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評析辨證唯物的時空觀與牛頓時空觀或相對論時空觀的關系
評析辨證唯物的時空觀與牛頓時空觀或相對論時空觀的關系 摘要：哲學是關于自然知識、社會知識和思維知識的概括和總結(jié)，它和各門具體科學都有著一般和特殊的聯(lián)系。哲學從總體上提示人與世界的關系，研究世界的本質(zhì)和普遍規(guī)律；而各門具體科學只從某一方面、某一領域研究世界的具體規(guī)律。本文通過對辨證唯物的時空觀、牛頓時空觀和相對論時空觀的全面闡述，并將它們進行對比，總結(jié)出了它們之間的關系。
關鍵字：辯證唯物主義 狹義相對論 相對論時空觀 牛頓時空觀
一． 辨證唯物時空觀
辯證唯物主義不僅從哲學基本問題的高度對世界本質(zhì)做出了科學的規(guī)定，而且在堅持物質(zhì)性的同時，認為物質(zhì)的固有屬性是運動，時間和空間是物質(zhì)運動的存在形式。馬克思主義的物質(zhì)觀與運動觀和時空觀是緊密聯(lián)系在一起的。
物質(zhì)運動的持續(xù)性和順序性，它表明一事物和另一事物、一運動過程和另一運動過程依次出現(xiàn)的先后順序，一事物存在和一種運動過程的長短持續(xù)。時間的特征是一維性或不可逆性，因為事物變化作為過程從絕對性的意義上是不可重復的，永遠從過去、現(xiàn)在到將來，按照這一個方向前進，通常人們所說的“機不可失，時不再來”，就是指出了時間的一維性�？臻g是運動著的物質(zhì)廣延和伸張性，任何事物都具有一定的規(guī)模、體積、形態(tài)和位置；多個事物之間具有前后、左右和上下之間方位上的并存關系。空間的特征是三維的，現(xiàn)實存在的任何物體都具有長、寬、高。設想僅有位置而沒有體積的點，只有長度而無寬窄的線和無厚度的面，僅僅是數(shù)學的科學抽象，現(xiàn)實世界中并不存在這樣的點、線、面�，F(xiàn)代物理學使用的“四維世界”概念，反映著事物存在于一維時間和三維空間之中。
時間和空間是運動著的物質(zhì)的存在形式，同運動著的物質(zhì)不能分離。《馬克思恩格斯選集》第3卷中指出“一切存在的基本形式是空間和時間，時間以外的存在和空間以外的存在，同樣是非�；恼Q的事情�！边@表明運動著的物質(zhì)不能脫離時間和空間。同樣，時間和空間也不能脫離物質(zhì)的運動，離開后者，前者就是空洞的抽象，就是純粹的無。一方面，物質(zhì)運動的展開就表現(xiàn)為時間和空間的形式。物質(zhì)運動總有一個運動過程，要經(jīng)歷一定的時間，否則其速度就是無限的。科學實踐告訴我們，即使具有最大速度的光，也不過每秒30萬公里，所以脫離時間的物質(zhì)運動是不可能的。同樣，物質(zhì)運動也離不開空間，任何物體都具有體積，處于一定的位置，就是微觀粒子，也有其微小的直徑。這足以說明物質(zhì)運動也離不開空間。另一方面，時間和空間離不開運動著的物質(zhì)。時間是靠物質(zhì)在空間中的運動來度量的。年、月、日等時間單位，是靠天體在空間中的運動來加以確定的。同樣，空間也是以物質(zhì)在時間上的運動來衡量的�，F(xiàn)代科學對空間更精確的測量使用激光測長觀測儀，其尺度可達到0.1微米之內(nèi)。脫離物質(zhì)的運動，時間和空間就是只能在頭腦中存在的空洞的觀念。
