時間非先天存在視角下解讀相對時空變換的意外發現

摘要：本文基於時間本質上並不具有先天存在性，對狹義相對論相對運動引起相對時空變換進行了基於空間首先變換的等價解讀。這一解讀的意義在於為構成各種量子及物質的基本單元的恆不可見特徵提供了理論支撐。

1.引言

宇宙是否統一？統一的宇宙是否應有最基本的構成單元？直覺告訴我們那是必然的.宇宙不僅應是統一的,而且應該由完全相同且只具有唯一一種形態的最基本單元構成.否則就無法形成統一的宇宙.但是,現代物理學告訴我們存在的基本粒子並非只有一種,而是有61種.應該認為,這些基本粒子還不是最基本的構成單元,而應是由最基本單元構成的非最基本粒子.哪怕只有兩種,比如弦論認為構成宇宙萬物的有兩種基本存在,分別是構成光子的開弦和構成有質量物質的閉弦,這都違背了宇宙統一的前提.基於這一大前提,不妨假定的確存在這樣一種構成萬物的最基本單元.作為最基本單元它不僅構成了無質量能量和有質量物質,而且遍布空間還構成了量子場空間.同時,它還滿足宇宙運行的基本法則,作者認為該法則是反映眾生平等和公平性的對稱性法則.

為什麼要滿足這樣一個法則呢？這一法則同樣從宇宙統一角度可以推理得到.由於宇宙統一,看似絕對空無一物的空間與有質量物質和能量應遵循統一的法則.李政道曾經說過,物質指標存在的基礎是非對稱性.這句話很好理解,因為沒有非對稱性不僅物理指標無法存在,世間萬物也將無法存在.舉一個最簡單的例子,如果鉛筆不是黑色的,而是如白紙一樣是白色的,那用鉛筆就無法在白紙上寫出字跡,使字跡存在.世間萬物乃至李政道所說的物理指標所指道理本質相同,即如果發生了非對稱性或不公平性才會使物理存在顯現出來.反過來講,這句話又可以用來描述絕對空無一物的空間.因為絕對空無一物,所以空間必然是絕對遵循公平性和對稱性的.又由於宇宙統一,所以有質量物質和能量也遵循該對稱性法則.從宇宙統一角度出發,最基本的法則只能有一個,那麼上面所說的最基本單元也理應遵循這個對稱性法則.這是其結構構建的基礎，具體表現為三維完全對稱的球形結構，和從0到無窮遠距離上分布的無窮大到無限趨於0的專屬有密度空間.鑑於其游離態是遍布空間的量子場形態,可以命名該最基本單元為空間單體(如圖1所示)，以下簡稱空單,同時稱外延有限大密度專屬空間為空象,核心無限大空象做為構成物質的基本存在稱為物象.

圖1構成萬物最基本單元空間單體

根據李政道所提的對稱性法則，顯然該基本單元是具有非對稱性也即可觀測性的.然而,該空間單體一個非常令人費解的基本特徵就是恆不可見性.為什麼具有恆不可見性呢?人類可以觀測光子,也可以觀測物質粒子,但唯獨看不到構成光子和物質粒子的最基本單元空間單體.最基本單元也構成了空間,空間中游離態其同樣是恆不可見的.下面基於時間本質為非先天存在視角下對相對時空變換的解讀可以為此提供驚人的合理解釋.

2. 相對時空變換的兩種解讀

2.1 狹義相對論基於時間為先天存在的相對時空變換解讀

眾所周知,同時的相對性是狹義相對論建立的主要基礎.時間也是愛因斯坦推導相對運動引發相對時空變換的基礎.換言之,狹義相對時空變換關於時間在前而空間在後的相對變換次序是以時間具有與空間並列的先天存在性為前提保障的.如圖1所示，經典的狹義相對論時空變換推導形式如圖2（左）所示.靜止參照系O中光源相對觀測者A靜止,運動參照系O′相對A具有沿x′軸正向向右的運動速度v.為了簡便起見,y軸、z軸均不考慮,並假設t=0時兩參照系x、x′軸的原點重合（x=x′=0）.兩參照系中光源均在原點處向觀測者A發射光子.根據狹義相對論,A與相對靜止的光源O具有相同的時間和空間.假設O中光子自光源到達A的時間為t_0,O到A空間距離為S,有S_0=ct_0.當以速度v向右運動參照系O′中光源在同一原點向A發射光子時,A看來該光子經過空間和所需時間為參照系O′對應的時空,假設為S_v和t_v.鑑於完整推導過程過於複雜在此不做詳細介紹.有興趣朋友可以自己查找.可以明確的是,狹義相對論是以光子和發出光源時間具有一致性為前提,首先推導得到因相對觀察者運動發生變換相對時間t_v的：

(1)

在此基礎上,基於S_v=ct_v,又得到相對空間：

(2)

圖2 基於時間首先變換的愛氏推導方式（左）及其等價變換（右）

然而，時間是否是如物質空間一樣是第一存在呢？如果是，有誰能夠觀測或者發現時間呢？多數人通過各種計時鐘表應該有的一個直覺，時間只是對外界物質空間運動發展快慢的計量手段,而並非與物質和空間同樣先天存在的.所以,前期關於時間本質,作者得出一個基本判斷,時間並非第一存在,而是人類基於對物質運動快慢度量需求,選定的有均勻重複周期性運動特徵標準物為依託的主觀定義標尺.本質上講,時間這個標尺,和我們度量空間距離或物質尺寸選定的直尺、捲尺並無本質區別.但正如捲尺直尺本身不是空間也不是物質一樣，機械錶電子鐘等更無法代表時間.時間並不如物質和空間一樣具有先天存在性.它只是如依託了物質與空間長度這一共有屬性,基於各種尺的標準去度量其它觀測對象一樣,依託了物質相對空間運動快慢這一共有屬性，基於各種時鐘去度量其它觀測對象.

