殷业教授，上海师范大学， 信息与机电工程学院
摘要：宇宙时空观是现代物理学理论的基石，也是现代自然科学的基石，因为存在的一切东西都发生在一定的时间之中、空间之中、时空框架之中。（时间无时无刻不在，空间无处无所不在=最普遍存在！）
从亚里士多德、伽利略、牛顿到爱因斯坦，每一个伟大的物理学家都对时间是什么和空间是什么做出过这样或者那样的科学回答，但是这些答案都还不是宇宙的最终答案（柔软时空观=算符时空观=u盘时空观）。
本文具体地分析了历史上曾经存在的各种时空观，从笛卡尔的“物质空间”思想出发重新审视了时间和空间的关系，提出了一种新的时空观：物质空间时空观或者物质材料时空观或者唯物主义时空观（时空唯物主义：空间的唯物主义，时间的唯物主义，时间-空间唯物主义）。并通过科学实验来说明不同的“物质空间”中时间也是不同的，从而获得了绝对时空观、相对论时空观和物质空间时空观之间的3种差别关系。
关键词：绝对时空观；相对论时空观；物质空间时空观；虚空（物质性）；物质空间；真空（物理实在时空观、相空间时空观、算符时空观、程序包时空观、基因段时空观）
1、绪言
宇宙时空观是现代物理学理论的基石，也是现代自然科学的基石，因为存在的一切东西都发生在一定的时间和空间之中。从亚里士多德、伽利略、牛顿[1]到爱因斯坦[2]，每一个伟大的物理学家都对时间是什么和空间是什么做出过不同的回答，但是他们的答案都还不是最终答案。以上四位伟人物理学家对时空的答案，都有一个共同点，就是时间和空间只有一种，但是以笛卡尔的“物质空间”思想[3,4,14]为基础的时空观中，时间和空间可分成两种，一种是“虚空”中的时间和空间，即“牛顿的绝对时间和绝对空间”，另一种是“物质空间”中的时间和空间，即“爱因斯坦的相对论时间和相对论空间”，前一种时间和空间之间绝对独立无关的（纯粹的），后一种时间和空间之间有机整体相关的（统一的），所以在“物质空间时空观”中可以很清楚地看到牛顿绝对时空观和爱因斯坦相对论时空观之间的区别关系，下面我们就对三种不同的时空观展开详细地逐一讨论。
2. 虚空和物质空间
牛顿在“自然哲学的数学原理”[1]中阐述的绝对空间定义就是：“绝对空间就其自身特性与一切外在事物无关，处处均匀，永不移动”。
牛顿的绝对空间有如下几层含义：
（1）绝对空间是真实感知空间的抽象；我们可以设想一个玻璃围成的正方体，假设这个玻璃正方体相对绝对空间静止，将玻璃正方体中的所有物质抽去（包括引力场），并让玻璃壁变得无限薄，并最终消失，这样得到的玻璃正方体围成的虚空空间，就是绝对空间。绝对空间与任何外在事物无关，永远绝对静止；
（2）任何物体相对于绝对空间的运动为绝对运动，牛顿认为绝对运动可用旋转水桶中水面是平面和凹面判断，如果水面是平面则水相对绝对空间没有转动，如果水面是凹面则水相对绝对空间有转动，即只有相对绝对空间的加速运动才产生惯性力，通过惯性力的有无可判断物体相对绝对空间是否加速，并证明绝对空间的存在；
（3）相对绝对空间静止或者匀速运动的坐标系都为惯性参考系，牛顿力学定律成立；
（4）绝对空间中“一无所有”的，所以绝对空间是“虚空”的。
虽然相对“绝对空间”加速a与不加速a都可以通过惯性力F的有无来实验判别，但是牛顿绝对空间的最大困难是（根据相对性原理）：无法通过物理实验判别物体相对绝对空间是相对静止还是匀速运动的，这正是狭义相对论要讨论的问题（狭义相对论的观点：不存在抽象的纯粹的无条件的《绝对运动》，任何物体运动都是具体的形象的相对的有条件的《相对运动》）。
为了后面讨论时空观，我们专门讨论“虚空”和“物质空间”之间的区别和联系。
“虚空”就是“一无所有的纯粹空间”（引力场也没有，因为引力场本质上也是一种物质场空间），在物理上有时用“无限远空间∞”表示，牛顿和爱因斯坦都用过远离所有物质M的无限远空间∞作为“思想实验中的虚空间”，因为那里才会有真正的纯粹惯性系存在。
