三旋作为一种座标系，直角三角座标仅是三旋座标圈维为零的特例。正是在一系列的关节点上，类圈体三旋为简单性与复杂性的“虫洞”和时间隧道缔合提供了更为直观的图象，而且获得了这样一个观念：像三维空间一样，时间也是一个可变的维数。那么时间如何起源的呢？这也离不开玻尔的互补原理和海森堡的不确定性原理，时间就起源于互补原理和不确定性原理推论无和有的延伸与卷缩之中。证明如下：

三旋理论是研究时空维数卷缩的理论。如果万事开头只是无(W)或有(Y),那就成了确定性。互补原理和不确定性原理需要无(W)延伸出有(Y)，或有(Y)延伸出无(W)。假设W和Y已转换为两种物质，那么运动、自旋和时间都起源于W和Y两种物质的界面效应。因为时间总是和运动相连的。设一条光滑的斜路面为W，设Y为路面上滚动着的轮子，运动就起源于W和Y两种物质的界面效应。现在将路面W不断卷缩，直到路面W卷缩为零，轮子运动仍在进行，那么自旋就起源了。有了自旋和运动，时间也起源了。

卢鹤绂院士认为，爱因斯坦的广义相对论扩展到宇宙是无法适用的。霍金认为，这也只是指空间的破裂。

空间的破裂实际是指环面；而环面是与球面不同伦的。但环面却能包容平行线，克利福德平行线就是以扭转的形式组装在环面上的。当代一些天文学家在宇宙空间，测得两条光线是平行线，就认为宇宙空间是平面型的。

这种证明不严密。同样，一些天文学家测得某星体在宇宙中的轨道周期，得出一个较长光程，后来又发现一个更短的光程，就认为发现了超光速，但他们是用球面或平面空间轨道计算光程，因此，这种证明也不严密。爱因斯坦的相对论允许有索恩标准和戴维斯标准的时间旅行，著名的“双生子佯谬”描述的就是这个效应；最新的理论当中的‘虫洞’说，它可以在光到达之前将两个非常遥远的点联接起来，描述的也是这个效应，但它们都不是超光速。但是人们能随心所欲地制造虫洞吗？在由美国天文物理学家卡尔·萨根于上世纪80年代创作的小说《接触未来》中，一组科学们收到了一个来自外星人更先进文明的无线电信息，这个信息包含的内容指导人类制造一台机器，它可在地球与相距26光年的天琴座α星之间建立一个虫洞。这部小说后来被改编为同名电影，在电影中，女主人公登上了一艘飞船，它被一个类似巨型离心机的涡轮吞没，然后飞船飞速穿过一条隧道，在几分钟内就来到了天琴座α星所处的银河系中心。在小说中，萨根并没有进一步描述制造那样一条时光隧道的细节，为此他请教自己的朋友、加州理工学院的理论物理学家基普·索恩，自己在小说中关于利用虫洞作为穿越时空捷径的幻想是否有理论依据。在萨根科学幻想的激励之下，索恩及其合作者们开始研究这种可联接两个遥远时空区域的虫洞的细节。最后他们成功地创建了虫洞的理论模型，这些虫洞保持开放的时间，足以让“时光飞船”穿越它们而又不会让其内部巨大的重力将飞船摧毁。而且，在上世纪70年代，用爱因斯坦的理论推导出的黑洞那样特殊的时间领域，人们进行了各种各样的研究，其结果是，相当多的物理学家认为，存在着两个或更多的宇宙。被吸入宇宙黑洞中的东西将通过虫洞飞进另一个宇宙中去。当然，在黑洞那样的极度超重的地方，人实际上将粉身碎骨。但我们先把这样的情况搁在一边（假定人可以活着通过黑洞），从旅行的角度来看，走进另一个宇宙的人是走回到了过去，还是经历了未来？我们无法进行比较。根据狭义相对论的结论，以高速作‘相对’运动的双方，自己一方经过了十年而对方却可能只经过了五年。这一点已经通过观测一种叫μ粒子的基本粒子的实验证实。也就是说，我和你可能不再共有同一个时间。比方说，大双在地球上，而小双乘火箭出发了，出发时两人年龄都是20岁。小双在广阔的宇宙中周游一圈后回到了大双的住处，会出现什么情况？大双已经30岁了，小双却只有25岁。这样的故事有时会受到质问，两人的关系难道不是‘相对’的吗？将小双乘坐的火箭看作是静止不动的，大双与地球或者整个太阳系以及整个银河系一起统统沿着相反方向转一圈然后回到小双所在之处，这样考虑不也一样吗？所谓相对不就是这个意思吗？那么，为什么说，只有小双会变年轻呢？但是，我们所说的‘相对’双方仅限于各方均以不变的速度运动的情形。如果速度发生了变化（称之为加速，再如匀速圆周运动），双方就不再是‘相对’的了，这时必须考虑广义相对论的效应。因为一项可怕的难题是最初创生的虫洞将会阻碍虫洞型时间机器的制造。也许空间由这么一类结构自然地串连成一体——宇宙大爆炸的遗留物。或许，虫洞是在极小尺度上（所谓的普朗克长度）天然生成的。原则上，这样一个微小的虫洞可由脉冲能量来稳定，然后再以某种方式膨胀到可以利用的尺寸。如果是这样的话，一个超级文明大概能使用一个虫洞。其次，“时光隧道旅行”必须具备两大条件，即“虫洞”和“负面能源”。宇宙间不同的时间和空间通过“虫洞”可以互通。“负面能源”可以抗拒地心引力，用来打开“虫洞”，稳定“时光隧道”。据说有人计算，进入“虫洞”需要的“负面能源”可以很小一点点。这是可以理解的，人就是一种时间机器，人的濒死实验，其中常有时间旅行的报告。这里的虚实生死界、正负阴阳界，正是进入“虫洞”的关口，“负面能源”如病毒，很小一点点就可以送你进“虫洞”，进入阴阳界。

参考文献

1、王德奎，三旋理论初探，四川科学技术出版社，2002年5月；