評析辨證唯物的時(shí)空觀與牛頓時(shí)空觀或相對論時(shí)空觀的關(guān)系

時(shí)間：2023-05-01 08:11:00 論文范文我要投稿

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評析辨證唯物的時(shí)空觀與牛頓時(shí)空觀或相對論時(shí)空觀的關(guān)系摘要：哲學(xué)是關(guān)于自然知識、社會知識和思維知識的概括和總結(jié)，它和各門具體科學(xué)都有著一般和特殊的聯(lián)系。哲學(xué)從總體上提示人與世界的關(guān)系，研究世界的本質(zhì)和普遍規(guī)律；而各門具體科學(xué)只從某一方面、某一領(lǐng)域研究世界的具體規(guī)律。本文通過對辨證唯物的時(shí)空觀、牛頓時(shí)空觀和相對論時(shí)空觀的全面闡述，并將它們進(jìn)行對比，總結(jié)出了它們之間的關(guān)系。

關(guān)鍵字：辯證唯物主義狹義相對論相對論時(shí)空觀牛頓時(shí)空觀

一．辨證唯物時(shí)空觀

辯證唯物主義不僅從哲學(xué)基本問題的高度對世界本質(zhì)做出了科學(xué)的規(guī)定，而且在堅(jiān)持物質(zhì)性的同時(shí)，認(rèn)為物質(zhì)的固有屬性是運(yùn)動(dòng)，時(shí)間和空間是物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的存在形式。馬克思主義的物質(zhì)觀與運(yùn)動(dòng)觀和時(shí)空觀是緊密聯(lián)系在一起的。

物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的持續(xù)性和順序性，它表明一事物和另一事物、一運(yùn)動(dòng)過程和另一運(yùn)動(dòng)過程依次出現(xiàn)的先后順序，一事物存在和一種運(yùn)動(dòng)過程的長短持續(xù)。時(shí)間的特征是一維性或不可逆性，因?yàn)槭挛镒兓鳛檫^程從絕對性的意義上是不可重復(fù)的，永遠(yuǎn)從過去、現(xiàn)在到將來，按照這一個(gè)方向前進(jìn)，通常人們所說的“機(jī)不可失，時(shí)不再來”，就是指出了時(shí)間的一維性�？臻g是運(yùn)動(dòng)著的物質(zhì)廣延和伸張性，任何事物都具有一定的規(guī)模、體積、形態(tài)和位置；多個(gè)事物之間具有前后、左右和上下之間方位上的并存關(guān)系�？臻g的特征是三維的，現(xiàn)實(shí)存在的任何物體都具有長、寬、高。設(shè)想僅有位置而沒有體積的點(diǎn)，只有長度而無寬窄的線和無厚度的面，僅僅是數(shù)學(xué)的科學(xué)抽象，現(xiàn)實(shí)世界中并不存在這樣的點(diǎn)、線、面�，F(xiàn)代物理學(xué)使用的“四維世界”概念，反映著事物存在于一維時(shí)間和三維空間之中。

時(shí)間和空間是運(yùn)動(dòng)著的物質(zhì)的存在形式，同運(yùn)動(dòng)著的物質(zhì)不能分離�！恶R克思恩格斯選集》第3卷中指出“一切存在的基本形式是空間和時(shí)間，時(shí)間以外的存在和空間以外的存在，同樣是非�；恼Q的事情。”這表明運(yùn)動(dòng)著的物質(zhì)不能脫離時(shí)間和空間。同樣，時(shí)間和空間也不能脫離物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)，離開后者，前者就是空洞的抽象，就是純粹的無。一方面，物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的展開就表現(xiàn)為時(shí)間和空間的形式。物質(zhì)運(yùn)動(dòng)總有一個(gè)運(yùn)動(dòng)過程，要經(jīng)歷一定的時(shí)間，否則其速度就是無限的�？茖W(xué)實(shí)踐告訴我們，即使具有最大速度的光，也不過每秒30萬公里，所以脫離時(shí)間的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)是不可能的。同樣，物質(zhì)運(yùn)動(dòng)也離不開空間，任何物體都具有體積，處于一定的位置，就是微觀粒子，也有其微小的直徑。這足以說明物質(zhì)運(yùn)動(dòng)也離不開空間。另一方面，時(shí)間和空間離不開運(yùn)動(dòng)著的物質(zhì)。時(shí)間是靠物質(zhì)在空間中的運(yùn)動(dòng)來度量的。年、月、日等時(shí)間單位，是靠天體在空間中的運(yùn)動(dòng)來加以確定的。同樣，空間也是以物質(zhì)在時(shí)間上的運(yùn)動(dòng)來衡量的。現(xiàn)代科學(xué)對空間更精確的測量使用激光測長觀測儀，其尺度可達(dá)到0.1微米之內(nèi)。脫離物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)，時(shí)間和空間就是只能在頭腦中存在的空洞的觀念。

時(shí)間和空間是運(yùn)動(dòng)著的物質(zhì)的存在形式，與運(yùn)動(dòng)著的物質(zhì)不可分離，而運(yùn)動(dòng)著的物質(zhì)是客觀的，所以作為其存在形式的時(shí)間和空間也是客觀的。但是，時(shí)間性和空間的客觀性不是從它們與物質(zhì)脫離的意義上，相反，正是從它們作為物質(zhì)存在形式的意義上去理解的。堅(jiān)持時(shí)間和空間的客觀性�？档抡J(rèn)為，時(shí)間和空間是人類戌直觀中的先天形式，人通過它感知事物，給予事物以時(shí)間和空間，客觀唯心主義者黑格爾不但認(rèn)為時(shí)間和空間是絕對觀念的產(chǎn)物，而且割裂兩者，提出絕對觀念外化為

