《科学思想》：关于时空相对性的思考

在上一篇文章中，小编为您详细介绍了关于《《钝书生》：楔子 汤和归隐》相关知识。本篇中小编将再为您讲解标题《科学思想》：关于时空相对性的思考。

关于时空相对性的思考

在经典的牛顿的宇宙体系中，时间和空间是绝对的，时间是一维的，但是在爱因斯坦构建的相对论体系中，时间是相对的，并且爱因斯坦的相对论体系已被学界广泛接受，在大多数人看来牛顿应该是错了，但是在我看来牛顿错了这种说法很不严谨。

我拿科学史上的别的东西来打比方，比如日心说和地心说，在我们今日看来，这两种说法都是错的，但我认为这种想法很荒唐，因为这两种说法都是伟大的科学家提出来的并在历史上让人们接受了许多年。问题在于中心这个概念是我们人为的定义，宇宙的概念也是我们人为定义的概念。我来大致分析一下，在地心说被提出的那个时代，人们只知道有地球还有月亮、水星、金星等等远不如现代人知道的多的星球，人类的宇宙概念就只包涵了这么一些星球，把地球当做中心这些星球在围绕地球转这确实可以说的通，说地球是宇宙的中心也不为过，因为当时人类定义的宇宙就只包涵了这么一些东西，并且以地球为不动，这些东西确实是在绕着地球转。日心说也是同理，因为在日心说的时代人类发现了更多的星球并把这些星球纳入到宇宙的这个概念中来，所以地心说变的不成立了，这并不是说地心说原本就错了，而是人们的视野宽了，宇宙的概念变了。

或许有人说宇宙的本来就概念包括一切已知的和未知的事物，但是，我们所有的宇宙概念都是从已知的事物里面产生的，所谓包涵未知的事物，包涵的只是我们的假定和假想。我们假定和假想的东西是不能很好的用从已知的事物中产生的概念来概括的，因为那只是假定和假想，不能作为确实的东西来很好的融入那个从已知的事物中产生的概念。比如说我们把已知的空间内所有事物称为宇宙内的事物，但是未来我们在已知的空间之外又发现了新的事物，把它们在纳入到宇宙的范畴，但是在这之前我们并不知道有这个事物，这个事物并不在我们所设定的宇宙的范畴之内，宇宙这个概念对这个事物是无法定义的。

而时间和空间也和宇宙一样是带有一定的主观性的概念，根据我们的日常经验，时间是根据我们看到的事物变化的进程而设定的概念，比如我们将太阳东升西落设定为一天，而空间是我们对物质存在的条件而设定的概念，时间和空间的主观性在于我们主观的设定了参照物之后才产生了时间和空间。

所以我认为牛顿所谓的时空绝对并不是完全错误，对我们人类处在地球上的一般的生活而言，时空是绝对的几乎是没有错的。但是如果是处在一个速度接近光速的宇宙飞船里并且这个宇宙飞船在和地球进行相对运动时，时间还是会变的。

这里我提一下爱因斯坦的思想实验，就是一列列车上的灯的思想实验，车顶上的灯的灯光到车底部经过了距离L，等它反射回到灯上来总共经过了距离2L，用掉了时间t，假设这个时候列车是以光速c前行，那么站在地上的人看到车里的光是走了两条斜线而不是原先在车里的人看到的光走了上下两条直线，由于光速不变，计算下来车外的人看起来光从下去到回来用了更多的时间，爱因斯坦从这个思想实验中强调同时的相对性，我却觉得从这个思想实验中还可以看出来，处在不同的参考系中看一个事件，这个事件是不一样的，因为在车的参考系里的人看到的是光走了上下两条直线，可是在车外处在地面参考系的人看到的是光走了两条斜线。