“虚空”是否存在是个哲学问题，它和“物质是否无限可分”的哲学思想有关联。关于物质是否无限可分的，历史上有两种不同的哲学思想，（1）以亚里士多德为代表[7]，认为物质无限可分的；（2）以德谟克里特为代表[9]，认为物质不是无限可分的，存在最小的不可分割粒子，习称为“原子”。
如果“原子”存在，那么两个原子之间的空间就是“虚空”空间，所以“原子论”与存在“虚空”空间是一致的；另一方面，如果物质无限可分，那么就不存在原子，物质就是连续的，空间和物质无法分离的（物体→物质→实物和场→物质、弦、膜、弧、结、绕缠、节点等等），所以物质无限可分的哲学思想，必然导致“物质空间”的思想。历史上最明确地把“物质空间”思想表达出来的是笛卡尔，笛卡尔坚持认为，一无所有的空间是根本不存在的，存在的空间一定是包含着物质的[5]，即为“物质空间”。并且笛卡尔还以此提出了“物质空间的宇宙模型”（如图1）：
图1笛卡尔宇宙模型（空间物质充满了虚空的真空和整个宇宙处所）
图中S表示太阳所在的位置，真空中充满了空间物质以太，它们围绕太阳形成漩涡，这种漩涡导致了太阳系的形成，宇宙中所有恒星都是一个个漩涡中心。笛卡尔的宇宙模型有一个最大的优点，它可以说明太阳系的历史演化，这是牛顿力学所做不到的，牛顿能做的只能是假设“上帝的第一次推动力”。
如果用现代科学来回答物质到底是否无限可分，最佳答案是：物质只能是相对无限可分的或者有条件的无限可分。即：物质是分层次的，层次越高，越难分离，就化学反应而言原子是不可分的，但是就物理核反应而言原子又是可分的，任何层次的物质都是可分的，但是越往后面越难分离。
有了以上的铺垫，就可给“理想物质空间”下一个科学定义：充满无限小连续性物质的“以太空间”为“理想物质空间”一一纯粹真空。
真实的物质空间是：连续的物质以太所占据的空间，比如：空气圈、水圈、真空圈等，它们是“理想物质空间”的近似原型，就像理想气体和真实气体的关系一样。
科学定义中的真实物质空间中的连续性是相对的，真实的自然界是不存在“无限小连续性的物质以太”，所有的物质M都有微观结构的，也就是任何层次的物质M都是无条件的绝对可分的，但是存在“相对的不可分割的精微连续物质以太”。
例如：
对鱼儿而言，海水圈就是它们生存其中的“物质空间”，
对人类而言，空气层就是人类生存其中的“物质空间”，
对恒星而言，真空圈就是它们运动其中的“物质空间”，
物质空间思想强调所有空间中都存在物质的，任何物体都是在物质空间M中运动（很对！空间唯物主义）。
物质空间具有层次结构（注：笛卡尔哲学思想中没有这个概念，物质空间的层次思想是根据现代科学证据提出的一个科学假设），“空间物质”由稠密到无限稀薄，从低级到高级递进。最稠密的空间是宇宙大爆炸时（或黑洞内的）的“奇点”，最稀薄的空间是一无所有的空间一一虚空，即“真的空无一物空间”（虚空），“奇点”（最稠密的高致密度空间）和“空无空间”（最稀薄的高稀疏空间）都为极限空间，一般稀薄的空间物质包围着比较稠密的空间物质，物质空间层次结构如图2所示一一物质层次结构理论。（很对！）
图2 —物质空间层次结构模型
简单地讲，“虚空”就是一无所有的绝对空间，它是作为极限空间而存在的，“物质空间”就是含有物质的相对空间，它包含了我们周围可感知的具体空间。
历史上曾流行过“以太假说”概念，后来被狭义相对论否定了，那么“物质空间”概念和“以太”概念的区别又是什么？
“物质空间”概念来源于笛卡尔“一无所有的空间”根本不存在的哲学思想，爱因斯坦也认为笛卡尔观点是非常科学正确的[6]。
