马永山践行终身学习探索新视角里的时空关系

　　为了更好地以浅显且通俗易懂的方式，弘扬科学精神，以终身学习激发全民参与科学探索的兴趣与积极性，特别是激发青少年科学塔索好奇心和想象力。作为一位民间物理学爱好者，南京市高淳博物馆原副馆长、文保所原所长马永山，退休不退学，践行终身学习精神，进行民间科学探索。他就“时间与空间的关系”提出了自己的猜想：位置是空间的本质，运动是时间的本质；力场是时空的根本量度，时间与空间等效。他认为空间有“三维”，时间也有“三维”，但目前人类只“进化”出了感知一维时间的能力。

　　马永山，1981年毕业于江苏省镇江师专物理系，曾为中学物理教师，其少年与青年时代便一直喜好探索“宇宙奥秘”；退休后作为中华诗词学会会员、江苏省餐饮行业协会饮食文化专委会副主席、江苏省食文化研究会副主席、南京市高淳区旅游餐饮协会会长，更是利用其业余时间阅读大量资料进行学习探索，形成了独具特色的“马永山时空猜想”。

　　本文言简意赅的阐述了作者十余年来的理论和实践学习研究心得，表述了其关于时空关系相关概念的独特理解，并尝试运用其“时空猜想”关系去理解相对论、因果律等宏观物理规律以及宇宙大爆炸模型、微观物理量子纠缠等若干物理现象。以大道至简的手法和全新视角，探索宇宙时空的“终极奥秘”。

　　本文并非学术性观点，也定有诸多偏颇，仅作为民间物理爱好者代表作者自己的一些猜想，以作交流、探讨之用，倡导全民科学探索精神；并特别希望以此促进广大青少年对科学探索的兴趣。

　　原文如下：

　　一、时空本质关系猜想

　　（一）时空本质及等效关系

　　时间的本质是运动，空间的本质是位置。位置是对空间本质的表述（一定位置的集合对应宏观质量m）。运动是对时间本质的表述（一定运动的集合对应宏观能量E）。宇宙是所有位置和运动的集合。质量等效于能量，位置等效于运动，空间等效于时间。空间用三维来描述，时间对应也有三个维度。

　　但遗憾人类大脑只进化出了感知一维时间的能力，也就物体在任何时刻，我们只能观察到它向一个方向运动，包括它运动的改变。

　　（二）真实世界与现实世界

　　真实世界，三维空间随三维时间变化；现实世界，三维空间随一维时间变化。现实世界，每一确定的宏观时刻，物体有确定的状态，符合经典物理定律（可观测描述）；真实世界，每一确定宏观时刻，物体有无数状态，兼容量子物理定律（无法观测难以描述）

　　若无法被观察到，则处在三维时间（真实世界）中，一旦被观测到，就坍缩到一维宏观时间（现实世界）中。

　　真实世界究竟是什么样子？位置和运动是在一维时间中的人类语言表达。三维时间中的一切，我们无法准确描述。《金刚经》云，一切有为法，皆如梦幻泡影，如露亦如电，应作如是观。佛曰，不可说，不可说。《心经》中的一大段文字:色即是空，不生不灭，无老死亦无老死尽等等，似乎是最贴切的表述。

　　宇宙中没有绝对静止的物体。运动的绝对性，是时空的真相；没有不运动的位置，也没有离开位置的运动；不变的位置对应的是不变的运动。运动和位置不可分割，构成时空的本体“存在”。时间和空间是“存在”.一体两面的表现。

　　（三）宏观物体的位置状态和运动状态的动量表述

　　物体的位置状态和运动状态由动量P=mv表述。F=dP/dt=dmv/dt=ma牛顿第二定律。

　　力场F与加速度a等效（广义相对论），时间的量度对应运动的改变（加速度），则空间的量度对应位置的改变（力场）。

　　一定位置和运动的集合，使得宏观物体周围空间发生改变，引力场即是其度量。一切力场都是对应着位置和运动的改变度量。所以，时间空间的根本量度乃是力场或加速度。不同的力场中或物体加速度不同，表明其局域时间的流逝不同。

　　每一个物体的运动对应其时间本身，运动的变化对应其局域时间流逝。人们熟悉的宏观时间流逝，是人类大脑对所处位置（地球表面的）力场和加速度的综合反映。

　　（四）宇宙可以被理解

　　宇宙就是存在，但没有客观的描述。不同感知能力的观测者，处在不同的力场中，对世界的描述不同（相由心生）。宇宙可以被理解，三维时间的真实世界，虽然很难被只能感知一维时间的我们实证，但好在人类大脑还进化出了强大的逻辑思辨能力。我相信，随着人类感知能力和科技水准的提升，宇宙的真相终将被越来越多的人理解。