時間和空間是運動著的物質(zhì)的存在形式，與運動著的物質(zhì)不可分離，而運動著的物質(zhì)是客觀的，所以作為其存在形式的時間和空間也是客觀的。但是，時間性和空間的客觀性不是從它們與物質(zhì)脫離的意義上，相反，正是從它們作為物質(zhì)存在形式的意義上去理解的。堅持時間和空間的客觀性�？档抡J為，時間和空間是人類戌直觀中的先天形式，人通過它感知事物，給予事物以時間和空間，客觀唯心主義者黑格爾不但認為時間和空間是絕對觀念的產(chǎn)物，而且割裂兩者，提出絕對觀念外化為
自然界，出現(xiàn)了空間，只有絕對觀念達到精神階段，才有了時間。形而上學唯物主義，從另一個極端歪曲地理解時空的客觀性。如牛頓的時空觀，把時間和空間同運動著的物質(zhì)割裂開來，認為時間與物質(zhì)運動無關，它絕對均勻地流逝著；空間是脫離物質(zhì)的純粹空虛的框子。堅持時空的客觀性，就必須反對唯心主義，又批判形而上學。
承認時間和空間的客觀性，就意味著承認時間和空間的絕對性。因為時空的絕對性是指它們作為運動著的物質(zhì)的存方式，其客觀實在性是不變的、無條件的，當然是絕對的。而時間和空間的相對性首先是指它們的具體特性是隨物質(zhì)形態(tài)、特性的變化而變化的。其次，人們的時空觀念是承著認識的發(fā)展而不斷深化的。上述理由都是指可變性、有條件性，即相對性�，F(xiàn)代科學成就，特別是非歐幾何和相對論，不僅證明了時間和空間的客觀性，而且深刻地提示了時間、空間同物質(zhì)的聯(lián)系，時間和空間是絕對性和相對性的統(tǒng)一。時間和空間的絕對性和相對性統(tǒng)一，還表現(xiàn)在它們是無限性和有限性的統(tǒng)一。時間的無限性是指物質(zhì)世界的一維持續(xù)無始無終，運動著的物質(zhì)不能創(chuàng)造，也不能消滅�？臻g無限性是指物質(zhì)世界三維無論延伸向何處，都不會有盡頭。科學事實一再表明，宇觀世界至大無外，微觀世界至小無內(nèi)。時間的有限性是指每一具體事物之存在和發(fā)展過程都是有始有終的�？臻g的有限性是指每一具體的事物總是有限的規(guī)模，處于特定的位置。時空的有限性和無限性的辯證統(tǒng)一表現(xiàn)在兩者相互依存、包含和貫通。無數(shù)有限的時空的總和，構(gòu)成整個宇宙無限的時空，而無限的時空既能通過有限的時空把自己表現(xiàn)出來，又把無數(shù)的有限包含于自身當中。有限時空是不僅具體事物有著無限的層次結(jié)構(gòu)，而且有限事物由于自身包含著的否定因素會使之辨證轉(zhuǎn)化，從而超越有限趨向無限。有限是有條件的、暫時的，因而是相對的；無限是無條件的、永恒的，因而是絕對的。時空的有限性和無限性就是這樣既有相互排斥又相互貫通。
二． 牛頓時空觀中的絕對與相對