广义相对论的推理是：运动物质决定空间的弯曲，弯曲空间决定物质的运动。爱因斯坦曾表示：广义相对论转了一大圈只是证明笛卡尔的思想是正确的，即“一无所有的空间根本不存在”。如果将“一无所有的空间根本不存在，存在的空间中都存在着物质”作为科学假设公理的话，那么这一公理可称为：笛卡尔一爱因斯坦空间公理。这个公理的正确性依据之一是“物质空间层次模型和高维空间模型在数学上都是完全等价的”[10]，所以“物质空间层次模型”可以作为“高维空间”的物理学模型，物质空间层次模型的最大优点就是可以感官直观想象。
“以太”的概念是为了说明某些物理现象（比如光或者电磁波）的性质而引入的假想物质，“以太”概念的关键是它的物理性质，至于它到底是什么，却一直没有真正搞清楚或者也没有必要搞清楚究竟是什么东西，其实真空中的物质有很多，现在知道的就有：宇宙背景辐射、引力场、宇宙射线、电磁波、星际物质、暗物质、暗能量，等等，至于“以太”到底是什么物质组成的目前也并没有明确的概念（逻辑代数=逻辑函数！）。
“物质空间”概念则强调空间中的物质存在，强调物质和空间是不可分离的（物质的空间性=空间的物质性=虚空的物质性=不存在=存在！），强调所有的物体运动均在一定的“物质空间”中进行的，而不是在物质空间之外进行的，但是A≠B≠C≠D≠E。
没有空间中的物质存在，就不可能发生运动物体M和空间物质ε之间的相互作用力，广义相对论也就不可能成立啦，所以“物质空间”概念是非常明确的，可感知的，可物理测量的东西。
地壳、海洋、大气、真空、函数、方程式都是具体的特殊的物质空间类型，鱼在水中可感知水的存在，人在空气中行走可感知空气的存在，同理当物体在真空中以接近光速高速运动时，同样可感受到真空中的物质存在（真空拖曳、安鲁效应）、概念在波函数中逻辑计算可感知希尔伯特空间或者矩阵空间的存在。可以得出这样的一条规律：“在越稀薄的物质空间中越需要高速运动才能感受到物质M和空间ε之间的相互作用力”。
蜗牛的运动是不需要考虑空气的存在的，所以在低速运动情况下，牛顿力学可以很好地说明天体的运动，但是超高速运动时，真空本身的物质性=物理性质就体现出来了，就必须用广义相对论才能正确地描述天体M的高速运动。
爱因斯坦曾经引入“广义相对论以太”的概念，想用“广义相对论以太”说明空间的物质性（时空的物质性=物体的时空性）。引入广义相对论以太的基本思路是：物质M和能量ε的不均匀分布决定了空间物质的引力“弯曲”程度，一无所有的空间是根本谈不上“时空弯曲”的，所以不存在虚空空间—纯粹空间的弯曲必然是某种客观存在的实在物质的弯曲，那么这种客观存在就是“广义相对论以太”（很对）
在爱因斯坦的广义相对论中电磁场是作为实体物质的一部分考虑的[8]，但是引力场和空间是不可分割的，而且引力场有能量E动量P张量，所以它一定是一种特殊的混合性的物质存在。
另一条理解爱因斯坦思想的思路是：牛顿力学和相对论的本质区别是，运动物体A和空间B之间能否发生相互作用？牛顿力学认为，运动物体A和空间B之间是绝对不会发生任何相互作用的，广义相对论认为运动物体A和空间B之间是会必然发生相互作用的。推理：如果空间真的一无所有就不会发生运动物体A和空间B之间的相互作用。如果物体A和空间B之间可以发生相互作用，那么空间B中一定存在某种实在的东西C即“广义相对论以太”。
综上所述，“物质空间”概念和“以太”概念是不同的，最大区别是：物质空间思想强调空间中的物质存在，强调空间B和物质A之间的不可分割性，强调空间的“层次结构思想”，以太概念则不强调这些理念而且也没有层次结构思想，从来没有人将空气看成是物质以太，而水、空气、真空就是最典型的物质空间B而已。
爱因斯坦的“广义相对论以太”概念是以引力场作为空间B不可分割的一部分，引力场具有能量动量张量，因而引力场就是一种物质场，所以爱因斯坦的思想更接近于笛卡尔“物质空间”思想。由于“物质空间”只强调“一无所有的空间”根本不存在，对空间B的物理性质不强加具体规定（不定性性质），这样就避免了“机械以太”的种种固有矛盾。
3. 绝对时间和相对论时间