　　上述时空本质，归结起来只是二句:时间的本质是运动，空间的本质是位置。

　　大道至简，在我看来，这就是宇宙时空的终极密码。由此可解释现实世界一切物理现象和物理定律。

　　二、时空本质关系猜想的理论浅析

　　上面阐述了时空本质关系猜想，接下来尝试用时空本质猜想来解释、理解若干现代物理问题。

　　（一）对统一力场、惯性质量和引力质量的理解

　　所有的力场，其本质都是对应物体位置状态和运动状态的改变。

　　F=dP/dt=dmV/dt=ma

　　当物体m较大而a较小时，表现为以m为主导的力场（引力场）；当物体m较小而a很大时，力场就由a主导（微观粒子间的力场即如此）。不难理解，物体的引力质量（m引）等于由一定位置集合成的惯性质量（m惯）与物体由于运动能量集合的等效质量E/c2）之和，即：m引=m惯+E/c2。

　　对于一般宏观物体而言，第二顶可忽略，则有m引=m惯。对于微观粒子的力场，必然是由其运动的改变（比如自旋等）来主导。研究统一场论，或许可以从这个视角试试。

　　（二）对光速不变原理、暗能量和暗物质的理解

　　没有任何力场（F=ma，即m→0，a→0）对应位置运动不改变，而不变的位置（没有静止）对应的是不变的运动，所以：

　　在宇宙的虚空中（假设没有任何力场），则充满着由不变的位置集合而成的“不变的运动的海洋”，电磁波（光）引力波等只是类似其中被我们间接观察到的“涟漪”。

　　这个“不变的运动海洋”若非要用物理术语来描述:空间的任何位置时刻都在向任何方向作光速运动。所谓光速的不变性，乃是时空本质（没有力场，位置和运动保持不变）的体现。这个“不变的运动海洋”集合的庞大能量，我们无法观测到，但是否就对应那个恼人的暗能量呢？其等效质量，是否就对应那个所谓“暗物质”呢？

　　（三）对广义相对论与局域时间的理解

　　一切力场其本质都对应位置或运动的改变。广义相对论用时空的弯曲来描述（是个好法子，形象生动，可惜只针对了引力场，其实所有的力场，换个角度看都是时空的弯曲。）

　　宏现物体的引力场和加速度的不同，表明局域时间的流逝不同。物体所处力场或加速度越大，表明局域时间流逝越快，会产生宏观时钟延迟效应（己被实证）。

　　在一个封闭的强力场的房间中，我们并不会直接感觉到时间流逝的变化，但用携带的宏观尺钟测量光速会变小，即强力场中时钟会延迟。所以，我们能观察到强力场使光弯曲且变慢的现象。比如光通过透明介质的折射和光速变慢，可作如是理解。

　　（四）对大爆炸理论与宏观时间箭头的理解

　　在宇宙大爆炸起始点，所有质量能量聚集一团（状态无法描述，但时空没有奇点概念）。用不确定性原理来表述：在起始点空间力场最大，位置的确定性最好。时间加速度最大，运动的确定性最差。

　　大爆炸的终点结局，必然是加速度趋零，运动的确定性最好，所有位置都作光速运动。力场趋零，位置的确定性最差。但必须说明，能被我们观测描述的唯有当下的宏观宇宙，即有确定状态的现实世界。

　　宇宙膨胀过程中，位置和运动的集合始终不变，对应质量和能量的守恒。宏观宇宙被观测认为在加速膨胀（在我看来一定是加速度递减的膨胀）。由时间的本质可知，大爆炸初始的宇宙加速度非常大，表明初始宇宙时间流逝应是非常之快（是否对应所谓早期暴胀模型）。

　　对宏现宇宙的描述，其实并不存在一条自始至终都均匀流逝的时间线。我们所熟悉的时间概念，乃是人类大脑对现在所处位置的力场和加速度的综合反映。宏观时间的单向性（一维时间箭头），是我们所处的加速度恒为正向的原因。宏现宇宙各向同性，宏观物体位置运动向任何方向改变都一样，比如宇宙膨胀加速度定义为正，虽然随膨胀在减小，但不会减到负。

　　所以地球上人们感知到的时间箭头，也是宇宙加速膨胀在人类大脑中的主观反映。值得一提的是，宇宙大爆炸，只是人类通过对当下宏观宇宙的观察，从而对宇宙历史和宇宙未来的一种合理推演，自圆其说而已。