自然界，出現(xiàn)了空間，只有絕對觀念達(dá)到精神階段，才有了時(shí)間。形而上學(xué)唯物主義，從另一個(gè)極端歪曲地理解時(shí)空的客觀性。如牛頓的時(shí)空觀，把時(shí)間和空間同運(yùn)動(dòng)著的物質(zhì)割裂開來，認(rèn)為時(shí)間與物質(zhì)運(yùn)動(dòng)無關(guān)，它絕對均勻地流逝著；空間是脫離物質(zhì)的純粹空虛的框子。堅(jiān)持時(shí)空的客觀性，就必須反對唯心主義，又批判形而上學(xué)。

承認(rèn)時(shí)間和空間的客觀性，就意味著承認(rèn)時(shí)間和空間的絕對性。因?yàn)闀r(shí)空的絕對性是指它們作為運(yùn)動(dòng)著的物質(zhì)的存方式，其客觀實(shí)在性是不變的、無條件的，當(dāng)然是絕對的。而時(shí)間和空間的相對性首先是指它們的具體特性是隨物質(zhì)形態(tài)、特性的變化而變化的。其次，人們的時(shí)空觀念是承著認(rèn)識的發(fā)展而不斷深化的。上述理由都是指可變性、有條件性，即相對性�，F(xiàn)代科學(xué)成就，特別是非歐幾何和相對論，不僅證明了時(shí)間和空間的客觀性，而且深刻地提示了時(shí)間、空間同物質(zhì)的聯(lián)系，時(shí)間和空間是絕對性和相對性的統(tǒng)一。時(shí)間和空間的絕對性和相對性統(tǒng)一，還表現(xiàn)在它們是無限性和有限性的統(tǒng)一。時(shí)間的無限性是指物質(zhì)世界的一維持續(xù)無始無終，運(yùn)動(dòng)著的物質(zhì)不能創(chuàng)造，也不能消滅�？臻g無限性是指物質(zhì)世界三維無論延伸向何處，都不會有盡頭。科學(xué)事實(shí)一再表明，宇觀世界至大無外，微觀世界至小無內(nèi)。時(shí)間的有限性是指每一具體事物之存在和發(fā)展過程都是有始有終的�？臻g的有限性是指每一具體的事物總是有限的規(guī)模，處于特定的位置。時(shí)空的有限性和無限性的辯證統(tǒng)一表現(xiàn)在兩者相互依存、包含和貫通。無數(shù)有限的時(shí)空的總和，構(gòu)成整個(gè)宇宙無限的時(shí)空，而無限的時(shí)空既能通過有限的時(shí)空把自己表現(xiàn)出來，又把無數(shù)的有限包含于自身當(dāng)中。有限時(shí)空是不僅具體事物有著無限的層次結(jié)構(gòu)，而且有限事物由于自身包含著的否定因素會使之辨證轉(zhuǎn)化，從而超越有限趨向無限。有限是有條件的、暫時(shí)的，因而是相對的；無限是無條件的、永恒的，因而是絕對的。時(shí)空的有限性和無限性就是這樣既有相互排斥又相互貫通。

二．牛頓時(shí)空觀中的絕對與相對

在《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》一書中，牛頓寫道：“絕對空間，就其本性來說，與任何外在的情況無關(guān)，始終保持著相似和不變�！薄敖^對的、純粹的數(shù)學(xué)的時(shí)間，就其本身和本性來說，均勻地流逝而與任何外在的情況無關(guān)。”總之，在牛頓的時(shí)空觀中，空間、時(shí)間和“外在的情況”這三者都是相互獨(dú)立的，無關(guān)的，空間的延伸和時(shí)間的流逝都是絕對的。在這種意義上可以說，在牛頓的體系中仍然含有亞里士多德式的絕對。把“空間”設(shè)想成物體作機(jī)械運(yùn)動(dòng)的舞臺和背景，是一種十分自然的抽象。我們在日常生活中有這樣的經(jīng)驗(yàn)：在一個(gè)箱子中可以放進(jìn)一定數(shù)量的東西。這是箱子的一種性質(zhì)。可以叫做箱子的容積，也就是箱子的空間。這個(gè)容積大小或空間大小是與箱子里放什么東西（以及放不放東西）沒有關(guān)系的。在賣箱子的商店里，總是要標(biāo)出26?20?10等等尺寸，之所以能這樣標(biāo)出，就是以容積是箱子的不受“外在的情況”影響的本性這一點(diǎn)為依據(jù)的。進(jìn)一步我們設(shè)想箱子無限地?cái)U(kuò)大，這就得到了一個(gè)與任何特殊的物質(zhì)無關(guān)的、絕對的空間。它就是牛頓的絕對空間。牛頓是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)論者，他不能容忍在他的體系中存在先驗(yàn)的觀念。他認(rèn)為：物理的實(shí)在必須是能被感知的。那么，如何來感知他所規(guī)定的“絕對空間”呢？牛頓設(shè)計(jì)了一個(gè)理想實(shí)驗(yàn)，用來判斷哪些運(yùn)動(dòng)是相對于絕對空間的絕對運(yùn)動(dòng)。這就是著名的水桶實(shí)驗(yàn)。若有一桶水，讓它做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。開始時(shí)桶壁旋轉(zhuǎn)而水不運(yùn)動(dòng)，水與桶壁之間雖有相對運(yùn)動(dòng)，但水面卻和靜止時(shí)是一樣的，是一個(gè)平面。以后水逐漸被桶壁帶動(dòng)并且和