我个人认为这是个物理学中的重要问题，不仅仅时间是相对的，而且事件本身也存在相对性。

这样的话也许能解释双生子悖论了，我认为最后那个乘宇宙飞船回来的那个人未必会老的慢，因为即使他乘坐宇宙飞船使时间变慢了，但是那个衰老这一个事件也相应的变化了，最后结果也许是一样的，两个人可能还是一样老。另外双生子详谬中所谓的时间变慢，是相对于地球那个参考系时间变慢，那个在飞船上的人在飞船这一参考系中的时间还是和他在地球上那样一样变化的，按照这么算的话这种时间变化根本没什么用，因为事件还是一样的进程，而且我之前说过时间是根据我们看到的事物的变化而设定的概念。

按照我的猜测，要真正达到我们想让时间变慢所能达到的效果，必须使参考系中的所有事件进程全部变慢。

另外关于光行差的问题，我也想说一下，光行差是指我们和我们观察到的星球存在相对运动，而光传到我们这儿需要时间，所以我们看到的星球的位置和星球的实际所在位置有偏差。

我们估且把自己想像成为不动的，把要观测的那个星球设定为在我们前方向下运动的，那个星球先把光发出来，在我们收到光的时候，那个星球已经向下运动了一段距离，所以那个星球在我们看到的它的方向的下方。这样没有问题，但是，把这件事反过来考虑，根据运动的相对性，设想我们是在动的而星球不动，我们对于星球是在向上运动，那样星球这个时刻发出来的光我们收不到，收到的是之前发出来的光，但是星球还在是在我们看到的那个位置，只是在它发出那道我们能收到的光的时候我们不在那个能收到那道光的位置。

于是我得出了一个让我自己也头疼的结论，空间也是相对的，就和事件相对一样。

对于这个结论我还可以进行另一个论证。

即设想我们和一个星球在同一直线上，那个星球在这条直线上朝远离我们的方向运动。在某一刻它向我们发出了一道光，这个光到我们这儿的时候那个星球又向前运动了一段距离，那么那个星球离我们的距离应该是光速乘以光到达我们这儿所用的时间加上这个时间乘以那个星球运动速度的值，然而，根据运动的相对性，假定那个星球是不动的，那我们在朝远离它的方向以相同的速度运动，它在某一时刻向我们发出的光，必须要经过更长的一段距离才能被我们接受到，原先光只要经过我们和星球在光发出的那一刻需要经过的距离，现在变成要这段距离再加一段我们在光运动过来时我们远离那个星球的距离，那么光所经过的距离就变长了，由于光速不变，时间也变长了，所以这同一个过程，仅因为参考系不同，直接导致了最后计算出来的时间和距离都有变化。

另外我刚才说只有在一个参考系中，所有的的事件进程全部减慢才能真正达到让时间减慢的效果，因为时间就是用来形容事物进程的概念。既然按照我的猜想，双生子悖论这个思想实验并不能在理论上达到使时间变慢的实际效果，那么问题就来了，有没有可能用一种方法真正能够达到使时间变慢能产生的真正效果，比方说让人的衰老变慢呢？

这个问题我也不能得出确定性的答案，既然有人这么严肃的提出双生子悖论这种有可能使人衰老减慢的方法，那么我也可以进行大胆的猜测。首先我想到的时，为什么在我的日常生活中所有的事件都可以被归入大致绝对的时空中，为什么不是这个事件和那个事件都在不一样的时间进程中呢，比如说我正在按照一天26个小时在生活着，而另外一个同学却是按照一天24个小时在进行生活着，但是我们能在一起看到日升和日落。当然，如果事件真的是这么发生的，我也几乎无法理解这个世界了，我感觉这种事情几乎不可能发生，因为我和另一个同学都被安置在同一个事件进程中了，即日升到日落这一个事件进程，没有办法和他产生不一样的时间，但是如果是有人坐了接近光速的宇宙飞船看我在操场跑一圈这一个事件进程可能和我自己感受到的事件进程是不一样的，但是这件事还仍然是这件事，不会因为他看到的事件进程不一样而使这件事的本质不一样，从概念上来讲，这件事还是这件事，这样的话我也想不出任何办法来通过改变时间来改变衰老进程了，这是个悲伤的故事。

