浅议：物质时空论(4)

空间效应剖析

一、空间概念

空间是物质存在状态或物质运动的广延性、伸张性。物体存在、运动的场所具有三维性，称之为三维空间。人们常用空间描述物质存在的形状和区域，或物质运动和事件发生的区域差异性。确定的空间，是不受外界影响的，不受物质运动、变化的固定空间；但相对论框架中的空间是具有相对性。狭义相对论有尺缩效应，即对一个具体的观察者来说，他认为相对自己运动的系统，在其运动方向上尺子变短了。另外，广义相对论认为质量扭曲时空，并且在大质量附近的空间，扭曲的要大一些。

换句话说，空间具有相对性，它不仅与物质的运动有关系；而且与物质的质量有关系。我们常常说的空间的绝对性，只是一个近似；金典理论的绝对空间，就是相对论框架中相对空间的一个很好的近似。

二、尺缩效应

1.尺缩效应现象：

狭义相对论认为空间是相对的，即运动方向上的空间长度缩短了。现有A、B两个系统相对静止，某一时刻改变B的运动状态，最后使B以速度v相对A向右运动。对A来看，由于B相对自己运动，所以它认为B在其运动方向上的长度缩短了；但对B来看，A相对它以速度v向左运动，所以B认为A在其运动方向上的长度也缩短了。A认为B的长度缩短了，B认为A的长度缩短了，到底是谁的长度缩短了呢？不能说谁的长度缩短了，只能说相对其中一个来说，另一个长度在运动方向上缩短了，这就是相对论效应的认识观。

但是从宇宙观的角度来说，A的运动规律没有改变，A依然按照原来的速度运动；B的运动规律改变了，B的运动速度变大了。所以A的长度没有变，B在运动方向上的长度缩短了。为什么会出现这种缩短的情况呢，难道只是因为速度改变的原因吗？

2.系统尺缩效应之因：

从时间的膨胀效应知，一个系统的运动速度变大，它内部的时钟就变慢。时间如此，空间亦然；因为时间和空间只不过是，物质存在或运动的两个不同方面，并且它们又是不可分割、相互联系的一个整体。

外部力量迫使B的运动规律改变(当然也可能有内部的原因，为了简单起见，这里只考虑外部因素对B运动规律的改变)，从而导致B的运动速度变大。B在运动速度变大的过程中，由于B与外部环境的作用，以及内部系统的相对变化；导致其运动方向上的系统效应，在质心横截面的垂直方向上收缩，从而形成系统在运动方向上的尺缩效应。所谓质心横截面，就是通过质心，且垂直于运动方向的平面。

3.环境尺缩效应的真相与根源：

从宇宙观的角度来说，B的运动速度变大，B在运动方向上的长度缩短了；同样对B来说，它运动的速度越快，它到达前方目的地的距离越短。也就是说，B认为，它走过的空间同样有缩短的效应。难道宇宙空间因为B的运动而缩小了吗？下来我们从宇宙空间的性能，好好讨论一下。

《宇宙外面的奥秘》一文中提到，宇宙由物质、时空和信息构成，而时空和信息都是物质派生出来的产物。所以空间是物质的产物，物质的存在诞生了宇宙空间，物质的运动拓展着空间，并使宇宙膨胀现象得以实现。所以宇宙空间有没有、宇宙空间怎样发展变化、宇宙空间有什么样的性能，完全都由物质的存在和运动决定，即物质决定空间。反过来空间又是物质存在和运动的外部环境，离开了空间物质置身于何处、又何以运动？

故，物质决定空间，空间是物质的产物；空间是物质存在和运动的环境，离开空间物质也不能存在，更无法运动。但物质是因，空间是果；虽然它们有因果关系，然而二者彼此相存、互相关联，是一个不可分割的整体。由于空间由物质决定，所以物质的运动必然影响空间的性能。但这不能说某一个物体的运动，就一定可以改变物体之外的空间大小。