桶壁一起旋轉(zhuǎn)，此時(shí)雖然水與桶壁之間并沒有相對運(yùn)動(dòng)，但水面呈凹形，桶邊的水面略高，中間略低。因此，即使在水與桶沒有相對運(yùn)動(dòng)的情況下。我們也可以判斷出水桶體系究竟有沒有相對于絕對空間的轉(zhuǎn)動(dòng)。這個(gè)判據(jù)是：若水面平坦，則無絕對運(yùn)動(dòng)，若水面呈凹形，則有絕對的轉(zhuǎn)動(dòng)。這就是牛頓提出的判別法。到這里，牛頓的體系似乎已經(jīng)很嚴(yán)整了。然而事情并非如此。

在牛頓的力學(xué)定律（包括慣性定律）的表達(dá)里沒有明確指明，所謂“靜止”、“勻速直線運(yùn)動(dòng)”和“運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變”是對什么參考物體而言的．在牛頓力學(xué)中“力”是物體間的相互作用，這是與參考物體無關(guān)的，然而運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及其改變則與參考物體有密切關(guān)系．牛頓完全了解自己理論中存在的這一薄弱環(huán)節(jié)，他的解決辦法是引入一個(gè)客觀標(biāo)準(zhǔn)——絕對空間，用以判斷各物體是處于靜止、勻速運(yùn)動(dòng)，還是加速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)．牛頓承認(rèn)，區(qū)分特定物體的絕對運(yùn)動(dòng)（即相對于絕對空間的運(yùn)動(dòng)）和相對運(yùn)動(dòng)，也非易事．不過，他還是提出了判據(jù)．譬如，用繩子將兩個(gè)球系在一起，讓它們保持在一定距離上，繞共同的質(zhì)心旋轉(zhuǎn)，從繩子的張力可以得知其絕對運(yùn)動(dòng)角速度的大�。�

絕對空間在哪里？牛頓曾經(jīng)設(shè)想，在恒星所在的遙遠(yuǎn)的地方，或許在它們之外更遙遠(yuǎn)的地方．他提出假設(shè)，宇宙的中心是不動(dòng)的，這就是他所想象的絕對空間．從現(xiàn)今的觀點(diǎn)來看，牛頓的絕對時(shí)空觀是不對的．不過，牛頓當(dāng)時(shí)清楚地意識到，要想給慣性原理以一個(gè)確切的意義，那就必須把空間作為獨(dú)立于物體慣性行為之外的原因引進(jìn)來．愛因斯坦認(rèn)為，牛頓引入絕對空間，對于建立地的力學(xué)體系是必要的，這是在那個(gè)時(shí)代“一位具有最高思維能力和創(chuàng)造力的人所能發(fā)現(xiàn)的唯一道路”．

三．相對論的時(shí)空觀

相對論分為廣義相對論和狹義相對論。

（一）狹義相對論及其時(shí)空觀：

狹義相對論所根據(jù)的是兩條原理：相對性原理和光速不變原理。愛因斯坦解決問題的出發(fā)點(diǎn)，是他堅(jiān)信相對性原理。伽利略最早闡明過相對性原理的思想，但他沒有對時(shí)間和空間給出過明確的定義。牛頓建立力學(xué)體系時(shí)也講了相對性思想，但又定義了絕對空間、絕對時(shí)間和絕對運(yùn)動(dòng)，在這個(gè)問題上他是矛盾的。而愛因斯坦大大發(fā)展了相對性原理，在他看來，根本不存在絕對靜止的空間，同樣不存在絕對同一的時(shí)間，所有時(shí)間和空間都是和運(yùn)動(dòng)的物體聯(lián)系在一起的。對于任何一個(gè)參照系和坐標(biāo)系，都只有屬于這個(gè)參照系和坐標(biāo)系的空間和時(shí)間。對于一切慣性系，運(yùn)用該參照系的空間和時(shí)間所表達(dá)的物理規(guī)律，它們的形式都是相同的，這就是相對性原理，嚴(yán)格地說是狹義的相對性原理。在這篇文章中，愛因斯坦沒有多討論將光速不變作為基本原理的根據(jù)，他提出光速不變是一個(gè)大膽的假設(shè)，是從電磁理論和相對性原理的要求而提出來的。這篇文章是愛因斯坦多年來思考以太與電動(dòng)力學(xué)問題的結(jié)果，他從同時(shí)的相對性這一點(diǎn)作為突破口，建立了全新的時(shí)間和空間理論，并在新的時(shí)空理論基礎(chǔ)上給動(dòng)體的電動(dòng)力學(xué)以完整的形式，以太不再是必要的，以太漂流是不存在的。

（1）狹義相對論時(shí)空觀要點(diǎn)及來源：

①同時(shí)的相對性：由Δt=γ(Δt’+vΔx’/c2)，Δt’=0時(shí)，一般Δt≠0。稱x’/c2為同時(shí)性因子。

②運(yùn)動(dòng)的長度縮短：由Δx=Δx’/γ+vΔt，因測量運(yùn)動(dòng)的長度時(shí)必須Δt=0，則Δx=Δx’/γ

≤Δx’。

③運(yùn)動(dòng)的鐘變慢：由Δt=γ(Δt’+vΔx’/c2)，因運(yùn)動(dòng)的鐘在自己的參照系中Δx’=0，則Δt=γΔt’≥Δt’。