　　（五）对光的理解

　　光在空间一维的表现是光子。可以直接观察到，但宏观质量不可测，对应位置的确定性最差。保持不变的运动，对应运动的确定性最好。

　　光在空间二维的表现是横波，只能通过干涉等现象间接观测。这就是光的波粒二象性。光在空间三维的表现，合理推测应如一根弹簧管状，管子形成的空间改变，对应电磁场。光在三维时间三维空间中的表现（虽然无法实证但可以理解）:光在空间任何位置时刻向任何方向作螺旋发散运动。

　　也就是说，类似光子的粒子，甚至于所有的物体，在宏观世界（一维时间）中，每一确定的时刻，都有一个确定的状态。但对应真实世界（三维时间）中，则有无数的状态。量子物理试图用叠加态来描述。光的双缝实验，微观粒子的波粒二象性，德布罗意的万物皆波等，还都只是描述它们在二维空间时间的表现罢了。

　　光速的不变性只是在我们的宏观时间中的表现。强力场中，局域时间流逝变快，由于宏观时钟的延迟效应，所测的光速就会变小。

　　（六）薛定谔的猫和量子纠缠的理解

　　三维空间随三维时间变化的真实世界，不能被我们观察到，物体的状态无法确定（量子力学试图用叠加态描述）。一旦被我们观测到，就坍缩到一维时间的现实世界，物体就有了确定的状态。薛定谔的猫在我们无法观测到的箱子里，是处在三维时间中，存在无数状态，（生死）无法确定，一旦打开箱子被我们观察到，则就是在一维时间中了，是生是死状态立马确定。

　　量子纠缠就相当于二只处在三维时间中生死纠缠的薛定谔的猫，当其中一个量子被观测到时，另一个量子自然也被纠缠到一维时间中状态确定了。跟它们宏观相距多远真没有关系，因为三维时间中空间的量度本来就只是力场。

　　我们熟悉的四维时空中的空间量度，AB两点间距离表达s=c△t，因光速c不变，所以s决定于△t即光通过AB两点间的时间测定。从时间的本质而论，处在不同力场中的观测者，把握不同的时间量度，所以跟三维时间中空间量度是力场的表述不矛盾。宏现物体的运动速度表述，同样只处决于观测者时间的测量，与时空的根本量度是力场也并不矛盾。

　　（七）对因果律的理解

　　由于“我们感知到的宏观时间箭头”的不可逆，才有过去现在和未来的区分。但唯有现在的我们可观测，处在一维时间的现实世界中，状态确定。过去和未来都不能被现在的我们所观察，处在三维时间中。我们无法回到过去，过去已成为历史，历史并没有客观的描述，历史只是一个个当下观察的推演表达，历史的意义只在于当下的描述。在三维时间中，并没有“消失“的慨念。过去的一切历史都归结为“因”，决定了我们的现在。而我们现在的一切行为，也将马上成为过去，归结为“因”，在无数可能的未来中确定一个个现在（当下）。这就是我们现实世界与真实世界的关联——“因果”铁律。宏观宇宙包括其中的一切物体，莫不遵守。

　　从因果角度讲，我们所处的现实世界乃是由我们自己所造就的。直接了当讲，没有观测者就没有现实世界，就没有宏观宇宙。

　　人类当然是“存在”的一部分，当人诞生了意识，有了感知能力（所谓睁眼看世界吧），就有了现实世界（人们感知到的真实世界的一部分相），并没有客观的宇宙描述，宇宙只是存在。宏观宇宙的样子是人类的观察描述。宇宙大爆炸的表述是我们通过当下观察推演出的结果。通俗讲，世界的样子乃是我们“看”到的样子。这不同于“人存原理“。简单讲，不同感知能力的观测者，眼中的世界是不一样的呈现，人类感知能力若能提升，所感知的世界就越丰富。

　　三、结语

　　宇宙就是个“存在”，大道至简，简单到这个世界的一切（宇宙时空），只是由位置和运动两样东西构成。位置还等效于运动，是“存在”的一体两面，这倒是像极了数字世界中的0和1。或许这就是——真相！谨以此文致敬老子佛陀维特根斯坦爱因斯坦等人类先哲！希望爱好者，来确认或证伪这个宇宙时空的终极命题，并探讨其对人类生存发展的意义。文中部分内容参考：《时间简史》、《果壳中的宇宙》、《上帝掷骰子吗》等。（文/马永山）

　　（本文作者：马永山，民间物理学爱好者，1981年毕业于镇江师专物理系，曾为中学物理教师；历任南京市高淳区八九十届政协委员、高淳博物馆副馆长、文保所所长、高淳区诗词楹联协会副会长；现为中华诗词学会会员、江苏省餐饮行业协会饮食文化专委会副主席、江苏省食文化研究会副主席、南京市高淳区旅游餐饮协会会长）