空间和时间的维数对人类头脑的先天禁锢.doc

空间和时间的维数对人类头脑的先天禁锢 探讨超微观物质世界的结构和秩序，涉及到一个很重要的问题，就是必须对我们传统的时空观念进行更新，否则这种研究便不可能进行下去。这里需要引入关于虚时间和多维空间的概念。 什么是虚时间？虚时间是相对于实时间而言的，是指用虚数测量的时间（虚数是-1的平方根的倍数），或者说方程式中的时间变量被当作虚数处理的思想。史蒂芬·霍金对于虚时间是这样描述的：“如果人们处理在所谓的虚时间里，而不是在通常的实时间里的历史，那么求和就更容易些。虚时间是一个很难掌握的概念，它可能是我的书的读者觉得最困难的东西。我还由于使用虚时间而受到哲学家们猛烈的批评。”“你可以把通常的实的时间当成一根从左至右的水平线。左边代表早先，右边代表以后。但是你还可以考虑时间的另一个方向，也就是书页的上方和下方。这就是时间的所谓虚的方向，它和实时间夹直角。”“在虚时间中发生的东西可被计算出来。……如果你知道宇宙在虚时间里的历史，你就能计算出它在实时间里如何行为。”[1] 横座标右方向表示实时间，属于阳性物质世界的时间，纵座标下方向表示虚时间，属于阴性物质世界的时间。而座标原点O，则表示实时间和虚时间的临界点，也是阴阳两个物质世界的临界点。因此，整个物质世界的时间可以分为三种类型：一是实时间，它是阳性物质世界的时间；二是虚时间，它是阴性物质世界的时间，虚时间也可以看作是实时间的反时间，是实时间正箭头方向的负方向，是时光的倒流；三是停滞的时间，是介于实时间和虚时间的临界处，即座标原点O，停滞时间虽然只有一霎那，但它却是客观存在的。至于在实时间、虚时间和停滞时间各自的本身，时间可能还有“快”、“慢”等多种表现方式。 我们平常所处的空间是三维的，是否还有三维以上的多维空间呢？这是需要认真研究的问题。三维空间，是指长、宽、高构成的空间。其实如果长、宽、高这三个数字都是零的话，即是零空间，零空间就是空间业已压缩到“无”的空间。如果长、宽、高其中有一个数字是零的话，便构成二维空间，二维空间是一个平面；如果长、宽、高其中有两个数字是零的话，便构成一维空间、一维空间是一条直线或一个点。例如，火车在铁轨上奔驰，火车司机在行车时的观察是一维的，火车也是一维行为者。在火车司机看来，铁路前方有一个断点，火车则无法通过，因为火车的行动无法与此一维空间规律相对抗。但二维行为者（如一只仅能平爬的甲虫）却只要绕过断点就自如地通过了。甲虫作为二维行为者，它可以在左右前后的平面上跑动，不象火车只能在一条直线上运动，其活动空间比火车多了一维。但甲虫如果在活动中遇到一堵平滑的档板则无法通过，因为甲虫的行动无法与此二维空间规律相对抗。但三维行为者（如一只会蹦跳的小狗）却只要一跳就越过了。小狗作为三维行为者，它可以在左右前后和上下的立体空间活动，不象甲虫只能在平面上活动，其活动空间比甲虫多了一维。我们人类也是三维观察者和行为者。我们在空间问题上其活动能力还只有一只小狗的本领，仅仅比一只甲虫前进了一步。那么作为宇宙智慧生命的人类，其活动范围能否进入三维以上的多维空间从而使自己认识世界和改造世界的本领更大一些呢？我认为是能够的。三维以上的多维空间加上一维前进的时间称作四维以上的多维时空确实存在，因为通过复杂的数学运算已经描绘出5——10维的时空。科学的发展历史告诉我们，任何困难的问题一旦被提出来，就已经初步具备解决它的条件，那么这个难关将来就一定能够突破。 关于四维以上的多维时空，史蒂芬·霍金是这样论述的：“在非常小的尺度下，空间—时间是十维的，并且是高度弯曲的。”“多于三维的空间维数也有问题。两个物质之间的引力将随距离衰减得比在三维空间中更快。（在三维空间内，如果距离加倍则引力减少到1/4。在四维空间减少到1/8，五维空间1/16，等等。”[2]“这种辐射要么把时空卷曲得如此之甚，以至于不可能在时间中倒退回去，要么使时空在类似于大爆炸和大挤压的奇性处终结。——将时空卷曲得如此之甚表明是四维以上的多维时空的基本特征——引者注）。”[3] 霍金的上述论述告诉我们，四维以上的多维时空，是在非常小的尺度下且高度弯曲的，这和我们的推理完全一致。其一，物体在以接近光速的速度运动，体积变小、时间变慢、质量增加。体积变小即空间变得弯曲。其二，物体在以超光速的速度运动，体积变为“无”或者负值，它以虚粒子的形式存在，只留下能量。但变为“无”或者负值之后原来物体的体积的镜像物依然存在。或者说，这种镜像物业已跳出了卷曲得成了“无”或者负值的多维空间，又重新回到了四维时空中。我们所思考的四维以上的多维时空，实际上仅是它们的镜像物在人头脑中的再现。 那么从四维以上的多维时空再来看我们人类所处的四维时空是个什么样子呢？数学家通过复杂的运算证明，现实生活中封闭的三维空间象一个球面，也只不过是四维空间中的一个柱面——一个