（2）狹義相對論時(shí)空觀的具體分析：

1、同時(shí)的相對性

愛因斯坦認(rèn)為：凡是與時(shí)間有關(guān)的一切判斷，總是和“同時(shí)”這個(gè)概念相聯(lián)系的。按相對論的說法，在某個(gè)慣性系中同時(shí)發(fā)生的兩個(gè)事件，在另一相對它的運(yùn)動(dòng)的慣性系中，并不一定同時(shí)發(fā)生。這一結(jié)論叫做同時(shí)的相對性。例如有兩個(gè)閃電正好擊中一列向東行使的列車的車頭和車尾（對地面上的觀察都而言），而位于列車中間的旅客則是不是同時(shí)看到兩個(gè)閃電的呢？

該問題其實(shí)告訴我們，Δt＝０，Δx≠０。則選擇洛侖茲變換： t’= t－v x/c2 →Δt’=γ(Δt－vΔx/c2)＝－vγΔx/c2。顯然因Δx=x2-x1>0，則Δt’=t2-t1<0。即先看到車頭處閃電。舉一個(gè)通俗的例子，如果我們軍訓(xùn)，把指揮官下令臥倒，在地面上的人看到是同時(shí)戰(zhàn)士是臥倒的，但在高速飛機(jī)上的乘客卻看到不是同時(shí)臥倒的（忽略具體細(xì)節(jié)）。

2、長度收縮：

長度收縮有時(shí)被稱作洛倫茨（Lorentz）或洛倫茨－弗里茨格拉德（FritzGerald）收縮。在愛因斯坦之前,洛倫茨和弗里茨格拉德就求出了用來描述（長度）收縮的數(shù)學(xué)公式。但愛因斯坦意識到了它的重大意義并將其植入完整的相對論中。這個(gè)原理是：參照系中運(yùn)動(dòng)物體的長度比其靜止時(shí)的長度要短。那么是不是運(yùn)動(dòng)的人看起來就瘦些呢？用相對論的觀點(diǎn)看的確這樣。但定量分析就知道，人的運(yùn)動(dòng)速度太小，不能產(chǎn)生觀察效果。這就是一般的經(jīng)驗(yàn)不能接受相對論時(shí)空觀的道理。另外，其實(shí)運(yùn)動(dòng)的長度是很難測量的，也是經(jīng)驗(yàn)沒有的。

3、時(shí)間膨脹：

運(yùn)動(dòng)的鐘比靜止的鐘走的慢，稱為時(shí)間膨脹。

最著名的關(guān)于時(shí)間膨脹的假說通常被成為雙生子佯謬。假設(shè)有一對雙胞胎哈瑞和瑪麗，瑪麗登上一艘快速飛離地球的飛船（為了使效果明顯，飛船必須以接近光速運(yùn)動(dòng)），并且很快就返回來。我們可以將兩個(gè)人的身體視為一架用年齡計(jì)算時(shí)間流逝的鐘。因?yàn)楝旣愡\(yùn)動(dòng)得很快，因此她的“鐘”比哈瑞的“鐘”走得慢。結(jié)果是，當(dāng)瑪麗返回地球的時(shí)候，她將比哈瑞更年輕。年輕多少要看她以多快的速度走了多遠(yuǎn)。時(shí)間膨脹并非是個(gè)瘋狂的想法，它已經(jīng)為實(shí)驗(yàn)所證實(shí)。最好的例子涉及到一種稱為"介子"的亞原子粒子。一個(gè)介子衰變需要多少時(shí)間已經(jīng)被非常精確地測量過。無論怎樣，已經(jīng)觀測到一個(gè)以接近光速運(yùn)動(dòng)的介子比一個(gè)靜止或緩慢運(yùn)動(dòng)的介子的壽命要長。這就是相對論效應(yīng)。從運(yùn)動(dòng)的介子自身來看，它并沒有存在更長的時(shí)間。這是因?yàn)閺乃陨淼慕嵌瓤此庆o止的；只有從相對于實(shí)驗(yàn)室的角度看該介子，我們才會發(fā)現(xiàn)其壽命被“延長”或“縮短”了。

（二）廣義相對論時(shí)空觀

愛因斯坦提出“等效原理”，即引力和慣性力是等效的。這一原理建立在引力質(zhì)量與慣性質(zhì)量的等價(jià)性上(目前實(shí)驗(yàn)證實(shí),在10~12的精確度范圍內(nèi),仍沒有看到引力質(zhì)量與慣性質(zhì)量的差別)。根據(jù)等效原理，愛因斯坦把狹義相對性原理推廣為廣義相對性原理，即物理定律的形式在一切參考系都是不變的。物體的運(yùn)動(dòng)方程即該參考

