第一部分        时间综述   

 

       1．1     经典时间的定义和来源  

                        

时间在基础物理学的地位是极其重要且倍受争论的一个物理参数，牛顿、爱因斯坦分别有各自的观点，目前国际上对时间的定义也是一种人为的规定，以下是四种经典时间的不同描述。                                                              

1）牛顿的绝对时空观是长度和时间的测量与参考系无关。根据伽利略坐标变换式给出时空变换公式：           ，                 

                      

2）爱因斯坦的时空观是建立在狭义相对论的两个基本假设，即：           

光速不变原理和物理规律对所有惯性系都是一样的、不存在任何一个特殊的惯性系。

 因此推导出时间延缓（增量）     △t＝           ( 为固有时间)     （1）

长度收缩                  =            ( 为固有长度)                   

3）在国际单位制SI中，1秒是銫的一种同位素¹³³C_s原子发出一个特征频率的光波周期的9192631770倍 。

  从3）规定中知，时间是人类为了描述相对运动的方便而设立的一种抽象思维辅助，时间是非物质的、不参与物理运动、不具有实质上的物理属性、是反映运动速度快慢的抽象。SI定义的时间是人为规定的，是描述动态的匀速，并是以地球为参考系的，这样规定是用来描述物质运动速度快慢的一个参数，这种时间的定义是对运动在地球参照系下的纯粹描述，可以抽象地表达宇宙的特定空间力场下的运动。

4）在经典的物理关系中，时间与空间、运动的数学函数关系式是 ，t不考虑空间力场或空间的等效弯曲因素，也不考虑加减速对固有时间的改变。因此，是不完备物理关系的时间函数表达。或者称是不带参照系统的广义时间函数式。

  因此，前面三种固有时间在加速度时刻的非惯性系内和不同的引力系内，时间的固有值是不变的。而第4）的时间与空间、运动的关系同样存在相应时间固有值不变的问题。而实际上，在宇宙参照系大尺度视角上，不存在固有时间和固有尺寸。一切的度量只能用相对的运动来考量。

  物理时间表达式 的完备统一关系在下面的相关章节详细分析，它关乎到真空不存在于实体宇宙的自然定律，可以认为宇宙系统内的几个经典时间的定义是不完备的悖论。这种不完备体现于时间在宇宙空间的局部性。或者认为，我们定义的时间是一个多物理元素合成的抽象物理参量。相关证明在文中详细介绍。

 

 

 

      1.2      三维时间的观点和六维时空、九维力时空的推论 

             

从上面描述的4种时间表达可知，牛顿和爱因斯坦对于时间这个物理量是不考虑参照系的。而国际单位制是在地球上，按物质匀速运动规定时间的。这几种时间都是不考虑惯性系的改变、时间随之改变的因果关系。针对这几种经典时间描述存在着不完整性，因此，本文提出如下新的论点。

1)新论点：时间在不同的加速系或不同引力系中，其物理固有时间值是不一样的。当存在加速度时，对于该时刻的固有时间就发生变化。重力加速度不同的参照系，其固有时间也不同。

2)由1）可知，时间t与加速度a或重力加速度（引力）g是函数关系，即在非惯性系里时间是一个变量。因此，可得出时间变量是关于加速度的函数关系而不仅仅是关于速度的函数关系，所以爱因斯坦相对论的公式（1）时间变量关于速度的函数关系式是不完备的。

3）因 =(a_x，a_y，a_z)是三维的，所对应的时间也是三维的。即 =(t_x，t_y ，t_z )----（2）

假如相对论是对的，由（1）式知，时间变量是关于速度的函数关系，由于速度在某个参照系可以描述为三维，且根据（1）式，时间在这个参照系必定也可以用三维来描述，因此,可以认为,无论时间变量是关于加速度或速度的函数关系,时间应该用三维来描述。