在《自然哲學的數(shù)學原理》一書中，牛頓寫道：“絕對空間，就其本性來說，與任何外在的情況無關，始終保持著相似和不變�！薄敖^對的、純粹的數(shù)學的時間，就其本身和本性來說，均勻地流逝而與任何外在的情況無關。”總之，在牛頓的時空觀中，空間、時間和“外在的情況”這三者都是相互獨立的，無關的，空間的延伸和時間的流逝都是絕對的。在這種意義上可以說，在牛頓的體系中仍然含有亞里士多德式的絕對。把“空間”設想成物體作機械運動的舞臺和背景，是一種十分自然的抽象。我們在日常生活中有這樣的經(jīng)驗：在一個箱子中可以放進一定數(shù)量的東西。這是箱子的一種性質(zhì)�？梢越凶鱿渥拥娜莘e，也就是箱子的空間。 這個容積大小或空間大小是與箱子里放什么東西（以及放不放東西）沒有關系的。在賣箱子的商店里，總是要標出26?20?10等等尺寸，之所以能這樣標出，就是以容積是箱子的不受“外在的情況”影響的本性這一點為依據(jù)的。進一步我們設想箱子無限地擴大，這就得到了一個與任何特殊的物質(zhì)無關的、絕對的空間。它就是牛頓的絕對空間。牛頓是一個經(jīng)驗論者，他不能容忍在他的體系中存在先驗的觀念。他認為：物理的實在必須是能被感知的。那么，如何來感知他所規(guī)定的“絕對空間”呢？牛頓設計了一個理想實驗，用來判斷哪些運動是相對于絕對空間的絕對運動。這就是著名的水桶實驗。若有一桶水，讓它做旋轉(zhuǎn)運動。開始時桶壁旋轉(zhuǎn)而水不運動，水與桶壁之間雖有相對運動，但水面卻和靜止時是一樣的，是一個平面。以后水逐漸被桶壁帶動并且和
桶壁一起旋轉(zhuǎn)，此時雖然水與桶壁之間并沒有相對運動，但水面呈凹形，桶邊的水面略高，中間略低。因此，即使在水與桶沒有相對運動的情況下。我們也可以判斷出水桶體系究竟有沒有相對于絕對空間的轉(zhuǎn)動。這個判據(jù)是：若水面平坦，則無絕對運動，若水面呈凹形，則有絕對的轉(zhuǎn)動。這就是牛頓提出的判別法。到這里，牛頓的體系似乎已經(jīng)很嚴整了。然而事情并非如此。
在牛頓的力學定律（包括慣性定律）的表達里沒有明確指明，所謂“靜止”、“勻速直線運動”和“運動狀態(tài)的改變”是對什么參考物體而言的．在牛頓力學中“力”是物體間的相互作用，這是與參考物體無關的，然而運動狀態(tài)及其改變則與參考物體有密切關系．牛頓完全了解自己理論中存在的這一薄弱環(huán)節(jié)，他的解決辦法是引入一個客觀標準——絕對空間，用以判斷各物體是處于靜止、勻速運動，還是加速運動狀態(tài)．牛頓承認，區(qū)分特定物體的絕對運動（即相對于絕對空間的運動）和相對運動，也非易事．不過，他還是提出了判據(jù)．譬如，用繩子將兩個球系在一起，讓它們保持在一定距離上，繞共同的質(zhì)心旋轉(zhuǎn)，從繩子的張力可以得知其絕對運動角速度的大小．
絕對空間在哪里？牛頓曾經(jīng)設想，在恒星所在的遙遠的地方，或許在它們之外更遙遠的地方．他提出假設，宇宙的中心是不動的，這就是他所想象的絕對空間．從現(xiàn)今的觀點來看，牛頓的絕對時空觀是不對的．不過，牛頓當時清楚地意識到，要想給慣性原理以一個確切的意義，那就必須把空間作為獨立于物體慣性行為之外的原因引進來．愛因斯坦認為，牛頓引入絕對空間，對于建立地的力學體系是必要的，這是在那個時代“一位具有最高思維能力和創(chuàng)造力的人所能發(fā)現(xiàn)的唯一道路”．
三． 相對論的時空觀
相對論分為廣義相對論和狹義相對論。
（一） 狹義相對論及其時空觀：