系中的測地線方程。測地線方程與物體自身故有性質(zhì)無第一文庫網(wǎng)關(guān)，只取決于時(shí)空局域幾何性質(zhì)。而引力正是時(shí)空局域幾何性質(zhì)的表現(xiàn)。物質(zhì)質(zhì)量的存在會造成時(shí)空的彎曲，在彎曲的時(shí)空中，物體仍然順著最短距離進(jìn)行運(yùn)動(dòng)(即沿著測地線運(yùn)動(dòng)——在歐氏空間中即是直線運(yùn)動(dòng))，如地球在太陽造成的彎曲時(shí)空中的測地線運(yùn)動(dòng)，實(shí)際是繞著太陽轉(zhuǎn)，造成引力作用效應(yīng)。正如在彎曲的地球表面上，如果以直線運(yùn)動(dòng)，實(shí)際是繞著地球表面的大圓走。

四．牛頓時(shí)空觀與相對論時(shí)空觀

牛頓和愛因斯坦是人類歷史上最偉大的兩位物理學(xué)家。從他們提出的理論可以看出：他們的差別不僅僅是在方程、公式、定律和理論體系的差別，更重要的是在時(shí)空觀上的差別，也就是對一個(gè)終極問題——未來究竟是否已被注定——的回答的不同。

狹義相對論，是只限于討論慣性系情況的相對論。牛頓時(shí)空觀認(rèn)為空間是平直的、各向同性的和各點(diǎn)同性的的三維空間，時(shí)間是獨(dú)立于空間的單獨(dú)一維（因而也是絕對的）。狹義相對論認(rèn)為空間和時(shí)間并不相互獨(dú)立，而是一個(gè)統(tǒng)一的四維時(shí)空整體，并不存在絕對的空間和時(shí)間。在狹義相對論中，整個(gè)時(shí)空仍然是平直的、各向同性的和各點(diǎn)同性的，這是一種對應(yīng)于“全局慣性系”的理想狀況。狹義相對論將真空中光速為常數(shù)作為基本假設(shè)，結(jié)合狹義相對性原理和上述時(shí)空的性質(zhì)可以推出洛侖茲變換。

牛頓的基本觀點(diǎn)是宇宙中各處時(shí)間以相等的速率逝去，未來任何一點(diǎn)在任何時(shí)刻的狀態(tài)都從一開始就被確定下來了。這雖然帶有宗教宿命論的色彩，但聽上去還是頗自然的事情。愛因斯坦重新解讀了這種看似無懈可擊的時(shí)空觀，他認(rèn)為時(shí)間是可快可慢的，這取決于你的速度，如果你的速度足夠快，那么就有可能穿越時(shí)空到達(dá)未來。這聽上去雖然是荒誕、令人難以置信的，但已被無數(shù)實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)象證明是正確的。在宇宙空間站上生活了700多天的俄羅斯飛行員，當(dāng)他回到地球上時(shí)，他的表針系統(tǒng)要比地球上快1/50秒，也就是說他進(jìn)入了1/50秒后的未來世界。雖然這點(diǎn)時(shí)間可能微不足道，但如果人類能造出接近光速的飛行器時(shí)，那么這種時(shí)空現(xiàn)象就會有相當(dāng)可觀的影響了。

相對論時(shí)空觀與牛頓時(shí)空觀的比較如下：

（1）狹義相對論否定了牛頓力學(xué)的絕對時(shí)空觀。

過去的物理學(xué)都是以牛頓力學(xué)為理論基礎(chǔ)。牛頓時(shí)空觀的基本思想是：

1）時(shí)間是均勻的，時(shí)間間隔是絕對的，即 Δt ＝ Δt’；

2）空間是各向同性的，長度是絕對的，即 ΔL ＝ ΔL’；

3）時(shí)間和空間是相互獨(dú)立的，彼此之間沒有任何直接聯(lián)系。

似乎宇宙間存在著一個(gè)永遠(yuǎn)走動(dòng)的大鐘，在任何情況下，它的速率永遠(yuǎn)都是相同的，世界上的一切運(yùn)動(dòng)在時(shí)間上都是以它為度量的標(biāo)準(zhǔn)。Galileo變換正是經(jīng)典時(shí)空觀的集中體現(xiàn)。

狹義相對論否定了經(jīng)典力學(xué)的時(shí)空觀，建立了相對論的時(shí)空觀，內(nèi)容包括：

1）時(shí)間不是絕對不變的，而是具有相對性，時(shí)間間隔的度量與參照系的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)；

2）空間不是絕對不變的，也是具有相對性，空間間隔的度量是與參照系的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)；

系中的測地線方程。測地線方程與物體自身故有性質(zhì)無關(guān)，只取決于時(shí)空局域幾何性質(zhì)。而引力正是時(shí)空局域幾何性質(zhì)的表現(xiàn)。物質(zhì)質(zhì)量的存在會造成時(shí)空的彎曲，在彎曲的時(shí)空中，物體仍然順著最短距離進(jìn)行運(yùn)動(dòng)(即沿著測地線運(yùn)動(dòng)——在歐氏空間中即是直線運(yùn)動(dòng))，如地球在太陽造成的彎曲時(shí)空中的測地線運(yùn)動(dòng)，實(shí)際是繞著太陽轉(zhuǎn)，造成引力作用效應(yīng)。正如在彎曲的地球表面上，如果以直線運(yùn)動(dòng)，實(shí)際是繞著地球表面的大圓走。