4)引力在每个星系是不同的，因此从宇宙系统来考量，宇宙的引力系是一个非惯性系，因而不同的星系有不同的固有时间,其物理规律也因此不同，所以相对性原理:“不存在任何一个特殊的惯性系”的假设是错误的。在这里，我们为了不曲解爱因斯坦的第二假设，可以认为相对性原理“不存在任何一个特殊的惯性系”这一句话的“特殊”是指宏观的物理规律，而不仅仅是特指“惯性系”。那么，第二假设也可以是正确的。换言之，第二假设是表达宇宙的物理运行是有必然的规律，不存在任何特殊的、超出必然的物理规律。不管我们对第二假设是如何理解的，在这里，我重新对第二假设用中文的文字给予新的含义或澄清我们对第二假设的理解认为：宇宙的物理规律不存在任何超出的广义动力学、统一场的规律，但以人类为观测系，宇宙内存在着不同量级的惯性系和非惯性系。不管对爱因斯坦的第二假设如何理解，通过用上面文字的叙述，我们在全文的理论分析已经不再受这个概念的困扰和约束，也不会因此带来任何推理上的错误。

基于我们的宇宙是动态的事实，所以宇宙空间每一点的引力也是动态的，因此，根据上述2)的推论，空间每一点的质点时间是不同的。故空间质点和时间质点一一对应，构成六维时空共点。并与该力点构成九维共点力时空。九维力时空是人类追求已久的物理学大统一理论模型。它的成立将使国际单位制SI的规定得到统一，并产生科学的新时空观、力时空观、宇宙观、唯物的哲学观。宇宙的一些物理参数将由新的九维数学函数表达式客观完整的描述。九维力时空观将对宇宙学、物理学的发展和推动具有理论性的指导意义。

    1.3      地球、星球三维时间的数学模型

 

上面是用物理学的概念对九维力时空的推论，下面用数学的方式把这种推论应用到实际星系的一个例子。选地球为参考系，根据上面九维推论的结果在此给出地球、星球三维时间的一般数学函数式，演绎如下：（为清晰起见，下述省略单位）

以地球为参考系，g_d为地球重力加速度，取g_d=9.8，并怱略g_d的变化。地球表面某三维时间点来源于公式(2)。即： _d=(t_x,t_y,t_z)  

为延续人们的习惯性，把目前SI规定的时间1秒作为地球参考时间的基本单位t_d。

t_z是t_d用坐标式表达的符号，即：t_z=t_d=1秒。t_x 为地球水平时间，t_y地球垂直时间。

并定义a=  。在图1.3a中，代入g_d、t_d数值可得：

 

  水平时间（3）              t_y             加速度矢量    

                                                               

  垂直时间（4）  △t_{z     △}t_z         t_x        

                          t_z           

t_z=1秒(地球固有时间的基本单位)                                         

              图1.3a   地球三维时间示意图                

                                                          

图1.3a中， 为地球表面某点的加速度， 为 与地球水平面的夹角。        

按三维时间的推论，地球任意一时间点坐标表达式与a的函数关系式是：  

_d =(t_x,t_y,1)=  =  

这个函数关系是在理想状态下的导出式，它不考虑 的变化及其它微观因素等问题。如果把它推广到宇宙的某个i星球，则i星球三维时间的一般函数表达式如下：

= =                       （5）

上式为i星球的三维时间函数表达式。 、 分别为i星球的固有引力和固有时间。 为i星球表面某点的加速度， 为 与i星球水平面的夹角。不考虑星球表面 的变化。

以上完成了三维时间数学模型的建立， 为星球表面某点的加速度，它是忽略了引力 值的变化而建立的数学模型，如果考虑了 值的变化因素，将产生九维力时空的数学模型。一般地，有三维空间点、三维时间点、三维引力点、六维时空、九维力时空共点的一般表达形式如下：       

；----------三维空间一般表达

；----------三维时间一般表达

；---------三维力场的一般表达

( , ) =[ ， ]；--------六维时空共点一般表达

=[ , ， ]；-------九维力时空共点一般表达

九维统一论的结果是考虑宇宙力点的三元九维不可分割，即力、时、空之间的存在、变化、转换的统一关系。由九维的数学模型给出的所有函数关系式将在以下的文章中继续进一步的展开。同时，可以在理解时间是运动速度和力场组合的抽象表达理念之下，用运动场和力场来替代时间，使统一场论得于用具体的物理隐参量给以定量的描述。

 

1.4       六维时空的几何数学模型

 

  上一节阐述了三维时间的数学代数模型，下面用几何模型来描述六维时空。并由此产生三维时间几何体和代数式的物理意义。

1)六维形象几何归纳示意图如下:

                                                       

                     空间线        空间面        空间体    

      =   --------- 式（6）                                                         

             时空共点           米           米²        米³                            

                 ●                        s            v

时间线t                       (l_x,l_y,l_z)                  