狹義相對論所根據(jù)的是兩條原理：相對性原理和光速不變原理。愛因斯坦解決問題的出發(fā)點，是他堅信相對性原理。伽利略最早闡明過相對性原理的思想，但他沒有對時間和空間給出過明確的定義。牛頓建立力學體系時也講了相對性思想，但又定義了絕對空間、絕對時間和絕對運動，在這個問題上他是矛盾的。而愛因斯坦大大發(fā)展了相對性原理，在他看來，根本不存在絕對靜止的空間，同樣不存在絕對同一的時間，所有時間和空間都是和運動的物體聯(lián)系在一起的。對于任何一個參照系和坐標系，都只有屬于這個參照系和坐標系的空間和時間。對于一切慣性系，運用該參照系的空間和時間所表達的物理規(guī)律，它們的形式都是相同的，這就是相對性原理，嚴格地說是狹義的相對性原理。在這篇文章中，愛因斯坦沒有多討論將光速不變作為基本原理的根據(jù)，他提出光速不變是一個大膽的假設，是從電磁理論和相對性原理的要求而提出來的。這篇文章是愛因斯坦多年來思考以太與電動力學問題的結(jié)果，他從同時的相對性這一點作為突破口，建立了全新的時間和空間理論，并在新的時空理論基礎上給動體的電動力學以完整的形式，以太不再是必要的，以太漂流是不存在的。
（1）狹義相對論時空觀要點及來源：
①同時的相對性：由Δt=γ(Δt’+vΔx’/c2)，Δt’=0時，一般Δt≠0。稱x’/c2為同時性因子。
②運動的長度縮短：由Δx=Δx’/γ+vΔt，因測量運動的長度時必須Δt=0，則Δx=Δx’/γ
≤Δx’。
③運動的鐘變慢：由Δt=γ(Δt’+vΔx’/c2)，因運動的鐘在自己的參照系中Δx’=0，則Δt=γΔt’≥Δt’。
（2）狹義相對論時空觀的具體分析：
1、 同時的相對性
愛因斯坦認為：凡是與時間有關的一切判斷，總是和“同時”這個概念相聯(lián)系的。按相對論的說法，在某個慣性系中同時發(fā)生的兩個事件，在另一相對它的運動的慣性系中，并不一定同時發(fā)生。這一結(jié)論叫做同時的相對性。例如有兩個閃電正好擊中一列向東行使的列車的車頭和車尾（對地面上的觀察都而言），而位于列車中間的旅客則是不是同時看到兩個閃電的呢？
該問題其實告訴我們，Δt＝０，Δx≠０。則選擇洛侖茲變換： t’= t－v x/c2 →Δt’=γ(Δt－vΔx/c2)＝－vγΔx/c2。顯然因Δx=x2-x1>0，則Δt’=t2-t1<0。即先看到車頭處閃電。舉一個通俗的例子，如果我們軍訓，把指揮官下令臥倒，在地面上的人看到是同時戰(zhàn)士是臥倒的，但在高速飛機上的乘客卻看到不是同時臥倒的（忽略具體細節(jié)）。
2、 長度收縮：
長度收縮有時被稱作洛倫茨（Lorentz）或洛倫茨－弗里茨格拉德（FritzGerald）收縮。在愛因斯坦之前,洛倫茨和弗里茨格拉德就求出了用來描述（長度）收縮的數(shù)學公式。但愛因斯坦意識到了它的重大意義并將其植入完整的相對論中。這個原理是：參照系中運動物體的長度比其靜止時的長度要短。那么是不是運動的人看起來就瘦些呢？用相對論的觀點看的確這樣。但定量分析就知道，人的運動速度太小，不能產(chǎn)生觀察效果。這就是一般的經(jīng)驗不能接受相對論時空觀的道理。另外，其實運動的長度是很難測量的，也是經(jīng)驗沒有的。
3、 時間膨脹：
運動的鐘比靜止的鐘走的慢，稱為時間膨脹。