牛顿在“自然哲学的数学原理”一书中阐述的绝对时间的科学定义是：“绝对的、真实的和数学的时间，由其自身特性决定的，自身均匀地流逝，与一切外在事物无关”。（处处均匀，永不移动）
牛顿的绝对时间有如下几层含义：
（1）时间是均匀流逝的，即：时间流逝的快慢是永远不变的，并且与其他一切外在事物无关，特别是与空间无关；
（2）时间是无始无终的，任何一个确定的时间点之前和之后一定还存在着绝对时间T[17]；
（3）一只具体的时钟的误差，不是由时间本身内在产生的，而是由具体的计时方法和物质装置干扰产生的。只要定义理想的标准钟，那么所有的标准钟都是走得一模一样快的；
（4）所有的标准钟一经对准，无论在何时何地何种条件都是绝对同步的。
（绝对同步=绝对同时，相对节律=个体实存）相对论时间（天然自生自在的时间）和元宇宙人造时间（人为人工制造和操纵的时间一一广义时间理论=时间唯物主义）。
关于爱因斯坦的相对论时间概念的由来，必须从狭义相对论理论的建立开始谈起。历史上构造物理学理论的方法大体上可分成两种：模型构造法（Constructive-Theory）和公理构造法（Principle-Theory）。
1，模型构造法中将研究涉及的对象建立具体的物理模型，然后对模型中的物理量，根据物理实验建立定律，由定律组（方程组）形成科学理论体系。牛顿起初建立的是“质点力学”[12]，他所使用的物理模型有：绝对时间、绝对空间、绝对质点、绝对引力、绝对运动等。
2，公理构造法，爱因斯坦又称为“原理理论”[13]，是类比欧几里得几何理论的建构方法。这种方法首先建立几条科学公理，然后运用数学逻辑演绎推理的方法，建构起整个科学理论体系，狭义相对论和广义相对论就是这样建立起来的。
这两种物理学理论的建构方法的特点是：模型法比较直观，易于联想；公理法理论深刻，具有数学逻辑演绎推演能力。实践证明这两种方法都是有效的成功的方法，各有优缺点，有时可以同时运用并相互补充的。
相对论时空观是首先在狭义相对论中粗略建立起来的，并在广义相对论中逐步得到完善的[15]。
狭义相对论的两条公理是：狭义相对性原理和光速不变原理。如果要满足这两条公理，则牛顿的绝对时间概念就必须改变。爱因斯坦在1905年的第一篇关于狭义相对论的论文中首先阐述了狭义相对论的时间概念[16]，其中要点是：
（1）以不同速度匀速运动的惯性系中的标准钟的快慢是不同的；
（2）在同一地点校准过的标准钟，可以不同步，与标准钟所在的惯性系和地点紧密有关的，也就是时间的同时性不是绝对的；
（3）时间T是与空间K紧密相关的，如果考虑空间中存在引力，时间快慢不但可以不均匀的，而且也可以有始有终点的[18]；
（4）这种狭义相对论时钟的快慢变化与具体时钟的计时误差无关，而是物理时空B本身的运动变化的内在客观规律造成的。
特别要注意的是：狭义相对论的时间概念，是数学逻辑推理的必然结果，它以光速不变原理为逻辑起点，得出时间流逝速率是相对可变的结论，它和人类日常生活中的感官直觉并不关联，所以是比较难理解的。
也就是说它不告诉你“动钟变慢”的物理原因到底是什么，只告诉你这是公理假设的逻辑必然结果，并且由此建立的物理学理论在一定适用范围内是科学自洽的，其正确性由科学理论所预言的逻辑事实与观测实验结果的实验吻合来证明。
至此我们就给出了绝对时间和相对论时间的概念，两者最显著区别是：时间的空间相关性。牛顿的绝对时间是与绝对空间根本无关的，爱因斯坦的相对论时间是与相对论空间整体相关的。
1，狭义相对论的推理结果是：在无引力场的惯性坐标系中时空不再是自在独立的，而是与物体运动速度相关的；
2，广义相对论的推理结果是：在有引力场的任意坐标系中，时空不再是绝对均匀的，而是与物体质量分布相关的。根据等效原理，任一点可以找到一个局域惯性系，在其中狭义相对论成立，但不同点局域惯性系不同，所以时间速率不同，与空间坐标系相关，所以时空不再是均匀的。
