相对论中的时空弯曲和时间膨胀

让我们再次回到第一章，在第一章中，我们提出了一个最大的难题，就是时间到底是个什么东西，它的本质到底是什么？这个问题笔者仍然没能回答，但笔者在这里可以提供以下三个线索，以便读者在思考和研究这个问题时方便参考。

（一）在相对论中，时间是可以变的，可大可小、可正可负、可以反向

按照爱因斯坦的观点，时间和空间是伴随物质的诞生而同时产生的，由于宇宙大爆炸产生了物质，同时也产生了时间和空间，空间是物质的外延，时间是物质的持续，并且时间和空间是同一事物的两个方面，它们之间只相差一个换算因子光速c，即S=ct。光速c是一个很大的数字，一个很小的时间数字乘以光速就能得到一个较大的空间数值。在相对论中，爱因斯坦认为是引力使空间发生了弯曲，同时也是引力使时间膨胀了。现在我们把这两个问题反过来思考，如果是引力使空间膨胀了，是否也可以看成是引力使时间弯曲了？按照人们对已有知识的理解，引力只能是使空间收缩而不是膨胀，如果引力（即物质）能使空间膨胀，都就说明同质量的物质间是斥力，这样就可以把它和电、磁之间统一起来了，同性相斥异性相吸，但质量之间的力就不能叫引力而应当叫斥力了，但这又与事实不符。

如果引力能使时间弯曲，那就说明时间可以回到过去，实际上就是承认时间是循环的，而不是一直向前的。这就说明时间是可以反向的。当然如果把这两者结合起来研究，问题将没有这么简单，那将牵涉到非常复杂而高深的数学知识和物理知识，还要等到全新的观察手段来进行验证。

（二）在量子力学中，时间没有规律性，没有客观性只有随意性

第一，时间可以无中生有，也可以凭空消失。因为量子力学已经证实，一个电子和一个正电子相遇便会湮灭，变成一对光子（即一份能量）跑走了，而电子是有静止质量的，光子没有静止质量。这种情况的逆过程也是可以产生的，就是在毫无质量的真空中，由于能量的量子涨落，就是能量时高时低，时大时小，一份适当的能量可以凭空生出一对电子来，生出了电子就是凭空产生了质量，而时空又是伴随质量产生而产生的，所以时间平白无故地产生出来了，也可以平白无故地消失。

第二，量子力学中一个重要的结论是测不准理论，就是时间和能量的乘积要等于一个很少的常数，即ΔE·Δt=h，在量子能量涨落时，也就是能量像波浪一样，一时大，又一时小。当我们选取不同的时间测量时，就会有不同的能量与之相对应，在同一个时刻的两端，选取的时间间隔越大则能量越小，时间越小则能量越大。这样一来，在相同的能量状态下，时间可大可小，可任意变化。这一事实还说明，时间没有任何客观性，也没有任何规律性，它完全是由人的意识来决定的，我们想让它怎么变就怎么变。

（三）在热力学中，时间之箭是一条铁律

在热力学中，时间之箭是一条铁律，只许向前，不许向后，不许反向，只许均匀变化，不许变大，也不许变小

在以上的三个理论中，各自时间观点都是正确的，都能很好地解释各自领域中的自然现象，但放到一起来分析同一个问题却又是矛盾的、互不相容的，甚至是互相对立的。所以对于时间到底是个什么东西，笔者不但没有搞清楚，而且越来越糊涂了。

以下列举几个学生关于时间的讨论，仅供参考。

甲：我想请问乙同学，你同意时间是真实存在的吗？

乙：按照我的简单理解，时间是不会管我们的，它在独自一个人往前走，并且只有一个方向，只是向前，决不向后，我们日子一天一天的这样过，是跟着时间在往前走，如果我今天的任务没有完成，说明我没有走赢时间，是我落后了。

甲：这个说法不正确，你任务没有完成，不能说明你没有走赢时间，不管你干多、干少，干快、干慢，你都和时间是同步的，所谓论时间的说法，实际上是在论任务，而时间是论不来的，时间对任何人都是平等的。现在我再问你，你说时间在走，就是说时间在运动，那么它运动的速度是多少呢？它运动的参照物又是谁呢？

