[置顶讨论]相对论及时空的变换、穿越问题 - 我思我在


	大汉天子

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发表于 2005-1-22 21:45 资料主页文集短消息只看该作者

小弟我对这方面很感兴趣，但这种东西往往如果自己一个人是很难想清楚，而且很容易陷入死胡同以致我们所谓的神经病。现如今看到一位兄弟贴出了帖子，很是兴奋，希望版主能够置顶讨论，这一定可以使大家对相对论及时空穿越变化问题有更深的认识。先从自己谈起：
时空的穿越是历来人类最大的梦想之一。有了时空的穿越，基本上解决了大量的问题，当然，我们暂且不考虑所带来的问题，因为我们还没有解决它。
要解决这个问题，首先还得从相对论上谈起。其实，广义相对论似乎对我们普通人来讲略显深奥，不如用狭义相对论来解释这一观点。
我认为，解释时空的存在及其性质等，作以下几种猜测：
1、以参照物来看，不仅仅是运动可以用此方法解释。一个非常简单的例子，当我们夜观星空，可以发现月亮在云中穿梭。一个有思想的人可以理解，这是我们以云为参照物，而云在我们看来可以是静止的，而月亮相对于我们来说也就是运动着的。事实上，时间也是可以通过同一理论来验证。我们日常生活中常谈到“时光流逝”，片面上，我们可以理解为我们所经过的时间，也就是说，我们可以是以自己为参照物，以我们这个空间为参照物，而时间相对于我们来说是运动的。但各方面证实，我们的空间并不是在静止状态中，当然，这个空间也很难作出明确的定义。这个空间可以指我们所生活的地球，或者太阳系，或者银河系，甚至宇宙来作为这个空间的定义。以地球为定义，应该说没有什么值得讨论。我们是否可以假设，时空的相对运动速度是不一样的。现在暂且不定义其单位，假设以整个宇宙为参照物，且假设一切宇宙中的空间物质，只在三维空间中运动，在四维空间中是静止的，则此时在地球附近流动的空间是1。而我们还可以认为能量的大小可以决定该附近的时间的运动速度，则如月球因为受到地球远大于它的能量而使之在月球上的相对时间的速度是与地球相近的。而又可比如，在金星上，其附近的相对时间速度，为1.5，也就是说，相对两个人在地球上与金星上，两人处四维静止状态下，以他们为参照物，则实际上的时间速度在意义上的单位时间内所行距离比为1:1.5。而如果此时，以两个不同的时间作为参照物，则时间是静止的，人是运动着的，而金星上的人和地球上的人的运动的实际距离比即为1:1.5，意义上，可以说金星上的人感觉自己活了一年的时间，可地球上的人已经觉得或了一年半了。我们应该认为，因为三维空间内的物体的能是有大小的差异，则在四维空间内的时间应该也是有速度上的差异。但我们还应想到，整个四维空间应该是个有机整体，我们不妨如此设想，从一维到二维上看，是有一条线与另一条线平行存在的，而二维到三维可以理解为是两个平面平行存在的，而三维到四维，应该可以理解为两个空间平行存在。那我们也可以把时间归到这个空间的一个属性上。我们再回到最初的想法上，谈谈光速穿越时空的想法。有了以上的证明，我们可以假设，我们现所处的这个空间的绝对速度可以是光速，但单从我们这个空间上来看，时间和空间两者想对都是静止的。打这么个比方：一条船，在水中静速航行。但这个比喻也不近恰当，应该说，当我们运动的速度，在未超过绝对速度光速之前，可以认为是静止的。则，当我们超越了光速，我们也就相对我们周围的时空处于运动状态。我们在打个比方，也就是在船未超过水的速度时，船是相对于水静止的。再假设，水超向各个方向的速度都是一样的。现在，有几条平行的河流，我们不考虑河流之间的界限问题，每条河流的时间速度是不一样的。如果我们超过了现在水的速度，即光的速度，我们也就可以朝向另一条河前进，因为我们不再处于静止状态。而我们所能达到的速度，也会决定我们所到达的河流的位置。假设我们现在所处的这个空间的光速即时间速度为1单位，而我们现在所可以达到的速度是2，则我们可以到达一个时空流速为2的地方，到了那里，我们又处于静止状态。这便可以解决穿越时空问题。因为在那个时空的三维空间运动，比我们快了一倍，也就是说，我们到达到了我们这个空间理论上的时间的一倍后的未来。但这么解释，是不是意味着我们回到不了过去？不是的。因为，四维空间运动我们可以认为它是有方向性的。还以河为比喻，两条河，甲河流向向东，乙河流向向西，如果甲河即为我们现在所处，而我们的速度为数学上的正数1，而乙河流速为-2，但当我们的速度的绝对值到达2时，如果是正数，我们则到达了“未来的那条河”，如果是负数，照样可以超越我们这个时空的流速而跨越到那条过去的乙河中去。也就是说，我们如果慢过了我们所处这个空间的最低绝对速度，事实上也是超越了。
但以上这个假想尚且有许多缺漏。如不同空间存在的方式、相对流速问题及时间与空间的关系。