四．牛頓時(shí)空觀與相對論時(shí)空觀

相對論時(shí)空觀與牛頓時(shí)空觀的比較如下：

（1）狹義相對論否定了牛頓力學(xué)的絕對時(shí)空觀。

過去的物理學(xué)都是以牛頓力學(xué)為理論基礎(chǔ)。牛頓時(shí)空觀的基本思想是：

1）時(shí)間是均勻的，時(shí)間間隔是絕對的，即 Δt ＝ Δt’；

2）空間是各向同性的，長度是絕對的，即 ΔL ＝ ΔL’；

3）時(shí)間和空間是相互獨(dú)立的，彼此之間沒有任何直接聯(lián)系。

狹義相對論否定了經(jīng)典力學(xué)的時(shí)空觀，建立了相對論的時(shí)空觀，內(nèi)容包括：

1）時(shí)間不是絕對不變的，而是具有相對性，時(shí)間間隔的度量與參照系的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)；

2）空間不是絕對不變的，也是具有相對性，空間間隔的度量是與參照系的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)；

3）時(shí)間與空間有著密切的聯(lián)系，孤立的時(shí)間和孤立的空間都是不存在的。 Lorentz變換是相對論時(shí)空觀的具體體現(xiàn)。

廣義相對論的建立，近一步揭示出時(shí)空與運(yùn)動(dòng)著的物質(zhì)是密不可分的，不存在脫離物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的絕對時(shí)間和絕對空間，換句話說，拋開物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)談時(shí)間和空間是沒有意義的。

（2）狹義相對論否定了牛頓力學(xué)中物體質(zhì)量絕對不變的觀點(diǎn)。

宏觀物體在低速運(yùn)動(dòng)的情況下，物體的質(zhì)量視為不變的；而當(dāng)物體的運(yùn)動(dòng)速度可與光速相比擬時(shí)，狹義相對論明確指出：物體的質(zhì)量不再為常量，而是隨著物體的運(yùn)動(dòng)發(fā)生變化的。即當(dāng)物體高速運(yùn)動(dòng)的時(shí)候,其質(zhì)量會隨物體運(yùn)動(dòng)速度的增大而增加，質(zhì)速關(guān)系式清楚地揭示了這一變化關(guān)系。

(3)狹義相對論否定了牛頓力學(xué)中質(zhì)量與能量互不相關(guān)的思想。

牛頓力學(xué)認(rèn)為質(zhì)量與能量是兩個(gè)意義完全不同的物理量，彼此之間互不相關(guān)；而狹義相對論則認(rèn)為質(zhì)量與能量之間有著密切的關(guān)系，質(zhì)能表達(dá)式便是很好的體現(xiàn)。而質(zhì)能關(guān)系的建立，為新能源的開發(fā)提供了理論依據(jù)。裂變反應(yīng)能和聚變反應(yīng)能的利用，便是典型的事例。

（4）相對論與量子理論相結(jié)合，已建立起諸多的新興學(xué)科、交叉學(xué)科和邊緣學(xué)科。相對論量子力學(xué)、量子場論是相對論和量子理論相結(jié)合最具代表性的產(chǎn)物。其中量子電磁場理論已是當(dāng)今世界相當(dāng)精確的理論，理論預(yù)測與實(shí)驗(yàn)結(jié)果高度符合，很難想像在低能區(qū)相對論與量子力學(xué)之間存在著什么矛盾；在極高的普朗克能區(qū)，兩者尚需進(jìn)一步發(fā)展，其結(jié)果將會統(tǒng)一在新的理論之中。

（5）狹義相對論在狹義相對性原理的基礎(chǔ)上統(tǒng)一了牛頓力學(xué)和麥克斯韋電動(dòng)力學(xué)兩個(gè)體系，指出它們都服從狹義相對性原理，都是對洛倫茲變換協(xié)變的，牛頓力學(xué)只不過是物體在低速運(yùn)動(dòng)下很好的近似規(guī)律。

（6）廣義相對論在廣義協(xié)變的基礎(chǔ)上，通過等效原理，建立了局域慣性長與普遍參照系數(shù)之間的關(guān)系，得到了所有物理規(guī)律的廣義協(xié)變形式，并建立了廣義協(xié)變的引力理論，而牛頓引力理論只是它的一級近似。這就從根本上解決了以前物理學(xué)只限于慣性系數(shù)的問題，從邏輯上得到了合理的安排。相對論嚴(yán)格地考察了時(shí)間、空間、物質(zhì)和運(yùn)動(dòng)這些物理學(xué)的基本概念，給出了科學(xué)而系統(tǒng)的時(shí)空觀和物質(zhì)觀，從而使物理學(xué)在邏輯上成為完美的科學(xué)體系。

五．辨證唯物時(shí)空觀與相對論時(shí)空觀

相對論的創(chuàng)立，導(dǎo)致了人類時(shí)空觀的一次重大變革，它將伽利略和牛頓以來的動(dòng)力學(xué)時(shí)空觀（絕對時(shí)空觀）發(fā)展到了相對論時(shí)空觀。

相對論時(shí)空觀在物理學(xué)上有重大意義，它的建立突破了牛頓時(shí)空觀的舊框框，正如愛因斯坦所說：“相對論的興起是由于實(shí)際需要，是由于舊理論中嚴(yán)重和深刻的矛盾已經(jīng)無法回避了。新理論的力量在于僅用幾個(gè)非常令人信服的假定，就一致而簡單地解決了所有這些困難??舊力學(xué)（指牛頓力學(xué)）只能對低速運(yùn)動(dòng)有效，從而成為新力學(xué)的極限情形�！�

絕對時(shí)空觀認(rèn)為，時(shí)間和空間與物質(zhì)的存在及物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是沒有聯(lián)系的，時(shí)間和空間也是互不相關(guān)的。