爱因斯坦的时空概念，因为不涉及为什么是这样的物理原因，所以表面上，牛顿时空概念和爱因斯坦时空概念是无关的，使用了爱因斯坦时空概念好像就必须排斥牛顿时空概念，后面我们将会看到，如果用“物质空间”思想去重新审视两种时空观，那么就会发现两者存在着一定的内在关系。
4. 绝对时间和相对论时间的关系
时间概念是原始概念，所有原始概念都只能与个人日常直觉经验相关，因为不可能通过其他概念来理解原始概念。所以原始概念是公理先验的、不证自明的！
下面首先分析一下，牛顿和爱因斯坦的时间直觉是如何得到的呢？
时间概念的直觉来之周而复始的自然现象的前后出现的顺序。顺序在前叫早，顺序在后叫晚，时间的长短，用周而复始现象的周期次数来计量。如秒针滴答一次为一秒，白昼和黑夜交替一次为一天，没有其他途径可以获得关于时间的物理直觉（非周期运动也可以获得时间直觉，但也是在与更小的周期运动的比较中获得时间长短的直觉的）。
牛顿的绝对时间就是对直觉时间抽象后用人类的理智定义的时间，这又叫做形而上学时间，也就是用理性思考后对时间下的定义。
爱因斯坦的相对论时间是数理逻辑的推导结果，或者说爱因斯坦对时间的理解来源于数理逻辑的公式推理。这就是牛顿和爱因斯坦得到时间概念的方法。
那么是形而上学方法靠得住，还是数理逻辑推理方法靠得住呢？它们两者都有其成功的一面，但也有各自的缺陷。为了最后得到统一的时空观，本文采用了第三种方法：“操作定义”法。为什么采用这种方法？
物理学历史上马赫[11]曾经对牛顿力学的几乎所有的基本概念进行了批判，马赫认为，牛顿使用形而上学的方法定义了诸如：绝对时间、绝对空间、绝对质量、绝对刚体、绝对质点等基本物理概念，但是形而上学方法的致命弱点是不唯一。马赫认为最可靠的是物理直觉经验，所以离经验最近的定义是最靠得住的，相比较而言“操作定义”是离经验最近的，所以我们就用“操作定义”这种方法来定义时间。
所有的时间都是用实际存在的钟表测量得到的，每个实际存在的钟表都有误差，技术的进步可以使误差减小，定义：误差无限小的钟表为“标准钟”。
时间的操作定义：“标准钟表记录的数据”就是时间。
说明几点：（1）这个定义与牛顿的形而上学定义和爱因斯坦的逻辑推理定义完全不同；（2）真实存在的钟表都有误差，“标准钟”是真实存在钟表中的误差无限小的极限情况，“标准钟”记录的时间就是“操作定义”规定的时间；（3）任何具体的钟表都必须通过某种物质的稳定周期运动来计时（如：机械周期运动、电磁周期运动），没有任何例外；（4）任何钟表的计时都必然在一定的“空间”中进行，必和“空间物质”发生相互作用，作用的强弱将影响时钟的快慢，这就是动钟变慢的原因。
相对论因为是公理体系，所以对“动钟变慢”等相对论效应的原因不加阐述的，认为是推理的结果，引入了“物质空间”思想后，可以解释产生相对论效应的原因。下面用一个实验说明不同“物质空间”中的标准钟记录的时间是不同的。
将两只由游丝机械周期振动计时的相同的机械裸钟，对准时间后，一只放在空气中，一只放在可抽真空的罩子中，抽真空后，经过一段时间，比较两钟表的时间，可以发现放在抽真空中的机械钟表走得快。原因是作计时用的机械周期运动的物质和物质空间发生的相互作用不同引起的。
现代的原子钟靠电磁波的周期运动记录时间，电磁波的周期振荡也同样会和“真空空间物质”相互作用，所以当原子钟在真空介质中运动或在非均匀引力场中时，“时钟速率”也会不同，这和上面机械钟走慢的道理完全一样，即：计时周期运动物质会和空间发生相互作用，这种相互作用的强弱会导致时钟速率快慢的不同。
爱因斯坦的相对论时间，就是“物质空间”中的时间，根据时间的操作定义，相对时间一定是与空间相关的；当“物质空间”中的“空间物质”密度无限小的时候，就变成了“虚空”，这时的“相对时间”就变成了“绝对时间”，显然绝对时间是与空间无关的。这就是绝对时间和相对时间的关系。简而言之：绝对时间是虚空中标准钟表记录的时间，相对时间是物质空间中标准钟表记录的时间。