最著名的關于時間膨脹的假說通常被成為雙生子佯謬。假設有一對雙胞胎哈瑞和瑪麗，瑪麗登上一艘快速飛離地球的飛船（為了使效果明顯，飛船必須以接近光速運動），并且很快就返回來。我們可以將兩個人的身體視為一架用年齡計算時間流逝的鐘。因為瑪麗運動得很快，因此她的“鐘”比哈瑞的“鐘”走得慢。結(jié)果是，當瑪麗返回地球的時候，她將比哈瑞更年輕。年輕多少要看她以多快的速度走了多遠。 時間膨脹并非是個瘋狂的想法，它已經(jīng)為實驗所證實。最好的例子涉及到一種稱為"介子"的亞原子粒子。一個介子衰變需要多少時間已經(jīng)被非常精確地測量過。無論怎樣，已經(jīng)觀測到一個以接近光速運動的介子比一個靜止或緩慢運動的介子的壽命要長。這就是相對論效應。從運動的介子自身來看，它并沒有存在更長的時間。這是因為從它自身的角度看它是靜止的；只有從相對于實驗室的角度看該介子，我們才會發(fā)現(xiàn)其壽命被“延長”或“縮短”了。
（二）廣義相對論時空觀
愛因斯坦提出“等效原理”，即引力和慣性力是等效的。這一原理建立在引力質(zhì)量與慣性質(zhì)量的等價性上(目前實驗證實,在10~12的精確度范圍內(nèi),仍沒有看到引力質(zhì)量與慣性質(zhì)量的差別)。根據(jù)等效原理，愛因斯坦把狹義相對性原理推廣為廣義相對性原理，即物理定律的形式在一切參考系都是不變的。物體的運動方程即該參考
系中的測地線方程。測地線方程與物體自身故有性質(zhì)無第一文庫網(wǎng)關，只取決于時空局域幾何性質(zhì)。而引力正是時空局域幾何性質(zhì)的表現(xiàn)。物質(zhì)質(zhì)量的存在會造成時空的彎曲，在彎曲的時空中，物體仍然順著最短距離進行運動(即沿著測地線運動——在歐氏空間中即是直線運動)，如地球在太陽造成的彎曲時空中的測地線運動，實際是繞著太陽轉(zhuǎn)，造成引力作用效應。正如在彎曲的地球表面上，如果以直線運動，實際是繞著地球表面的大圓走。
四． 牛頓時空觀與相對論時空觀
牛頓和愛因斯坦是人類歷史上最偉大的兩位物理學家。從他們提出的理論可以看出：他們的差別不僅僅是在方程、公式、定律和理論體系的差別，更重要的是在時空觀上的差別，也就是對一個終極問題——未來究竟是否已被注定——的回答的不同。
狹義相對論，是只限于討論慣性系情況的相對論。牛頓時空觀認為空間是平直的、各向同性的和各點同性的的三維空間，時間是獨立于空間的單獨一維（因而也是絕對的）。狹義相對論認為空間和時間并不相互獨立，而是一個統(tǒng)一的四維時空整體，并不存在絕對的空間和時間。在狹義相對論中，整個時空仍然是平直的、各向同性的和各點同性的，這是一種對應于“全局慣性系”的理想狀況。狹義相對論將真空中光速為常數(shù)作為基本假設，結(jié)合狹義相對性原理和上述時空的性質(zhì)可以推出洛侖茲變換。
牛頓的基本觀點是宇宙中各處時間以相等的速率逝去，未來任何一點在任何時刻的狀態(tài)都從一開始就被確定下來了。這雖然帶有宗教宿命論的色彩，但聽上去還是頗自然的事情。愛因斯坦重新解讀了這種看似無懈可擊的時空觀，他認為時間是可快可慢的，這取決于你的速度，如果你的速度足夠快，那么就有可能穿越時空到達未來。這聽上去雖然是荒誕、令人難以置信的，但已被無數(shù)實驗和現(xiàn)象證明是正確的。在宇宙空間站上生活了700多天的俄羅斯飛行員，當他回到地球上時，他的表針系統(tǒng)要比地球上快1/50秒，也就是說他進入了1/50秒后的未來世界。雖然這點時間可能微不足道，但如果人類能造出接近光速的飛行器時，那么這種時空現(xiàn)象就會有相當可觀的影響了。