但是，另外还存在一个问题，为什么我们在地球上测得的光在真空中的传播速度必然是每秒30万千米，是否是因为我们在地球上，所以测得的光速是一定的，为什么没有什么东西的速度能超过光速，为什么按照爱因斯坦的广义相对论来计算，星球的质量能使时空弯曲？那样的话为什么我们处在地球上感受到的时空是接近绝对的，是否是因为地球巨大的质量，大致决定了我们感受到的时空是绝对的，我刚才举的例子中所说的我和另一个同学都被安置在了同一个事件进程即日升到日落这一个事件进程有一个前提条件即我和他始终都在地球上。

另外我要强调一下，我之前所说的双生子悖论是狭义相对论的悖论，我之前的解释也是在狭义相对论的框架下的解释。如果根据广义相对论，引力质量等于惯性质量，引力场和加速度造成的效果等效，那么这个问题又要重新看待了。既然广义相对论指出星球的质量能造成时空弯曲，那么我就可以这么说，星球的质量很大程度上的决定了星球周围的时空。既然爱因斯坦的这一理论成功的预言了太阳引力使空间弯曲，解释了水星近日点中一直无法解释的43秒，还成功预言了引力红移等现象，那么我就可以这么说，地球附近的时空和太阳附近的时空是不一样的，也就是说要使两个人处在不同的时空中还是有可能的，那样的话在广义相对论的框架下还可以搞出一个新的双生子问题，即双胞胎兄弟两个一在地球上生活，一个乘坐太空飞船在太阳附近生活，当然那个飞船十分高科技能够抵挡太阳巨大的热量和幅射，在这种情况下谁老的快。

还可以这么想，假设真空中只有地球一个星球，当一个飞船原先在地球上，但它克服了地球的引力而飘在了太空中并在不断的朝远离地球的方向进行匀速运动，那么它是否算是进入了另一个时空。

这些问题还有待于我们进一步思考和解决。

对于生长衰老以及两者相互关系的反思和猜想

21世纪以来，科技飞速的发展，人们的平均预期寿命在不断的上升，人们原来概念中的寿命极限似乎不断的在被突破。这个时候我们不得不去思考这样的问题，人类的

寿命是否具有极限，人类的衰老速度能否被延缓已经成了重大的研究课题。而人类进行衰老研究后主要得出了许多理论，最主要的就是自由基理论、端粒学说、体细胞突变学说和生物分子自然交联学，这些理论看上去非常有说服力，但是，每一个理论都难以解释很多的现象，通过反思可以找到许多的问题。

先说自由基理论，近来科学家曾做过试验，发现向一块生物组织内注入自由基不仅没有使那块组织快速衰老，反而加快了其生长速度，也就是说自由基未必能使生物组织衰老，自然也未必能使生物个体衰老。而体细胞突变学说存在巨大的理论缺陷，比如说人体内如果会自然的极大规模的发生突变，就连长成成熟体都难，因为身体组织根本无法很好的构建，怎么可能绝大部分人不仅能正常生长，还能活那么久。生物自然分子交联学说认为生物体是个不稳定的化学体系，其中的生物分子具有活泼基团，其发生的化学活动能使生物分子交联，分子结构改变，改变不断的积累导致衰老。可是，生物体内的细胞和组织是可以不断更新和修复的，这理论实在很难说的通。端粒学说认为细胞的分裂会导致端粒不断的缩短，慢慢导致DNA损坏，但是人体内有如干细胞一样端粒不会缩短的细胞，这类细胞又可以分裂再分化出新的细胞来代替衰老的细胞。

以上的这些学说也无法解释这样一个事实，那就是按照这些学说，人从出生开始身体就不停的在积累衰老因子，但是人从出生开始并不都是一直在衰老，而是先不断的生长，在达到成熟体以后才开始出现衰老的现象。

衰老有许许多多的表现，神经反射的下降，皮肤的松弛和皱纹的产生，内分泌的失调，体能的退化，有时候肥胖和发福也在表明着衰老。我们一般只能从现象体会衰老，根本找不到内在的衰老本质，只有中医以元气散失来解释，但显然这种解释很不合理，因为我们根本检查不到人身上有元气的存在。于是我认为衰老根本没有什么内在的本质，而是由内外界的因素综合形成的。