举例：黑洞中的时间可看成是相对论时间，我们的本地时间相对于黑洞可看成是近似的绝对时间，黑洞中的时钟无限慢，时间是停止的，但是我们的时间还在走，并不会因为宇宙中某个黑洞中的钟表不走了，我们的时间也不走了。黑洞是极端情况，一般的计时运动物质和空间的作用强度是确定的，所以所有的相对时间和绝对时间之间必然存在着一一对应关系，这种关系是时间有意义的保证，也是应用系统GPS建立的基本原理之一，如果时间之间不能比较，那相对时间就失去了意义，靠时间差定位的GPS系统也就不可能存在了。
又如，根据霍金的黑洞蒸发理论，我们看黑洞是有寿命的，并可对黑洞寿命钟表计时的，但黑洞中的钟表“停走了”，根本不知道自己的寿命有多久，黑洞爆炸是它的时间起点。以此类比，宇宙大爆炸奇点处钟表也“停走了”，相对于奇点内而言时间有开端，但是奇点外的时间则没有开端。
5. 物质空间的时空观
至此我们有了三种时空观：（1）牛顿绝对时空观[1,11]；（2）爱因斯坦相对论时空观[2]；（3）物质空间时空观。第一第二种时空观一般教科书中都有介绍的，第三种时空观是依据笛卡尔的“物质空间”思想[4,10]而提出的时空观，这种时空观可以建立牛顿和爱因斯坦的时空观之间的联系，下面具体进行讨论。
物质空间时空观的要点是：（1）“空间观”是笛卡尔的“物质空间”思想，即：一无所有的纯粹空间根本不存在，存在的空间中都存在物质的；不占有空间的物质根本不存在，所有的物质都占有空间，空间和物质之间是不可分割的；（2）“物质空间”是分层次的，最稠密的物质空间是“奇点空间”，最稀疏的物质空间是“空无空间或者虚空”，我们周围能看到的物质空间有：水空间、空气空间、真空空间，鱼在水空间中游动，人在空气空间中行走，星系在真空空间中运动；（3）“时间观”由“操作定义时间”给出，标准钟表记录的时间就是操作定义时间；（4）不同物质空间中有不同的时间速率，取决于标准钟表与物质空间以太的相互作用强度；（5）爱因斯坦的相对时间是物质空间B中的时间，牛顿的绝对时间是虚空A中的时间，相对时间与空间B相关，绝对时间与空间B无关，当空间物质密度无限小时，物质空间变成了虚空，相对时间变成了绝对时间；（6）计时运动物质和空间B的相互作用强度是确定的，引起的时钟变慢也是确定的，所以所有的相对时间和绝对时间之间存在一一对应关系，所有的时钟，理论上都可以通过修正达到同步的；（7）所有的相对论效应产生的原因是物质A和空间B的相互作用的结果；（8）相对论是描述“物体在物质空间B中运动规律”的正确理论之一，另外还有如：杨新铁教授的《相对论的空气动力学类比研究方法》等，所有这些理论中爱因斯坦相对论是“最简理论”，因而它是完全数学对称理论。
说明：第（1）-（4）是物质空间B的空间观和时间观；第（5）点给出了牛顿绝对时空观和爱因斯坦相对论时空观之间的关系，两种时空观在“物质空间时空观”中显示了它们之间的联系；第（6）点为GPS定位系统的理论基础之一。
第（7）点举例如下：从笛卡尔的物质空间宇宙模型图中（图1），我们可以定性地解释几乎所有的相对论效应。如：a）光经过太阳附近时会弯曲，因为太阳的引力作用，导致时空弯曲，物质和空间是不可分离的，所以太阳附近的真空空间物质不均匀，越靠近太阳密度越大，光经过太阳会被空间物质折射，所以光线经过太阳时会弯曲；b）行星绕太阳沿椭圆轨道运行，运行过程中必和真空空间物质发生作用，真空空间物质会以波的形式带走一部分能量，也就是行星转动会发射引力波。当脉冲双星系统引力场强极大，旋转速度极快时，引力波效应可被测量，这就是1993年的诺贝尔获奖项目；c）行星沿椭圆轨道运动，因为空间是非欧的，所以在近日点和远日点上，行星与空间物质的作用大小也不同，近日点相互作用大，远日点相互的作用小，这种不对称会导致行星椭圆轨道沿旋转方向上的长轴进动，水星因为靠近太阳，空间畸变较大进动效应也较大，每世纪有43’’的角度转动，这个现象在相对论出现之前就被观测到，并且是爱因斯坦广义相对论第一个解释的现象[18]，这里我们用行星和空间的相互作用定性地解释了现象。其他的相对论效应也可以得到类似的定性解释，关键是这些解释每个初中生都能听懂，引入了“物质空间”概念后可以使相对论从抽象回归直觉。