举个例子，一条橡皮带上面放许多小木块。其一，橡皮带的长短由橡皮带本身的物质决定。当你拉长它时，橡皮带自身的物质彼此远离，橡皮带密度变小(有厚度变薄的情况)，其长度变长；反之亦然。

其二，橡皮带上物体的运动，一般情况下几乎不影响橡皮带的长短，即不管那些小木块怎样运动，橡皮带还按照自己的规律变化或不变。

其三，如果橡皮带上的小木块看成一个整体，它们同向进军，且和橡皮带产生很大的作用；那么这些小木块的运动，可能拖动橡皮带自身组成物质的变化，这样橡皮带的长度就可以改变。所以在这种情况下，木块的运动可以影响橡皮带的长短；然而这种影响，是通过改变橡皮带自身组成物质的变化，从而改变橡皮带的长度。

其四，如果橡皮带匀速拉长(也可以非匀速拉长)，那么橡皮带上的小木块，要到达橡皮带上指定的目的地；小木块运动的速度越快，它走过的距离就越短。

通过这个例子我们可以得到：第一，宇宙空间的变化从宇观上(客观性)看，由拓展宇宙的物质决定。假设宇宙某一区域是一个孤立系统；那么这个区域内的空间，是由这个区域的空间物质和区域内的物质，共同形成的总效应。其中，空间本身的物质是决定因素；空间中的物质只是影响因素。

第二，宇宙中某一具体的天体星球或星系的运动，几乎不会改变宇宙空间的大小；如果所有(或大部分)天体都看作一个整体同向进军，那么它们的运动，就会对宇宙空间的大小产生不可忽略的效应。

第三，一个小系统B的运动，只会改变它走过的位移；不会改变宇宙空间的大小。系统B的运动，不会改变宇宙空间在它(B)运动方向上的长度；当然更不会改变宇宙在其它方向上的长度。但为什么从B的角度来说，他走过的宇宙空间长度是缩短的呢？出现这样的原因，除了有空间弹性效应外，就是因为时间的膨胀效应引起的。

就时间膨胀而言，由于额外因素导致B的运动规律改变，从而改变了B的运动速度。如果B的运动速度变大了，它内部的时间就膨胀了，即B的时钟走慢了。时间和空间都是物质派生出来的，时间和空间又是相互关联的、不可分割的整体。B的时间膨胀了、时钟走慢了，从B的视角看，它在其运动方向上的环境空间长度就缩短了。

不管是宇宙空间的弹性效应，还是B的时间膨胀效应，都是纵向速度变大引起的结果；所以B运动方向上的位移长度缩短了。这就是说，从B的视角看，宇宙空间纵向缩短了，横向没有变；而从宇宙的视角看，宇宙空间并没有因为B的运动，而发生任何改变。

这里提醒一下，B认为宇宙空间纵向缩短，是因为B纵向运动导致时间膨胀和空间弹性效应双方面的缘故；而B自身空间的纵向缩短，是B纵向运动规律改变的缘故。

综上所述，从客观角度来说，小系统B的运动，只能改变系统内的空间大小(速度越大，速度方向上的长度越短)；不能改变系统外环境(宇宙)的空间大小。对于系统B来说，它从宇宙空间的一点到达另一点，其运动的速度越快，走过的距离越短；但是这并不能代表，宇宙空间本身的大小就与B的运动快慢有关联。

三、空间扭曲效应

广义相对论认为，物体的质量可以使宇宙空间发生弯曲；而且质量越大、越聚集，其弯曲程度越大。大质量周围的空间，被质量弯曲了，而且离大质量越近的附近，其空间的曲率越高；空间弯曲的最大程度是，时空扭曲下的极度空间，如黑洞里面的空间、奇点空间等。空间扭曲效应在前面《质量再认识》的文章中，质量的属性里面有介绍，这里就不再叙述了，有兴趣的可以去看看。

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