乙：它运动的参照物就是我，我不动，它也在走。

甲：你不动，是指你今天没有走动吗？还是指的别的什么内容。

乙：我不动当然是指我的思维没有动。

甲：这样说来，你讲时间在走，是指时间在相对你的意识在动，这样说来，你的意识就是时间的参照物了。

甲：是的！

乙：我明白了，既然意识是时间的参照物，那就是把意识看成是不动的，于是时间就走了。反过来也成立，如果把时间看作是不动的，就是你的意识在走，时间和意识是互相依存的，互为参照物，所以时间和意识一样，完全是人的脑子想出来的东西，完全没有什么客观的时间存在。看来你只有否定自己的观点后才能自圆其说。(www.xing528.com)

甲：我还问你，时间均匀流逝时的速度是多少？

乙：至于速度是多少，那要通过计算才能知道，

甲：如何计算？

乙：用路程除以时间嘛，不过这路程是多少，时间又是多少，还真不好说。

丙：我也来请教两位同学一个问题，首先，你们承认不承认牛顿和爱因斯坦是两个最伟大的物理学家？

甲/乙：是！

丙：但是他们两个人的观点却完全相反，牛顿认为时间是客观存在的均匀的流逝。爱因斯坦却认为时间可快、可慢，可大、可小，那你们认为谁对呢？

乙：我还是认为牛顿说的有道理，你想想看，不管你在干什么，也不管你在想什么，时间都在那里走，稍不经意，这一天又过去了。

甲：这一天又过去了，不是时间在走，是地球在匀速地转动，所以一天又过去了。

乙：地球在转，就是我们理解的时间在走，所以我们的大脑总觉得时间在匀速流逝，是因为地球的匀速转动给我们大脑造成的印象，所以是运动使我们的大脑感觉到了时间的存在，所以时间是大脑的一种感觉，而根本没有什么客观的时间存在。

丙：爱因斯坦的相对论是非常有名的，是大家所公认的，是在牛顿理论基础上发展起来的，当然爱因斯坦的观点要先进一些，所以我同意时间是变化的，是可大、可小，可快、可慢的。

甲：怎样才能可快、可慢呢？

丙：坐宇宙飞船啊，当你坐上宇宙飞船以接近光速飞行时，1秒钟就变成了1.5秒或1.8秒，如果用等于光速飞行，则时间就停止了，这也说明，是运动在改变时间。

甲：请注意，在这里，你所指的是宇航员和他所坐的飞船上面的时间改变了，他改变的是运动物体的时间，而对于客观存在的真实的时间并没有改变，而飞船和宇航员以外的时间还在均匀地流逝，所以客观时间是真实存在的，是你所不能改变的。爱因斯坦认为的所谓时间在变是指运动时间，而不是客观时间。

丙：看来你的所谓的客观时间，还是指你大脑里所认为的真实存在的时间，是你大脑里主观上想出来的。

乙：这个问题到此结束，我们还是说说量子力学的观点吧。

丙：好，我先说，量子力学是研究微观世界中单个粒子的运动情况。在量子世界中，粒子总在作无规则的热运动，粒子之间总在发生无以计数的碰撞，在杂乱无章的碰撞中，作为能量，它可以由高能量粒子传递给低能量粒子，这叫正相关，符合热力学第二定律，符合时间之箭的说法。但也有一个重要的情况，就是低能量的粒子也可以把一份能量传给具有高能量的粒子，于是高能粒子有了更多的能量，便可以从深阱中逃逸出来，就好像从井底钻出来的一样，这叫隧穿效应，实际上是从井口飞出来的。例如，一个电子在原子核（带正电）周围运转，由于受到电场力的束缚，它不能逃离原子核所形成的势垒陷阱，如果它在与别的电子碰撞时获得了更多的能量，它就可以从这陷阱中逃出去了。这种从别的量子中借得能量，使自己回到高能态，是违反了热力学第二定律的，能量并不是只能自动地从高能物体向低能物体移动。所以，量子力学和热力学也是互相矛盾的。

丁：这正是我所想说的，星系和星系之间是宏观物体，但它们也是由量子组成的，如果我们能把单个的星球当作单个量子，到时候宇宙冷却了，个别的星球也可以从别的星球上借得能量，以恢复自己的高能状态，宇宙不就复活了吗？

乙：如果我们也把量子力学和宏观物体中的热学结合一起来考虑，也许会有新的收获。因为霍金就是这样，把量子力学和黑洞这样的宏观物体放在一起研究，最后取得了不少的成果。这可能也是我们今后努力的方向。