什么是物质?

从科学的定义看,任何由基本粒子构成且有质量的物体都可以称之为物质。

那么空间算不算物质?

时间算不算物质?

看到这两个问题,估计大部分对科学知识有一定基础的人也会茫然无知。

因为在我们固有的印象里,所谓时间和空间是“看不见摸不着”的东西。

比起沙砾砖瓦这些实实在在的“物质”,时空这个字眼更像是一种“概念”而不是具体的存在。

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其实,在爱因斯坦的相对论问世以前,科学界对时空的认识尚处于“绝对时空”的框架里。

即时空在宇宙中是绝对存在且不会受到任何事务的影响。

而普通人对时空的认知就显得空泛的多了。

所谓空间就是面前的“空气”,时间就是一页页翻过去的“日历”,我们既不知道它们从何而来,更不知道它们以后要往哪里去。

可是任谁都想不到,随着科学理论的不断深入,科学家发现时间和空间并不是“虚无”不可改变的,而是和“物质”一样,有着可以变化和延伸的物理属性。

根据霍金“奇点大爆炸”模型的推演,宇宙在137亿年前一无所有,既没有空间也没有时间。

而大爆炸发生后的瞬间,宇宙率先膨胀出了空间,然后“时间流”开始在空间中蔓延。

之后随着宇宙温度不断的冷却,氢离子构成了初代恒星,初代恒星坍缩后迸发出大量的“重元素”,宇宙中才开始慢慢有了物质。

但这种观点很明显与相对论相互矛盾。

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爱因斯坦认为宇宙中的时间和空间都是“相对运动”的,但这个运动是离不开物质本身的。

简单来说任何脱离物质和时空都不存在,当然这种物质可以是带电磁力的物质也可以是无法看见的只有质量引力的“暗物质”。

举个形象的例子,时空就好像是瓶子里的水,如果没有瓶子这个“物质”盛放它,它很快就会“消失”。

科学家们更愿意把这种关系称之为“束缚”。

即物质的质量束缚了时空,时空的膨胀和坍缩都必须遵循物质的质量带来的引力作用。

介于这个特性,有科学家认为相对论或许为我们揭开了时空更本质的秘密。

那就是时间和空间一样也是“某种粒子”构成的,它们不可能是能量,本身也不具备质量,我们可以把这两种粒子称之为“时间粒子”或者“空间粒子”。

就好像构成物质的基础粒子一样,不过两者之间的物理性质完全不同。

“时空粒子”和“基础粒子”能够在引力作用下发生反应,换言之大质量天体附近时间的流速会变慢,而空间的曲率会扭曲。

其实把时间比喻成“物质”是一个方便理解的概念,可以让人们更容易的理解时空的本质现象。

它们并不是“虚无缥缈”的东西,而是实实在在构成了我们的宇宙,并且随时会发生实质性变化的“特殊物质”。

我们也能在一些颇具想象力的前沿理论中,看到科学家正在研究“截停时间、改造空间”的计划,不过这种有趣的想法很难从实践中得到证实的机会了。

就好像有人认为可以利用“时空曲率”打造光速飞船一样,理论或许成立,只是很难实现。

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相对论和量子力学并称为改变人类科学逻辑的两大理论,不管是相对论还是量子力学,都试图掌握“物质在空间中运动的规律”,虽然现在两个理论还有难以调和的矛盾,但共同之处都是坚信时空和物质不可分割,任何脱离物质的时空都会消失,任何没有时空的物质都会湮灭,两者相互影响,是宇宙最根本的“共生关系”。