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发表于 2005-1-23 03:38 资料主页短消息只看该作者

大汉天子的问题，我黄巾贼子先给个回复吧！

说起参照物，就免不了提广义相对论了。因为在狭义相对论，时空是四维冥可夫斯机空间，它的几何结构是个平面。这也就不存在参照物的问题了。广义相对论则不同，它的精髓是宇宙的时空是取决于宇宙所含有的物质。比如，在宇宙什么东西都没有的情况下，它是个平的(其实这个说法也不完全对，但先假设如此)。那么这时候神把一个黑洞随便放在一个位置，则宇宙马上开始随之弯曲。这个黑洞的所在位置也就自然的成为宇宙的中心。当质量多了，参照物也就多了，恰恰之这些参照物给了宇宙现在所得到的曲率。这些参照物的重心也就应该是宇宙所谓的中心。

你的思维还有一点要更正的，那么就是四维时空和四维空间是不一样。不错它们的拓扑性质是等价的，可是它们的几何性质(主要指Riemannian metric)却大不相同(具体的说，两者之间存在homeomorphism，但没有diffeomorphism)。一个最明显的问题就是在(x,y,z)三个解析方向我们可以随便旅行。可是一旦旅行速度确定，那么在时间方向的运动也会随之而定。因此，我们只能说宇宙是四维时空的一个三维子流形。其实宇宙到底是几维空间在现代物理学上已经不重要了。我们更注重于建立一个描述和我们有关部分的宇宙模型。比如说，超弦理论的模型就是建立在10/11维空间里。它认为各种力量(强力，弱力，电磁力和引力)都是通过维小的弦的波动来传播的(这有待于证明引力子的存在)。可是这种弦到底是什么？没人知道，但我们只是用它作为一种理解和预测宇宙的工具借用一下而已。

至于说想法让时间倒退，我认为不管技术多么先进，都是不可能的。原因是如果可以的话，为什么我们至今没有看到技术足够先进的未来人回来找我们？第二，相对论也不允许这样的事情发生。不错，相对论预测如果在速度超过光速的情况下，时间会倒退。可是光速是一道渐进线，我们开始点既然是低于光速，那么我们就无法探测到或自己去尝试超光速的东西。同理，如果有超光速的物质，那么它应该永远超光速，也永远接触不到我们。当然，我要生名的是对于极小粒子，速度的概念不是距离除以时间。比如电子就具有瞬时移动的特征，如果还以距离除以时间来算的话，它早就超光速了。它们的速度概念是用一个希利伯特空间的算子来表示的，在某种意义上量子物理也就由此开始。

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发表于 2005-1-23 16:38 资料主页文集短消息只看该作者

很佩服大哥您的指教！小弟确实深感惭愧！
前两个问题，基本没有什么异议。
但针对第三点，如果以我们至今尚未见过来自未来高科技的未来人而确定，这应该是不足以成立的。
有以下几种可能：
1、事实上，未来人已经来过我们的地球，但可能有个“权”问题。例如，他们的“权值”大于我们的“权值”，这个“权值”可能由许多因素组成，我们暂不讨论；
2、我们可以这么看待，是否有“受袭”与“不受袭”问题。我们可以这么认为，我们先假设这个思维空间，我们现所处于(1,1,1,x)，前3维即我们所谓三维立体空间。第四维即为时间问题。假设，当我们前三值相等，即在同一地点时，我们所处的这个X值为一个绝对量，即以我们为中心。我们此时把对另一时间的同一三维空间的这个位置的访问称为“袭”，我们只有在这个绝对量才可以袭于那个小于我们的位置。当然，我们这个X不一定是最大，这还是由上面的“权”来决定的。
理论上来讲，时空倒流应该是可行的。但可行程度，却还应该值得讨论。

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发表于 2005-1-24 09:33 资料主页短消息只看该作者

假设穿越时空是用跳的, 而不是一个连续的轨迹: 就象电子一样运动; 那么你说的的确是一种可能. 不过首先连时间倒退都没有观察到, 还是先不要妄猜倒退时是否是用跳的了.

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