至今为止很多生物我们无法验证它们会衰老，根本找不到它们的衰老现象，比如说海葵和灯塔水母，海葵的死亡很有可能是外界环境发什了变化造成，或者由于它的行动力很弱，等到它长到一定大小后，周围食物不充足导致它饿死。

有一种说法，哺乳动物的寿命一般是生长期的5到7倍，但是猫的生长期大概7到8个月，但是平均寿命15岁，有的猫甚至活到了27岁，显然不在生长期的五到七倍之内。人的生长期大约是20几岁，那按照这理论人的寿命应该达到100到150以上，可是目前人类的平均寿命远远不到，看来这理论并不是很靠谱。

还有一种说法，哺乳动物的心跳一生8亿次，可是据报道有些人活到了120或者140几岁，就算他们心跳慢，按每分钟50次算，算下来也大大超过了8亿次，更何况心跳这么慢的人少，而且人在剧烈运动时心跳会加快，人不可能一生都不进行剧烈运动。看来这理论也不怎么靠谱。

总结下来，现在几乎所有关于衰老和寿命的理论都有重大缺陷，所以我想开辟一种新的思路，我上面说过，人从出生开始并不都是一直在衰老，而是先不断的生长，在达到成熟体以后才开始出现衰老的现象，其它会衰老的生物也基本上类似，那么我可以得出一个结论，那就是生长和衰老有直接的关系。另外我们也确实能从一些研究中发现，哺乳动物里面生长期较长的往往寿命也比较长。

大象也是哺乳动物，而且它是终生生长的，也就是说它们不像人类一样到了一定阶段会停止生长，而且它们的平均寿命不短，对于这种终生生长的生物，它们是否会像人类一样衰老，我无法确定，因为人类的衰老表现的很明显，可是大象似乎没有那么容易看出来，但是它们常常是因为最后牙齿掉了不能吃东西而饿死，这似乎和衰老而死有些不同，因为大象一生会牙齿会重新生长很多次，和人类不一样，人类一般在掉完乳牙长出恒牙后就不会再长牙了，当然据报道偶尔也有例外。大象为什么能够长这么多次牙，却会有最后一次的不再长牙这个事情也很奇特，不能用人类的衰老规律来解释。

我大致的猜想一下，大象的体型那么大，它又是不断的生长的，但它的生长一定会受到外界环境的限制，比如食物，如果它的体型一直在长可是它能够获取到的食物有限的话它很有可能会饿死。还有就是重力，大象的体型那么大，身体的站立和行动要抵抗那么大的重力，即使它躺着，重力的影响也很大，可是他还要一直生长，这是个很可怕的事，当它的身体又大了一块的时候，整个骨架也得有相应的变化，不然可能会塌掉，我相信总有一天它会长不动的。我可以举出例证，那就是海洋动物里面的鲸类可以生长到比大象还大的多，很有可能就是因为水有浮力，可以消解一些重力的影响。植物中北美红衫和巨衫能长到一百米以上，因为它们是植物，不需要移动。

另外我要说一下海绵这种生物，这种生物没有五官，结构非常简单，我们实在很难说它会衰老，因为我们没有办法用人体衰老的种种迹象来套在海绵身上，因为海绵连器官都没有，真的很难说它会衰老。另外它的身体可能会被外物给击散，这样它就变成两个或更多的小海绵了，对于人来说这就是返老还童了。四散海绵细胞组合成一个海绵也可以算成是海绵长大，而海绵被击散变小也可以算是逆生长，类似的还有蚯蚓，当它被切成两段，就变成两个小蚯蚓，相当于逆生长了。