第（8）点，引入笛卡尔的“物质空间”思想后，给相对论研究打开了一扇门，仔细的研究可以发现相对论是对“物体A在物质空间B中运动规律”的一种数学对称的近似描述（在真空中近似程度极好的！），但是真实自然是非完全对称的，所以相对论有适用条件，关于相对论的适用条件以前没有人研究过，原因是没有合适的方法和途径，现在这里可以找到方法和途径；据此“超光速的条件”问题也迎刃而解了，由于“相对论的适用条件”和“超光速的条件”不是本文的主题，所以留待另文叙述。
6. 宇宙观
与物质空间B时空观相对应的宇宙观是：“总星系局部大爆炸宇宙学”，如果宇宙有演化过程，就要讨论如何演化的问题？局爆是指宇宙中局部宇宙物质的大爆炸，宇宙演化与局爆相关。现代宇宙观测已经证明，恒星会大爆炸。如果没有恒星的局爆，也就没有你我，因为碳元素等高原子量的原子核是在恒星局爆中产生的。有三个层次的局爆可以讨论：（1）恒星局爆；（2）星系局爆；（3）总星系局爆。
恒星局爆已经是观测事实；大爆炸宇宙学及相关的观测事实也已经证明，我们目前的可观测宇宙（总星系）来源于一次大爆炸，但大爆炸宇宙学认为：大爆炸炸出了宇宙中的所有物质A，而总星系局爆理论认为：大爆炸只是无数总星系局爆中的普通一次；星系局爆的可能性不大，因为如果星系来源于局爆，那么应该看到组成星系的恒星的飞散，目前的观测事实是：星系有各种形状，主要的形状是漩涡型，漩涡型显然不能用爆炸说解释，所以总星系中的星系不是由局爆演化而来的。
总星系局爆理论和宇宙大爆炸理论在本宇宙的演化描述上是相同的，不同点是：局爆理论认为我们的总星系不是宇宙中独一无二的，之所以目前我们认为是独一无二的，是因为我们的观测能力的有限，如果将来人类的观测能力增强了，一定会看到外宇宙（外总星系）。如何从望远镜中发现外宇宙，这里介绍一种方法[10]：
如果外宇宙存在，并能被望远镜观测到，那么它在望远镜中一定是一个类星体，因为外宇宙离我们很远，在望远镜中的像应该很小，但能量很大，所以会有许多奇异的能量现象。不过本宇宙的一些特殊星系核在望远镜中也是一个类星体，所以就必须要有能区分是本宇宙星系核还是外宇宙的方法，根据宇宙大爆炸理论，大爆炸后约50～100万年左右，原子开始形成，宇宙中产生了大量的中性原子气体，光和物质的作用开始退耦，光可以在宇宙中自由穿行，宇宙开始变得透明，宇宙背景辐射就是这个时候产生的，一直保留到现在。在随后的10亿年中，宇宙经历了一个物质凝聚、星系逐渐产生的过程。这10亿年将是：观测外宇宙是否存在的最佳窗口。因为外宇宙有许多年龄远远大于我们的宇宙，如果用望远镜能追溯到大爆炸的这一时期，那么一定存在一个观测距离，在这个观测距离外，星系已经不存在，但外宇宙仍然存在，假设在这10亿年中的某个时间它们的光线正好进入我们的宇宙，并在本宇宙中传播，最终到达我们的望远镜中，就像宇宙背景辐射最终到达我们现在的天线上一样。所以在本宇宙的边缘，随着望远镜的观测距离逐渐变远，星系逐渐稀少，最终看不到星系和任何大爆炸后产生的天体，但可能会看见一些不变的类星体，因为这些类星体是外宇宙的，外宇宙不会因为望远镜在本宇宙中的观测距离变远而消失。如果我们确实能观测到这样的类星体，并通过观测证明这些类星体不参与宇宙大爆炸后的演化，就可以判定这些类星体就是外宇宙。
7. 总结：
