时间和空间

说一些我这个门外汉的一些蠢话。

我们先谈空间。在物理发展的相当漫长的岁月中，时间都被当作一个无关的变量（虽然经常对它求求导，算时间演化）。而在物理的建构中，几何对物理计算起到相当大的作用。力学中的力平衡几何问题就不必说了，说电磁场，最经典的静电理论就是一个求解电荷分布电场/电势的问题。即便是量子力学，矢量算符从根本上说也带着几何的气质，互异，旋转（对称和群论。不要小看它，相对论量子力学之前的大部分量子力学都是在讲它），角动量，标准基（含coupling）等更加是依赖于我们的基本几何。什么是我们的基本几何？我们的基本几何就是三维的欧几里德度量空间。

然后我们再谈时间。之前时间是作为一个和空间三分量独立的变量对待的。空间，时间，他们之间没什么事。然而自从相对性原理被觉察以来，时间，在爱因斯坦的理论中，已经被提升到和空间等价（on the same footing）的地位，构建出MINKOWSKI四维空间。如何等价，等价到他们在力学方程中必须是同阶（参见Dirac方程），否则就出现负数密度负数能量。MINKOWSKI多出来的一个轴，也就是反应等价性的时间轴；当中的“旋转变换”，就是所谓的洛伦兹变换。此外值得一提的是，在波动方程中，我们有[时间2阶导-空间拉普拉斯算符］D‘alembertian算子，这里，时间和空间均为2阶。这或许暗示着波，就是四维时-空间的基本解。

时间-空间等价性的提出，或者说相对论的提出，是革命性的。是近代物理上最大的，没有之一的突破。光速第一次和时间联系起来；时间作为四维空间的一个轴，又和引力场，质量，质能关系联系起来。而引力是唯一一个和时空扭曲有关的四大力。这恐怕，也就是为什么引力无法在量子力学中和其他三力统一起来的根本缘故。

要解决引力问题，必定要解决时间问题。而时间和引力，能量，空间之间不寻常的关系，让人们困惑无解。现在人类对时间的了解，除了知道他是四维时-空间坐标的一个维度以外，别无所知。

什么是时间？为什么时间有箭头？解决这些问题，不但能破解大一统理论，人类操纵时空，往返未来也就不再是不可能。

解决时间问题，将是物理学界必须面对的下一个革命性课题。爱因斯坦在一定程度上，以他独特的天才和想象力，指出了方向。这也从一个角度说明了，物理学做理论，考的不是扎实的理论功底，而是要有突破现有理论的勇气和想象力。现有的理论已经错了，你还能指望从错的理论中推导出什么呢，更大的错误么？

最后我想谈谈今天我个人想到的一个问题（如果没有人更早提出的话，我不知道能不能叫做曾博问题）。对于时间，现在暂时似乎无解；对于空间，人们倒是痴迷于所谓高维空间。现在弦理论提出的假设，在数学上必须要高达11维才能解决。这究竟是否有必要呢？我们所在的”空间“究竟是不是高于三维呢？我想提出下面这个问题作为驳问：

为什么我们从来没有观察到任何2维的生物？ 

如果我们所在的世界，是由11维组成。那么，作为物理演化的结果，生物本身遵守着物理规律，为什么浪费了这多余的8维，不能”看“到，甚至都感受不到另外的高维影响。我的问题其实是基于这个假设：生物本身应当利用到了高维的部分”信息“，而这一利用应当能从生物本身的结构/功能上得到体现，而这一体现的一个逻辑结果就是，生物本身应该就能感知到更高维，否则，这只能说明我们这个世界只有3维。如果你觉得这个假设和逻辑有一些FEEBLE，更进一步的，我们可以问，为什么从来没有人看到过2维生物？既然2维是嵌套在我们3维世界中的，而你又认为，生物可以比实际的维度低几维，而我们作为三维生物，具备向下观察2维生物的能力，这样以来，我们应当看到2维生物的事例才对，这就得到实际上我们并没有观察到任何2维生物的悖论。

因此要想说明我们的物理世界究竟是否存在高维，寻找2维，1维生物（外星也可），是一个可行的方向。我们为什么从来没有看到过他们，可以称之为我的问题。至于STRING THEORY，只要他没有包含时间特质，回答时间的本质，我认为他提出的高维数学条件并不那么值得一信。

BO

2011.4.16 

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