时空观念的更新2

                    时空观念的更新

            —关于虚时间和多维空间的问题

                                      张大军

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·霍金对于虚时间的描述是这样的：“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]

根据霍金的论述以及我们的最新研究，可以把实时间和虚时间用坐标图表示出来。

横坐标右方向表示实时间，属于阳性物质世界的时间，纵坐标下方向表示虚时间，属于阴性物质世界的时间。而坐标圆点O，则表示实时间和虚时间的临界点，也是阴阳两个世界的临界点。从物质的运动速度来说，坐标圆点O即是光速的极限。

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，即坐标圆点O，停滞时间虽然可能只有一霎那，但它却是客观存在。至于在实时间、虚时间和停滞时间的本身，时间可能还有多种表现方式，此处就不再详加考究了。

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。

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，不像火车只能在一条直线上运动，其活动空间比火车多了一维。但甲虫如在活动中遇到一堵平滑的挡板则无法通过，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，不像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。那么作为宇宙的精灵的人类，其活动范围能否进入三维以上的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。其一，三维以上的多维空间（或曰四维以上的多维时空）确实存在；其二，现有的文献资料记录了一些高功夫的气功大师表演的隐身术，则是由于进入了四维以上的时空的原因。这方面的资料很多，此处不再列举。

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。两个物体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—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”，它以虚粒子的形式存在，只留下能量。但变为“无”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”的多维空间，又重新回到了四维时空中。

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及证明，现实生活中封闭的三维空间像一个球面，也只不过是四维空间中的一个柱面—一个有开“口”的柱面。如若将三维空间放在五维、六维甚至十维以上的空间中，它也只不过像一个多处开“口”的平面了。所以，人类只有当科学发展到可以从四维时空自由地进入到四维以上的多维时空，才算真正达到自由和全面发展的境界。

在这里我还想讲一点关于数学、哲学和人的思维高度之间的关系。数学是自然科学中的基础学科，或者说是自然科学的母科学。数学家总是以超前的思维和严密的推理、运算，把人类认识世界的能力不断推向前进，紧随数学之后的才是各门科学的发展。在人类的科学发展史上，似乎总是各门科学家在追赶数学家，而数学家总是义无反顾地领头跑在最前边。凡是数学家所能涉及的领域，都是各门科学家以自己独立的专门研究所能达到的领域。数学家在科学的跑道上跑得越远，甚至他把其它学科的专门家在跑道上拉下的距离越长，人类科学的未来希望就愈大，成绩将会愈加辉煌。哲学家是以哲学语言，或者是以逻辑推理的语言，抑或是以辩证法的语言来论说和描绘未来的世界，他同数学家的不同之处仅仅在于不是用数学语言描述和预测世界。但哲学家却有高于数学家一筹的地方，这就是他可以及时将数学（或其它学科）的最新研究成果的精华部分，加以概括或提炼，将其抽象出一般的普遍性的规律，用以指导数学和其它学科的进一步发展。当然我排除了那些只会重复别人陈旧观点的蹩脚的哲学家，正像也应该排除其它各门学科中的平庸之士一样。因此，我认为一个有作为的哲学家（像亚里士多德、弗兰西斯·培根、笛卡尔、卢梭、康德、黑格尔、马克思），他的思想对人类的影响是长久的，对人类进步事业的推进是无法估量的。无论数学家的公式推导还是哲学家阐明的事物内部法则，都表明了人类在一定时空条件下达到的思维高度。数学或哲学只不过在用不同的语言和方式将其表示出来而已。人类思维所能达到的高度，受当时当地科学发展水平及大脑结构和功能的制约。人脑在本质上是一个接受和发射宇宙信息及自动调节其变化频率的精密仪器，宇宙是无限的，宇宙之外的宇宙的加总也是无限的，其包含的信息也是无限的，那么人脑这种精密仪器认识（接收、提取）这一切也是无限的。而人脑本身在这一切过程中，将会变得越来越发达，越来越精巧。

因此，我的结论是：凡是人类思维能够达到的高度，都是科学将要发展的高度，也是人类未来进入目的地的高度。又因为宇宙及宇宙之外的宇宙加总是无限的，时空是无限的，其信息量也是无限的，那么人类认识世界的能力也是无限的；正因为人类的思维能够达到的高度是无限的，科学发展的高度是无限的，人类将来进入的新的境界也一定是无限的。