“物质空间B时空观”是牛顿绝对时空观和爱因斯坦相对论时空观的发展，其来源是笛卡尔的“一无所有空间”根本不存在，存在的空间都是“物质空间”的思想。任何物质运动A都是在一定的空间B中发生，都会和空间B之间发生相互作用，时间是用真实的物质运动效应（周期运动）测量得到的，运动物体A和空间B的作用强度与物体相对空间的运动速度V和引力场强度g有关，运动速度V越快，引力场强度g越强，运动物体A与空间B的相互作用越强，反映到时间测量上，时钟速率越慢。牛顿的绝对时空就是“虚空”A中的时空，爱因斯坦的相对论时空就是“物质空间”B中的时空，牛顿的绝对时空可看成“物质空间”中当“空间物质”密度趋于0的一种极限时空，也就是牛顿和爱因斯坦的一种空间和时间”，所以两种时空观在“物质空间时空观”中可以清晰地揭示相互之间的关系。
物质A是空间K和时间T之间联系的纽带，空间和时间相关联的根本原因是：空间K中存在着物质A，这是本文最终想阐述的思想，相对论告诉人们时间和空间是有机整体相关的，但是没有告诉这到底是为什么？本文则具体回答了这个问题。
参 考 文 献：
[1]牛顿著，王克迪译，《自然哲学的数学原理》[M]，北京：北京大学出版社，2006：1-7
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Absolute, Relative and Matter-Space Space-timeViewpoint
YIN Ye
College of Information, Mechanical and ElectricalEngineering, Shanghai Normal University, Shanghai, 200234,China
E-mail: yinye@188.com
Abstract
Space-time viewpoint is the cornerstone of physics theory as wellas the cornerstone of natural science, because everything exists incertain part of time and space. Each of the great physicists fromAristotle, Galileo, Newton to Einstein attempted to define time andspace, but none of those definitions was final. This paper analyzedvarious existing viewpoints about time and space, reviewed therelationship between time and space based on the Matter Space ofDescartes, and proved by experiment that time differs in differentMatter Spaces, therefore come to the integrated understanding ofNewton’s absolute space-time viewpoint and Einstein’s relativespace-time viewpoint.
Keywords: Absolute Space-timeViewpoint, Relative Space-time Viewpoint, Matter-Space Space-timeViewpoint, Nothing Space, Matter Space
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