相對論時空觀與牛頓時空觀的比較如下：
（1） 狹義相對論否定了牛頓力學的絕對時空觀。
過去的物理學都是以牛頓力學為理論基礎。牛頓時空觀的基本思想是：
1） 時間是均勻的，時間間隔是絕對的，即 Δt ＝ Δt’；
2） 空間是各向同性的，長度是絕對的，即 ΔL ＝ ΔL’；
3） 時間和空間是相互獨立的，彼此之間沒有任何直接聯(lián)系。
似乎宇宙間存在著一個永遠走動的大鐘，在任何情況下，它的速率永遠都是相同的，世界上的一切運動在時間上都是以它為度量的標準。Galileo變換正是經(jīng)典時空觀的集中體現(xiàn)。
狹義相對論否定了經(jīng)典力學的時空觀，建立了相對論的時空觀，內(nèi)容包括：
1）時間不是絕對不變的，而是具有相對性，時間間隔的度量與參照系的運動狀態(tài)有關；
2）空間不是絕對不變的，也是具有相對性，空間間隔的度量是與參照系的運動狀態(tài)有關；
系中的測地線方程。測地線方程與物體自身故有性質(zhì)無關，只取決于時空局域幾何性質(zhì)。而引力正是時空局域幾何性質(zhì)的表現(xiàn)。物質(zhì)質(zhì)量的存在會造成時空的彎曲，在彎曲的時空中，物體仍然順著最短距離進行運動(即沿著測地線運動——在歐氏空間中即是直線運動)，如地球在太陽造成的彎曲時空中的測地線運動，實際是繞著太陽轉(zhuǎn)，造成引力作用效應。正如在彎曲的地球表面上，如果以直線運動，實際是繞著地球表面的大圓走。
四． 牛頓時空觀與相對論時空觀
牛頓和愛因斯坦是人類歷史上最偉大的兩位物理學家。從他們提出的理論可以看出：他們的差別不僅僅是在方程、公式、定律和理論體系的差別，更重要的是在時空觀上的差別，也就是對一個終極問題——未來究竟是否已被注定——的回答的不同。
狹義相對論，是只限于討論慣性系情況的相對論。牛頓時空觀認為空間是平直的、各向同性的和各點同性的的三維空間，時間是獨立于空間的單獨一維（因而也是絕對的）。狹義相對論認為空間和時間并不相互獨立，而是一個統(tǒng)一的四維時空整體，并不存在絕對的空間和時間。在狹義相對論中，整個時空仍然是平直的、各向同性的和各點同性的，這是一種對應于“全局慣性系”的理想狀況。狹義相對論將真空中光速為常數(shù)作為基本假設，結(jié)合狹義相對性原理和上述時空的性質(zhì)可以推出洛侖茲變換。
牛頓的基本觀點是宇宙中各處時間以相等的速率逝去，未來任何一點在任何時刻的狀態(tài)都從一開始就被確定下來了。這雖然帶有宗教宿命論的色彩，但聽上去還是頗自然的事情。愛因斯坦重新解讀了這種看似無懈可擊的時空觀，他認為時間是可快可慢的，這取決于你的速度，如果你的速度足夠快，那么就有可能穿越時空到達未來。這聽上去雖然是荒誕、令人難以置信的，但已被無數(shù)實驗和現(xiàn)象證明是正確的。在宇宙空間站上生活了700多天的俄羅斯飛行員，當他回到地球上時，他的表針系統(tǒng)要比地球上快1/50秒，也就是說他進入了1/50秒后的未來世界。雖然這點時間可能微不足道，但如果人類能造出接近光速的飛行器時，那么這種時空現(xiàn)象就會有相當可觀的影響了。
相對論時空觀與牛頓時空觀的比較如下：
（1） 狹義相對論否定了牛頓力學的絕對時空觀。
過去的物理學都是以牛頓力學為理論基礎。牛頓時空觀的基本思想是：