相對論的建立，使人們在時(shí)空問題上耳目一新。相對論時(shí)空觀指出，時(shí)間和空間與物質(zhì)是密切聯(lián)系的，它們與物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)，與物質(zhì)本身的分布也有關(guān)，并

且時(shí)間和空間之間也是相互依賴的，這樣在時(shí)空問題上，人們的認(rèn)識產(chǎn)生了一個(gè)大飛躍。

在研究中，我發(fā)現(xiàn)，其實(shí)在哲學(xué)中也有與絕對時(shí)空觀和相對論時(shí)空觀相對應(yīng)的觀點(diǎn)：絕對時(shí)空觀把時(shí)間和空間同物質(zhì)運(yùn)動(dòng)分割開來，這是形而上學(xué)的觀點(diǎn)；相對論時(shí)空觀認(rèn)為時(shí)間和空間是運(yùn)動(dòng)著的物質(zhì)的存在形式，它肯定了它們同運(yùn)動(dòng)著的物質(zhì)有著不可分割的聯(lián)系，而這恰恰正符合哲學(xué)上辯證唯物主義的觀點(diǎn)。歷史已經(jīng)證明，辯證唯物主義觀才是真正科學(xué)的、完整的、符合自然規(guī)律的，正像相對論時(shí)空觀最終取代了片面的絕對時(shí)空觀。

（一）時(shí)間和空間的相對性

假定有人問我們，兩個(gè)現(xiàn)象是否真正同時(shí)發(fā)生而不涉及任何出于某種狀態(tài)的參考系，那么，這樣的問題就像并不涉及任何觀察點(diǎn)而問兩顆行星是否真正處于一條直線上一樣毫無意義。事實(shí)是這樣的：同時(shí)性不僅決定于兩個(gè)現(xiàn)象，而且決定于觀察這兩個(gè)現(xiàn)象時(shí)所處的參考系。就像兩顆行星是否處于同一直線上，不僅決定于它們的方位，而且決定于觀察它們的點(diǎn)。

在相對論創(chuàng)立之前，絕對的時(shí)空觀在物理學(xué)中占著統(tǒng)治地位。在時(shí)間方面，絕對時(shí)空觀認(rèn)為：時(shí)間的量度與參考系的運(yùn)動(dòng)無關(guān)，也就是存在著與參考系無關(guān)的絕對時(shí)間。在空間方面，認(rèn)為空間的量度同參照系的運(yùn)動(dòng)無關(guān)，也就是存在著同參照系無關(guān)的絕對空間。

但是，我們發(fā)現(xiàn)，時(shí)間和空間一樣也是相對的，而不是絕對的。

其實(shí)，我們很難定義什么是時(shí)間。但是我們可以運(yùn)用哲學(xué)的思維，知道什么不是時(shí)間，在什么條件下，時(shí)間的概念將會失去意義。第一，如果空間中的一切存在物停止位置的相對移動(dòng)。也就是說，水不再流，鳥不再飛，風(fēng)不再吹??等等。第二，如果一切存在停止自身對自身的變化。就是說，一切植物、動(dòng)物不再生長，巖石不再衰變，原子不再分裂??等等。試問，如果這兩種情況發(fā)生，也就是說，如果一切運(yùn)動(dòng)都被停止、取消，那么時(shí)間的概念是否還仍具有意義？如果沒有運(yùn)動(dòng)，如果沒有變化，時(shí)間的概念是否還仍然存在？顯然，在這種條件下，時(shí)間的概念是沒有意義的。這就表明，時(shí)間與動(dòng)、與變的過程相統(tǒng)一。實(shí)際上，“空間是存在物的現(xiàn)時(shí)存在的抽象，而時(shí)間則是動(dòng)與變的進(jìn)程（累積的、遞進(jìn)的）的抽象。”

所以，在“同一時(shí)間”這一概念，正與“在同一地點(diǎn)”一樣，都是沒有意義的概念。這就是說，必須對一個(gè)特定的參照系來論述時(shí)間或者空間。

我發(fā)現(xiàn)，以上觀點(diǎn)正好可以用辯證唯物主義的一個(gè)論述來概括：時(shí)間和空間是物質(zhì)運(yùn)動(dòng)存在的形式。

唯物論認(rèn)為世界統(tǒng)一于物質(zhì)。辯證唯物論進(jìn)一步認(rèn)為，物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)是物質(zhì)自身的屬性。那么，也就是說，物質(zhì)和物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)是萬事萬物的基礎(chǔ)和決定性因素，于是時(shí)間和空間作為構(gòu)成這個(gè)世界的兩個(gè)因素，就必然要服從于物質(zhì)和物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)。而愛因斯坦的理論正好對此進(jìn)行了驗(yàn)證。

（二）速度有其極限

第二次世界大戰(zhàn)前，飛機(jī)的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于聲速。今天，超音速飛機(jī)早已出現(xiàn)。無線電波以光的速度傳播。那么，我們能否創(chuàng)造出“超光速”電訊設(shè)施來傳遞信息呢？現(xiàn)在看來，這是根本不可能的。

假如能夠用無限大的速度傳遞信息，那么我們就能夠建立這樣的一種理論：任

何兩個(gè)時(shí)間的同時(shí)性是絕對的。

如果關(guān)于第一個(gè)事件的信息與關(guān)于第二個(gè)事件的信息同時(shí)到達(dá)，我們可以說，這兩個(gè)事件發(fā)生在同一時(shí)刻。這樣，兩個(gè)事件的同時(shí)性這一概念，就變成絕對的，而不考慮與這一結(jié)論有關(guān)的參照系的運(yùn)動(dòng)情況如何。

