Page 43 - 物质的绝对运动——相对论和量子力学的物理起源

概念，直到相对论问世之后，绝对时间才逐渐淡出科学领域。在相对论的框架下，力学中的
“基本量”如时间、长度、质量等在坐标变换下都是可变的，反而是“派生量”中有一个例
外，那就是光速，它是坐标变换下的不变量。
通过以上分析我们了解到，速度是运动客体固有的量，而非派生的量，时间则是人为
设定的一个参量，是为了测量和描述客体运动速度而从运动客体之外引进的量。如此一来，
爱因斯坦问皮亚杰的问题就有了答案：速度可能是比时间更基本的物理量。
三、绝对运动的四维时空
光速不变是“速度比时间更基本”的最好例证。最初，光速不变只是麦克斯韦电磁学说
的一个推论，后来被爱因斯坦作为一个基本假设引入相对论，如今，光速不变已经不再是假
设，而是一个无可争辩的实验事实。科学家们利用各种精密的实验设备在不同条件下精确地
测量光速，他们发现，无论是运动状态还是静止状态，无论是在地上的实验室还是在天上的
太空站，测量真空中的光速都是相同的，而时间 t 在不同运动状态的坐标系中具有不同的测
量值，运动速度越快的钟走的越慢。但是，无论时间 t 在坐标变换下如何变化，光速 c 的测
量值是不变的，即 c 是与时间 t 无关的自然常数。人类至今还没有发现比光速更快的速度，
故许多科学家相信，光速 c 是物质运动的极限速度。
物质绝对运动假说的依据就是光速的不变性和极限性，光速 c 因此被定义为物质运动的
绝对速度。在建立物质绝对运动模型的过程中，我们首先定义的是速度，包括绝对速度 c、
空间运动速度υ、时间运动速度 u、时空运动速度 w 等，其中 w 的模恒等于 c（参见（2.1）
和（2.2）式）。虽然速度量纲（米/秒）包含了时间 t，但这个时间 t 是人为引进的，速度本

身的存在并不依赖时间 t。同样，位移也是一个客观实在量，包括空间位移 sυ、时间位移 su
和时空位移 sw，虽然这些位移可表示为速度和时间 t 的乘积（sυ=υt、su = ut、sw = wt），但位
移本身的存在同样不依赖时间 t。所以，在物质绝对运动模型中，速度和位移是客观实在量，
时间 t 是人为引进的量。但是，“时间”本身的客观实在性是毋容置疑的，而且时间 t 并不
等同于“时间”。物质的绝对运动是空间运动和时间运动的复合运动，要深入认识“时间”，
首先必须认识物质的时间运动。根据物质绝对运动模型，物质的时间运动具有以下特点：
1、时间运动是虚空间的物质运动，表现为电磁波样物质在粒子内禀空间分布的周期性
波动即物质波，也可理解为物质波元在粒子内禀空间的位置移动。这里的“时间”显然是指
粒子内禀空间即虚空间。时间运动速度是虚速度（iu），时间位移是虚位移（isu），粒子时间
t 可定义为粒子的时间位移和时间运动速度的比值（参见（2.18）式）。
2、时间运动具有相对性，表现为时间运动速度 u 和粒子时间 t 是可变的和相对的，与
参考系的选择有关。由（2.4）和（2.21）式可知，u 随空间运动速度υ的增大而变小，t 则随
υ的增大而延长，同一个粒子相对不同运动状态的参考系可以有不同的时间运动速度和不同
的粒子时间。
3、时间运动具有绝对性，表现为粒子的时间位移是不变的，与参考系的选择无关。如
（2.22）式所示，时间位移 su 是绝对时标 c 和绝对时间τ的乘积（su = ut = cτ），意味着粒子的
时间位移在所有参考系中相同，su 是坐标变换下的不变量。
由此可见，物质的时间运动是相对性和绝对性的统一。物质的绝对运动可以用四维时空
（x,y,z,iut）描写。绝对运动的四维时空是复时空，可以由一个复平面表示，如图 3-1 所示。
虚轴表示时间位移 isu（= iut），实轴 x 表示空间位移 sυ（= υt），那么，任意时空点 P 可用复
平面上的一个复数表示，即

Z  x  is  OQ  iOT （3.3）
u
P
复数 ZP 的实部 OQ 是 P 点距 O 点的空间距离，虚部 iOT 是 P 点距 O 点的时间距离。ZP 也
可以表示为复平面上的一个矢量

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