                                                           

   t    t=(t_x,t_y,t_z)秒                     

时间面 a                                                       

                    a    a= 2                

         

时间体 j              j = 3    j定义为时间体的符号和单位 

                    j        

                    

                     图1.4a   六维时空几何示意图

 

  上图1.4a描述的时间线、面、体是一种时空分离抽象的几何形象表达，并赋予时间线、面、体具有物理意义的新单位。用同样的方法，在下面相关章节可以看到力和运动速度的线、面、体的抽象几何图形。

2） 代数解析

  时空共点六维的代数表达是宇宙内某个星球引力常量下的标量积。

  在上图1.4a的式（6）中，因为 与 成正比，空间面积、体积的数学式表现为积分形式，所以面积的单位为（米²），体积的单位为（米³），而t与 是成反比，数学表现为导数关系，所以时间面积的单位为（米/秒²），时间体积的单位为（米²/秒³ ）。某个力点固有时间等效于时间线，加速度a= 2等效于时间面积，加速度的导数 3等效于时间体积。更详细的说明将在后续的一些章节具体说明。

1.5    宇宙九维力时空星系的分布图

 

现在，在前述的所有理论和数学模型基础之上，把九维理论推广、应用到宇宙星系中。并指出它的是矢量算法的有限线段，可以从九维的几何空间发现了宇宙的有限性，实例具体如下。

1）代数解析参见图2.1a，九维宇宙是广宇空间的混合积有限线性值集合（矢量算法） 。

2）星系的固有引力、固有时间、固有长度示意图1.5a；

                              

                                                             

                           t_y      光系                               

   (g_g,t_g,l_g)                  

                              月亮         (g _y,t_y, l _y)                      

                          地球                                      

                              (g_d,t_d,l_d)                   t_x  

                   太阳                                            

                       (g_t,t_t,l_t)                             

          暗星系                                                      

                  (g_a,t_a,l_a)                                                

黑洞                                

             (g_h,t_h,l_h)         宇宙某点的三元九维不可分割表达

 t_z                

图1.5a  宇宙九维力时空分布示意图          

 

上图1.5a中，(g_h,t_h,l_h) (g_a,t_a,l_a) (g_t,t_t,l_t) (g_d,t_d,l_d) (g _y,t_y, l _y) (g _g t_g, l _g)分别代表黑洞、暗星系、太阳、地球、月亮、光波系的固有重力加速度、固有时间、固有长度。图上的点所代表仅仅是各星球表面的空间场，而且，每个星球所代表的内容都可以展开为一条起点在黑洞的复合几何线段。这是集合复合几何和量父量子物质结构的基本特性，参见下文。

用极限的概念分析,宇宙每点的重力加速度、固有时间、固有长度都是不同的。因为宇宙是动态的,因此宇宙每一点的重力加速度、固有时间、固有长度也是动态的。

3）星系的物理特性：

当g=g_h时，则形成黑洞，黑洞的物理特性与其质能相关。

当g=g_a时，其物理特性按暗星系的物理特性运动。在这里，暗星系指宇宙一些难于观测到的或虽然观测到却对它们的了解极少或异化与一般现象的广义天体或星系。

当g =g_t时，其运动规律按太阳的运行法则进行，太阳表面按光波(TEM、TE、TM)运行规律运行。

当g =g_d时,按目前时空的物理经典理论和公式基本能满足运行法则，要求精确时，按六维时空论。更高要求时，按九维力时空统一论，即考虑了 值分布的因素。

当g=g_y时，月亮上面的运动定律按g_y的物理定律运动。

当g=g _g时按光系的波动性(TEM、TE、TM)和粒子性（量子理论）的物理特性运行。而更多更细的分析可以单独对各个相应空间点的g值的星系作相应的描述。以上五个小节主要是建立了三维时间、六维时空、九维力时空的基本概念。仍然沿用经典的基本概念和名词来创造新的概念。下面将依以上的讨论逐步建立一些新的数学模型和集合空间的几何坐标系。发展了笛卡尔一元三维的几何模型，用三元九维来分析我们的宇宙。

 

注：第一部分内容出版在2008.6《中国科学论坛》并转载于《科技信息》2008.23期，被中国期刊网全文收录。

注:由于数学格式和图形在这里不能很好的匹配,请参见相关有图的博文!由此带来的不便请见谅.