论时间空间观念的演变

时间空间——永恒的谜题

苏上超班级B140805 学号B14080526

摘要：对于一种事物或现象，我们需要某种理论来解释它，从而认识它，然而因为观察的角度、方式的不同，我们往往能够用多种理论同时解释一个现象，就比如说天体间的引力，我们即可以用牛顿力学来解释，也可以用相对论力学来解释，现代，我们都知道牛顿力学是相对论力学在小尺度时空内的近似，也就说，当我们用几个理论都可以解释某种现象时，可能那几个理论中的部分只是其他部分的近似，甚至于它们都只是其它某种有待发现的理论的近似。那么，对于时空的解释，相对论的适用也应该是有范围的。

关键词：时空、理论、思想

引言：对于时间与空间，古往今来总是有过不少猜想和理论，其中比较杰出的当属以爱因斯坦为首的一批杰出的物理学家。然而，相对论的时空观真的可以完美的解释这个宇宙的时空吗？是不是存在某个更为完善的理论呢？四维旅行真的可以实现吗?

正文：这世界是怎么样的？相信很多人曾产生过这样的疑问，然而，这貌似基础的问题背后却存在着另一个复杂高深的问题----时空到底是怎样的？

并非现代人有这样的想法，古代的人们便已经从生活中对时空

有了思考，有了想法。

《文子·自然》中有这样一句话“往古来今谓之宙，四方上下谓之宇”。①宇指空间，宙指时间。墨家也提出了“宇”、“久”作为空间、时间概念，并认识到空间、时间与具体实物运动的一定联系及空间与时间的一定联系。在西方，古希腊德谟克利特提出空间是物质运动的条件，亚里士多德用“地点”概念来表示空间，认为时间是连续的。②可见，古人对于宇宙时空早已有了概念，虽然模糊，并且不一定都正确，但却反映了古代先人们思想上的进步。

近代人们对于时空的观念也随着自然科学的进步而不断发展，哥白尼提出了“地动说”布鲁诺、伽利略主张时间、空间是物质存在的绝对形式，并提出时空无限的思想。笛卡尔指出时间的特性是持续性，空间的特性是广延性，认为广延性是一切物体的共同属性。牛顿则提出“绝对时间”、“绝对空间”的观点。其中最具有代表性的便是牛顿时空观，即后来所谓的经典时空观。

在这之后，伟大的物理学家爱因斯坦则给我们带来了更为轰动的理论，即相对论。在爱因斯坦提出狭义相对论前，整个物理学界已经朦胧的意识到相对性原理，但是大多数人仍然停留在经典时空观内，受绝对时空观的影响难以悟到真相。甚至洛伦兹在得出后来爱因斯坦所沿用的洛伦兹变换后，认为时间那一项等式只是数学的缺憾，不具有物理意义，于是他与相对论失之交臂。可见思想的开放对于悟得真理的重要性。③

爱因斯坦曾经这样说：“假如我没有发现狭义相对论，五年之内

就会有人发现，但如果我没有发现广义相对论，五十年也不会有人发现！”由此，我不禁感慨，爱因斯坦的伟大之处或许就在于他思想上的突破吧。

提及时间，就不得不说光。对于时间我们由种文艺的说法——时光。可见在人们心中光在时空中是扮演者重要角色的。在爱因斯坦提出光速不变原理之前，即有大批物理学家曾做过实验，来测得光速是否可变，但都没有结论。相对论提出光速是宇宙中速度的极限，引起了人们很大的兴趣，于此同时也破除了很多人穿越时空的幻想。当然这种建立在错误的时空观念之上的幻想本身就没有多大意义。另一方面，霍金认为：即使真的超过光速，也不可能真正穿越时空，时间倒流只是一个假象，超光速事件将引起时间和空间一系列量子力学上的反应，最终使得穿越时空无法实现。当然，也有的科学家对此持不同意见，而且穿越时空的办法并不止超光速一种。至于历史的轨迹问题也在《时间简史》中有过详细的论述④，同样有好几种不同说法，不过总的来说，历史是以随机性即不确定性为主的，并非一切都固定无误。

那么我不禁想问相对论就是对时空的最终解释吗？就目前观测事实来看，相对论确实可以完美解决很多问题，这也是它拥有牢固地位的原因所在。然而，随着人类的进步，我们对宇宙的认识进一步加深，相对论是否会表现出它的局限性？我想答案是肯定的。

对于一种事物或现象，我们需要某种理论来解释它，从而认识它，然而因为观察的角度、方式的不同，我们往往能够用多种理论

同时解释一个现象，就比如说天体间的引力，我们即可以用牛顿力学来解释，也可以用相对论力学来解释，现代，我们都知道牛顿力学是相对论力学在小尺度时空内的近似，也就说，当我们用几个理论都可以解释某种现象时，可能那几个理论中的部分只是其他部分的近似，甚至于它们都只是其它某种有待发现的理论的近似。那么，对于时空的解释，相对论的适用也应该是有范围的。

从哲学这样一个思想科学的角度来说，认识是不断发展的。我们出生在时空的某一点，扮演者无尽时空中短暂的一瞬，有些人倾其一生追求名利，有些人倾其一生追求人生价值，有些人倾其一生追求自然的真谛，但不管怎样，存在即有一定的合理性，每件事物都是宇宙时空的一部分。我们唯有学会思考，才会不朽。

结束语：总之，对于时空的猜测太多太多，已经成形的相对论被大多数人接受，然而还未自成一体的许许多多的理论还在发展之中，每一种猜想都有着其合理性，每一种猜想都体现着宇宙中个体对于时空的感知。对于这神秘的宇宙时空，我们应当做的就是不断的思考，不断的认识，时空无尽，思考长存。

致谢：《时间、空间与四维时空旅行》选修课唐超老师

参考文献：①《文子·自然》②百度百科③《狭义相对论》④《时间简史》