而人类中有一个叫做曾玉珊的女孩，20岁了身体还保持7到8岁的样子，还有一个在美国的女婴布鲁克，她身体在20岁时还保持女婴的模样，这说明人类的生长规律并不是完全不可变的，而且这两个人外表都没有出现衰老的现象，虽说曾玉珊的脑垂体和70多岁的老人差不多，但并不能说她和70多岁的老人一样老，因为那些老人的脑垂体是缩到那么小，而曾玉珊的脑垂体则是没长大过，两个性质完全不一样，而且但是她身体的别的地方都是7，8岁的女孩的样子，而一般的人到了20岁外表则会看上去比未成年的时候稍微老那么一些。这两个例子也可以论证生长和衰老的关系，甚至可以说衰老在那些确定会出现衰老现象的物种里面都是不一定的。

生物物种之间具有一定的相似性，因而我们可以类比不同物种之间类似的现象，比如猫类的衰老就跟人有相似性，有的猫在年龄大了以后似乎会和人一样发福，脸上长赘肉，并且肉变的松弛。而如果用植物来类比的话，我觉得树木每年的叶子枯黄凋谢和人类的衰老有那么一点相似性，但这并不是说这就是树的衰老，人的衰老会出现毛发变白脱落，表皮变的松弛，而树的叶子枯黄凋谢同样是在表面发生的变化，和人类的衰老有部分是相似的，同样会在表面的身体部分发生营养缺失和衰变。

落叶的原因是因为植物需要适应环境，为了减少水分的蒸腾，而人类的衰老和落叶既然有相似之处，那么人类的衰老某种程度上是否也是为了适应环境呢？树木在落完叶后第二年还会继续生长，而人类在衰老的同时似乎也伴随着生长，人类在23岁左右神经反应开始了一定程度的退化，但是在30岁左右许多人的身体会出现发福，这在某种程度上也是脂肪细胞的生长，并且人类在老龄时期并不是身体所有功能全都大幅度衰退，并且一直衰退下去，有的老人在90岁的时候思维仍然很清晰，有的老人七、八十岁玩弹珠游戏、打乒乓球反应仍然很快或者肌肉力量仍然很强。根据这些现象可以做出猜测，人类的衰老可能和树木落叶一样是有选则性的衰退，而不一定是全方位的、彻底的功能衰退。

同时人类的衰老和树木落叶的相似之处还在于大量代谢废物的堆积，老年人体内的代谢废物明显要多于他年轻的时候。落叶之中也是大量的代谢废物的堆积导致生理功能衰退导致叶片死亡，区别在于人往往是因为某个或某几个器官衰竭而死，而不是全身堆积满了代谢废物而死。

我上面说过重力可能是限制生长的一大原因，人类和许多动物的生长可能都受到重力的限制，而树木落叶的时候也正好是环境限制它生长的时候。

人在达到成熟体的时候，身体已经不需要再大幅度的生长了，可是食量在这个时候却没有明显下降，这是为什么呢？

大概是因为在人类达到成熟体，生长受到明显的限制时，体内的细胞仍然在分裂分化，仍然存在生长的倾向。无论再怎么老的人，只要他还活着，他体内的细胞就不可能不分裂不分化。根据这一事实，我猜测衰老很有可能是身体内的生长和代谢活动附带引起的过程。我打个比方，比如说在一个小培养器内有一个细胞在分裂，而这个培养器的空间是有限的，但是营养是始终保持充足的，不久以后，那个细胞分裂出了很多细胞把培养器给占满了，那会出现什么呢？那就是细胞还在接着分裂，但是空间已经不足了，那么有的细胞就被挤压的变形了，然后为了适应环境，不少细胞可能就开始衰老和缩小了，那是为了阻止继续分裂同时节省出空间，甚至有的细胞可能衰老到死亡了。我这个猜想和现代的社会人口的年龄结构的变化有一定的相似性，但是我还没有充分的证据来论证，但是从逻辑上来讲很有这种可能。

那么人体的器官和血脉的衰老也有可能是这种原因，我总结一下，人的生长受到外部重力还有自身代谢的限制而在一定时期内身体出现大的轮廓上基本不生长的状态，那样的话身体的空间就是有限的了，但是体内的细胞仍然会生长，那就有可能出现我上面所述的因为空间有限而出现的衰老现象。

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