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宇宙学原理(2)

归属:天文科普 2024-08-14 
二、时间本质
  关于时间,牛顿在其《数学原理》中提出的第一个模型,在这个模型中将时间看成是一根单独的线,并且它是一个独立的线,它的过去与未来均不会与空间产生任何联系,也不会被空间中的任何东西影响,即时间从无限的过去流向无限的将来,时间独立于宇宙。 爱因斯坦在他的广义相对论中提出,空间和时间不再是绝对的,不再是事件的固定背景,相反的它们是动态的,宇宙中的物质和能量确定其形状,并且将空间和时间结合起来,构成一个四维空间,并且爱因斯坦本人也存在这样一种偏见,即时间应该是向两方向无限延伸。 然而霍金先生给出了一个独特的证明方法,霍金先生举了一个光锥的例子,由于物质与能量的影响,光锥产生的扭曲,即过去时间的光锥由于扭曲结合到一点,即为大爆炸的奇点,并且引入了虚时间概念。 然而,事实情况是,时间无处不在,时间和空间结合在一起,时间似乎不止是一维,没有空间即不存在时间。同样的,在不同维度的空间中,时间维度还能表达出不同的性状。
  在宇宙中,时间具有物质属性。同样可以理解为,物质属性的时间必定具有能量,它和空间中的其他物质相互作用,产生多维度时空成为了可能。 时间存在空间中,似乎象粒子一样充斥在宇宙空间中,犹如导线中的电子,因为电流而变的有方向性,当熵的变化产生时间方向开始,即时间具备形态和方向两个属性,根据方向性有以下几种情况:
  1、时间方向首先由热力学时间箭头决定,亦即熵随时间而增大,在一个平滑有序的空间中,时间具从过去到未来的属性。热力学是时间方向主因。
  2、根据人择原理,心理性时间箭头,是因为存在诸如我们这样有智慧生命的一种自我感觉的意识存在。
  3、在一个初始宇宙状态下,宇宙不存在着膨胀与缩小的可能性,故宇宙学时间箭头也不存在。当时间不再平滑,所表现出不再是四维时空的时候,时间具何种形态,具何种方向呢?由粒子组成的物质质量确定其形态,熵确定其方向。时间是物质的,时空维度才能表现出如此复杂。
  时间方向由时空维度决定,维度的不同,可以表现在不同时空区域中时间特性,比如:不占空间的时间也即失效的时间;同时在不同维度的空间中,时间表现的属性是不尽相同的。 时间会随着宇宙中的物质和能量引起形状和方向变化;宇宙只存在两种结构,有序和无序,时间在平滑有序状态下,它所表现出来的是,我们所能感觉到的,具方向性和形状的,如心理学箭头和热力学箭头。当时间由于宇宙中强大的物质引力和能量作用,也即处于无序状态,时间和空间会发生扭曲,时间和方向和形态会发生变化,时间会形成维度,甚至是几个维度,时间如水,其形状由容器决定。同时,时间也犹如导线中的电子,电子的运动方向由电流决定,时间无处不在,象充斥在空间中的粒子,随时都有它存在的足迹。这样的时间就是客观存在的事实。因为这个时候时间的方向会因为区域不同而表现不同。因此,时间不是以点的方式作为开端。它只和空间中物质有序和无序程度相关,时间不再是传统概念中的点和线的形态,它充满宇宙空间中与空间合二为一,随时随地与空间物质和能量结合成任何一种时空图像。 这种时间概念,会引申出一个非常理想的宇宙图像,当原始宇宙具备空间时,一旦引入时间概念,时间的方向随空间物质和能量变化而变化,从那一刻起,时间的演化与原始宇宙的物质和能量变化有关,其他所有事件不作为该理论的考虑范围。
  时间和空间同时存在,在一个没有物质存在的空间中,时间具备形态,但不具备方向性,在宇宙的初始状态下,所有时间箭头是失效的。亦即当时间和虚无空间结合在一起时,没有起始和终点。 由于空间中产生了物质,时间就会在所对应的物质区域和能量范围内表现出形态及其方向性,而这些表现是局部的,不影响整个宇宙中时间的多种表现形式,是联贯的统一体,时间在各区间之间不存在必然的联系,时间一旦注入空间的时候,就可以理解为它就具备了在任何区域范围内独立存在,时间在各自不同的区域中,可以随心所欲地表达其各自的方向与形状。 静态空间引入时间是失效的。另外,熵是随时间而增大的,一个熵在最小时引入的时间,即可理解为时间的起点。然而,由于时间,一旦进入空间,它即充满所有空间。因此,时间起点和终点是有空间的性质决定的。 在一个无限的宇宙空间中,宇宙不存在膨胀和收缩。因此,时间只存在两种时间箭头,即第一类,热力学时间箭头——沿着这一时间方向,无序程度或熵总是增加的;第二类,心理学时间箭头,这个方向使我们感觉到时间在不断流逝。
  在宇宙初期,由于“人择原理”心理学的时间箭头,这时也失效,在初始宇宙中只存在热力学时间箭头。 把初始宇宙中第一次由场转变成物质并引入时间概念的那一刻作为宇宙的起源,是具科学道理的。因为无论在这之前发生过何种事件;但这个时刻却始终是宇宙起源的开端;无论怎样论证,结论肯定如此。即使在原始宇宙存在之前已经有过事件发生,而此时的状态必定是多次或一次周期行为的开端。 时间与空间结合产生形状,熵的变化具备方向性,时间在宇宙的不同区域可表现出不同的形态,时间可以平滑而有序,时间可以与空间物质和能量紧紧地扭曲在一起,时间可以形成多维状态;时间是物质的,取之不尽用之不竭,有极强的可塑性。因此,时间和空间及能量之间是一个相互作用相互变化的关系。
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