时间和空间是否有客观性

时间和空间是否有客观性袁高福牛顿认为时间和空间是客观绝对的，与观测者的测量无关。爱因斯坦认为时间和空间是相对的，与观测者的运动状态有关。观测者因为高速运动影响到他对时间和空间的测量值改变，但并不能改变时间和空间的真实存在，这只能说明观测者因为高速运动使他对时间和空间的测量产生了偏差，并不能由此认为时间和空间是相对的而否定时间和空间的客观性。观测者在高速运动时，他对时间和空间的测量会产生偏差，这是他在高速运动中借助光来测量导致的。光在较大尺度上是一种波，具有波的性质，使光速总保持不变，借助光就不能获得完全可靠的信息来进行探测。在观测者作高速运动时借助光波来进行时空探测，如果直接利用探测得到的测量值，就会形成背离时空本身存在的结论。先来谈一下为什么光速恒定不变，这是借助光来探测宏观世界会导致谬误的根本原因。我们知道，在较大尺度上看，光是一种波（而在很微小的尺度上看，光是一种粒子）。那作为光波，它同其它各种波一样，都具有多普勒效应，即观测者快速趋向波源或快速远离波源，会改变波的波长和频率，但不会改变波速。在同一种介质中相同温度下（其它情况也控制为相同）测声速，无论观测者如何运动或者声源如何运动，我们会听到声波的音调改变（由频率改变导致），同时声波的波长也要作相应改变，但是声速不变。在真空之中，光速c=λf，即等于光波的波长和频率的乘积，当观测者相对于光源快速运动或者光源相对于观测者快速运动时，光波的波长λ和频率f同时相应改变，但其波长和频率的乘积不变，光速不变。所以光速不变并不玄奥，这只是波具有的性质。在借助光进行宏观空间探测相隔很远的两地A、B同时发生的两个事件（可以看作两处同时闪光）时，只有在观测者和发生事件的A、B两地没有相对速度情况下，才能测定两个事件（两处闪光）同时发生，但是在观测者从A到B运动速度接近光速的情况下，借助光来观测，受光速不变的影响，就会得到两个事件没有同时发生的违背客观事实的结论。同样，受光速不变的影响，在测量很遥远的两个观测点A和B之间的距离时，在观测者从A到B作接近光速的高速运动情况下，会测得两个观测点之间的测量距离小于真实距离（即长度变短）；在测量同一地点的两个事件发生时间之间的间隔时，会测得同一地点的两个事件发生时间之间的间隔小于真实时间间隔（即时间变慢）。这是爱因斯坦狭义相对论利用洛伦兹变换推导出的两个重要结论。这两个结论使我们错误地认为时间和空间没有客观性，而是与观测者的运动状态有关，其实即使没有观测者，时间和空间同样一直都是客观存在的，与有无观测者及以与观测者作任何运动都没有关系，这两个结论只能说明在高速运动情况下测量时间和空间会导致很大的偏差。其实这两个结论互为因果：当观测者以接近光速的速度从相隔遥远的A地到B地时，按照观测者的实际运动速度计算，从A地到B地应该需要很长的时间，观测者觉得少用了时间，随着他用自己的运动速度和变少的运动时间来计算，得知A地到B地的距离长度变短了；如果观测者先测得A地到B地的距离长度变短，用这变短的距离和他自己的运动速度，也可以计算出所用时间少于他感觉到实际所用的时间，觉得计算的时间变慢。但事实是，A地到B地的距离仍然是那样长，从A地到B地所用的时间仍然是那样多，只是借助光速不变的光来测量计算导致了极大的偏差。爱因斯坦的发现，揭示了运动会对时间和空间的测量结果产生影响并带来很大偏差，在对宏观世界探测时必须要注意到这种影响且对测量结果加以修正，才会得到尽可能准确的测量值