但是，正如上文中所提到的，實(shí)驗(yàn)證明時(shí)間的絕對性是不可能的。由此，我們得出結(jié)論：信息的傳遞不可能是瞬時(shí)的。從空間一點(diǎn)傳到另一點(diǎn)的信息傳遞速度，不可能大于某一極值，該極值即為速度的極限。這一速度極限等于光速。

相對論表明，最高速度的存在決定于物質(zhì)的內(nèi)在本質(zhì)。假定說，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，可使我們得到比光速更大的速度，這就像下面的說法一樣荒唐可笑：在地球表面兩萬公里以外的地方并不存在任何點(diǎn)，但是如果有人竟希望有朝一日當(dāng)?shù)厍蛏系匦伟l(fā)生變遷的時(shí)候，在更遙遠(yuǎn)處發(fā)現(xiàn)地球上的新點(diǎn)，這顯然是十分荒唐可笑的。正由于光速是最大速度，才使光速在自然界中發(fā)揮如此特別的作用。光速或者可以超過其他一切現(xiàn)象的傳播速度，或者至少同其他現(xiàn)象的速度相同。

這里，我想用自己的一些哲學(xué)觀點(diǎn)對此進(jìn)行解釋。時(shí)間是不可逆的，我想這應(yīng)該是絕大多數(shù)哲學(xué)家都承認(rèn)的觀點(diǎn)。那么，如果存在超光速，我們不妨把它設(shè)想為一種超光速飛船（設(shè)其速度為ｖ），于是人乘坐它離開地球一定距離ｓ后，所用時(shí)間為ｔ＝ｓ／ｖ，人看到的是地球上ｔ＇＝ｓ／ｃ之前的情形，由于光的傳播速度ｃ慢于飛船的飛行速度ｖ，即ｃ＜ｖ，則有（ｓ／ｃ）＞（ｓ／ｖ），即ｔ＇＞ｔ，于是人將看到離開地球之前的景象，這也就意味著時(shí)光的倒流，而這是絕對不符合邏輯和常理的（對于時(shí)間的不可逆，哲學(xué)可以從理論上論證，但好像還不能從試驗(yàn)中論證）。

（三）質(zhì)量與能量的轉(zhuǎn)換

愛因斯坦在狹義相對論的研究里提出了一個(gè)非常著名的公式：Ｅ＝mc，即質(zhì)能轉(zhuǎn)化公式。

無獨(dú)有偶，恩格斯在《自然辯證法·導(dǎo)言》的結(jié)束語中曾有這樣一段話：“這是物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的一個(gè)永恒的循環(huán)。??在這個(gè)循環(huán)中，物質(zhì)的任何有限的存在方式，無論是太陽還是星云，個(gè)別的動(dòng)物或動(dòng)物種屬，化學(xué)的化合或分解，都同樣是暫時(shí)的，而且除永恒變化著、永恒運(yùn)動(dòng)著的物質(zhì)，以及這一物質(zhì)運(yùn)動(dòng)和變化所依據(jù)的規(guī)律外，再?zèng)]有什么永恒的東西。但是，不論這個(gè)循環(huán)在時(shí)間和空間中如何經(jīng)常地和如何無情地完成著，不論有多少百萬個(gè)太陽和地球長生和滅亡，不論要經(jīng)歷多長時(shí)間才能在一個(gè)太陽系內(nèi)而且只在一個(gè)行星上造成有機(jī)生命的條件，無論有無數(shù)的有機(jī)物一定產(chǎn)生和滅亡，然后具有能思維的腦子的動(dòng)物才能從它們中間發(fā)展出來，在一個(gè)短時(shí)間內(nèi)找到適于生活的條件，然后又殘酷地被消滅，我們還是確信：物質(zhì)在它的一切變化中永遠(yuǎn)是同一的，它的任何一個(gè)屬性都永遠(yuǎn)不會喪失。因此，它雖然在某個(gè)時(shí)刻一定以鐵的必然性毀滅自己在地球上的最美的花朵——思維著的精神，而在另外的某個(gè)地方和某個(gè)時(shí)刻一定又以同樣的鐵的必然性把它重新產(chǎn)生出來。”

這便是事物的質(zhì)和量的對立統(tǒng)一的理論，而這種辨證的唯物主義觀點(diǎn)與愛因斯坦的質(zhì)能轉(zhuǎn)化理論不謀而合。

參考資料：

[1] 馬克思主義哲學(xué)原理，王宏波，陜西人民出版社

[2] 馬克思主義哲學(xué)原理，肖前，中國人民大學(xué)出版社

[3] 愛因斯坦的相對論講了哪些內(nèi)容？

http://www.shenghuodiy.com/content/1/content21617.htm

[4] 牛頓時(shí)空觀是啥？http://zhidao.baidu.com/question/5391826.html

[5] 牛頓的絕對時(shí)空觀

http://resource.smjy.net/staticres/2004/gzpd/jxzy/04-05shang/wl/3/17/renjiao/1/kzzl5.htm

[6] 愛因斯坦提出的狹義相對論的時(shí)空觀的主要內(nèi)容是什么？ http://zhidao.baidu.com/question/15668431.html

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