如果時間並非第一天然存在，那麼狹義相對論基於時間探討空間相對變換、及基於此對四維時空引力發生機制的認識就都失去了立足的根本.作者認為，很顯然我們無法利用非基本存在描述基本存在的發生機制.非基本存在由基本存在以某種形式構成，若用前者描述後者的變換形式或發生機制如同發生了程序上的死循環.這樣做的結果要麼是會偏離本質要麼就是在無法獲得全部真相的同時而使問題超複雜化.相對論兩個階段分別描述的時空變換和引力機制就是如此.

2.2 基於時間為非先天存在的相對時空變換解讀

若時間並不具有與空間相同的先天存在性，而是具有落後於物質與空間的存在性，那麼時間就無法首先發生變換.顯然首先發生變換的只能是空間.需要提供空間首先發生變換的相對時空變換解釋.廣義相對論同樣如此，若時間並不與空間同樣先天存在，那麼它們也就失去了構成四維時空的基礎.相應的引力為四維時空彎曲引力機制也就不能成立.那麼，就需要重新構建引力發生機制.此文暫不討論廣義相對論關注的引力發生機制，只時間非先天存在對狹義相對論的狹義相對時空變換進行推導。

遵循相同的相對性原理（不同慣性系物理方程形式相同）、光速不變原理、及光源與光子具有相同的時間t_v，上述推導過程可以被簡化為如下形式：如圖2（右）所示，觀察者A看來，光子是從運動光源沿直線O』A發出的.結合平面幾何知識可知，△AOO』為直角三角形，並滿足如下勾股定理：（ct_0）^2+（vt_v）^2=（ct_v）^2。根據該關係同樣可以推出（1）式，再結合S_v=ct_v，又可得到（2）式.這種推導形式與經典相對時空變換推導形式本質是相同的，即都基於時間首先變換和時間具有先天存在性為前提實現.但是這種形式為基於空間首先變換的相對時空變換的推導提供了方便.甚至可以反過來看,經典推導形式是在同樣錯誤的賦予時間先天存在性基礎上,對這種推導方式的等價表達.

物質相對運動直接導致空間發生相對變換需要以下基本前提：必須認為物質如同引力場或電荷外部庫倫場一樣各自具有外延的專屬有密度空間，且該專屬空間的密度如空單一樣是伴隨到物質主體距離增大相應減小的.具體表現為，無論相對運動狀態如何，空象密度與空間距離的乘積恆為常量.反映到相對時空變換上,可表示為下式:

（3）

作者認為,該式反映的本質是,無論光源相對觀察者運動狀態如何,只要光子被在同一空間位置光源向相同位置的觀察者發射,兩過程反映的二者間空間距離就具有不變性.鑑於狹義相對論相對時空變換結論的正確性是毋庸置疑的，那麼，將（2）式代入（3）式，即可得到不同相對運動狀態時，物質外部專屬空間也即空象的密度是滿足下式的：

（4）

該式反映的是物質外延空象的表觀密度.當v=0時,觀察者看到的光源表觀密度ρ_v=ρ_0.當v＞0時,光源相對觀察者的空象密度就小於ρ_0.該式很容易給人一個啟發.既然上文說過物質外延空象與空間單體的外延空象具有一樣的伴隨距離遞減特徵,是否可以用該式推導佐證空單的恆不可見特徵呢?在做此佐證前仍需要如下合理推定:由於空單本身與光子一樣不具有質量,既然光子恆以光速運動,空單也理應是恆以光速運動的.此時,空單相對觀測者的空象密度如下:

（5）

該式看似顯而易見，但結合非對稱性才意味著可觀測性，而對稱性或完全均勻性意味著不可觀測性再看該式，會令人震驚的發現，這正是佐證空單恆具有不可觀測性的直接證據.更何況，上述所有假定看似不令人踏實，但又處處遵循了合理的前提條件.

3.空單的其它特徵的推論

空單除了恆不可觀測性之外，顯然還有一些特徵令人費解.既然空單遍布空間,同時又構成了光子能量和有質量物質,那空單數量應該非常多.當它們都以光速運動時,空單會不會相撞呢?一旦相撞合併或者導致雙方消失,那空單的數量不就不守恆了?那樣的話物質和能量守恆定律不就失效了?帶著這一系列疑惑,作者進一步對上面推論進行了拓展.

結合（5）式，當將其代入（3）式時又可得到下式：

（6）

該式為上述所有顧慮提供了滿意解答.S_0作為相對靜止時的真實空間距離,對於恆以光速運動的兩個空單而言,無論其值多小都將表現為無窮大.換言之,任意空單無論真實距離多近,它們都表現為無窮遠,也就是說所有空單,無論是在空間游離態,還是在純能量或物質形態,都是不可能發生碰撞,從而導致合併或消失的.

4.總結

限於篇幅和讀者的耐心，本文就到此結束.通過對時間非先天存本質在相對時空變換中的應用，結合合理前提假定，可以發現，假定存在的最基本單元的現有特徵都是可以得到理論佐證的.不僅如此,空單的上述形態在構成物質專屬外延空間,以及純能量光子或有質量物質時，也得到了檢驗.其中涉及到有待解答的其它問題,比如空單基於怎樣的機制構成純能量光子或有質量物質,後面會再發文介紹.有興趣讀者也可以翻看前期文章《引力發生機制及相關問題的探討》,其實已有介紹.