1） 時間是均勻的，時間間隔是絕對的，即 Δt ＝ Δt’；
2） 空間是各向同性的，長度是絕對的，即 ΔL ＝ ΔL’；
3） 時間和空間是相互獨立的，彼此之間沒有任何直接聯(lián)系。
似乎宇宙間存在著一個永遠走動的大鐘，在任何情況下，它的速率永遠都是相同的，世界上的一切運動在時間上都是以它為度量的標準。Galileo變換正是經(jīng)典時空觀的集中體現(xiàn)。
狹義相對論否定了經(jīng)典力學的時空觀，建立了相對論的時空觀，內(nèi)容包括：
1）時間不是絕對不變的，而是具有相對性，時間間隔的度量與參照系的運動狀態(tài)有關；
2）空間不是絕對不變的，也是具有相對性，空間間隔的度量是與參照系的運動狀態(tài)有關；
3）時間與空間有著密切的聯(lián)系，孤立的時間和孤立的空間都是不存在的。 Lorentz變換是相對論時空觀的具體體現(xiàn)。
廣義相對論的建立，近一步揭示出時空與運動著的物質(zhì)是密不可分的，不存在脫離物質(zhì)運動的絕對時間和絕對空間，換句話說，拋開物質(zhì)的運動談時間和空間是沒有意義的。
（2）狹義相對論否定了牛頓力學中物體質(zhì)量絕對不變的觀點。
宏觀物體在低速運動的情況下，物體的質(zhì)量視為不變的；而當物體的運動速度可與光速相比擬時，狹義相對論明確指出：物體的質(zhì)量不再為常量，而是隨著物體的運動發(fā)生變化的。即當物體高速運動的時候,其質(zhì)量會隨物體運動速度的增大而增加，質(zhì)速關系式清楚地揭示了這一變化關系。
(3)狹義相對論否定了牛頓力學中質(zhì)量與能量互不相關的思想。
牛頓力學認為質(zhì)量與能量是兩個意義完全不同的物理量，彼此之間互不相關；而狹義相對論則認為質(zhì)量與能量之間有著密切的關系，質(zhì)能表達式便是很好的體現(xiàn)。而質(zhì)能關系的建立，為新能源的開發(fā)提供了理論依據(jù)。裂變反應能和聚變反應能的利用，便是典型的事例。
（4）相對論與量子理論相結(jié)合，已建立起諸多的新興學科、交叉學科和邊緣學科。相對論量子力學、量子場論是相對論和量子理論相結(jié)合最具代表性的產(chǎn)物。其中量子電磁場理論已是當今世界相當精確的理論，理論預測與實驗結(jié)果高度符合，很難想像在低能區(qū)相對論與量子力學之間存在著什么矛盾；在極高的普朗克能區(qū)，兩者尚需進一步發(fā)展，其結(jié)果將會統(tǒng)一在新的理論之中。
（5）狹義相對論在狹義相對性原理的基礎上統(tǒng)一了牛頓力學和麥克斯韋電動力學兩個體系，指出它們都服從狹義相對性原理，都是對洛倫茲變換協(xié)變的，牛頓力學只不過是物體在低速運動下很好的近似規(guī)律。
（6）廣義相對論在廣義協(xié)變的基礎上，通過等效原理，建立了局域慣性長與普遍參照系數(shù)之間的關系，得到了所有物理規(guī)律的廣義協(xié)變形式，并建立了廣義協(xié)變的引力理論，而牛頓引力理論只是它的一級近似。這就從根本上解決了以前物理學只限于慣性系數(shù)的問題，從邏輯上得到了合理的安排。相對論嚴格地考察了時間、空間、物質(zhì)和運動這些物理學的基本概念，給出了科學而系統(tǒng)的時空觀和物質(zhì)觀，從而使物理學在邏輯上成為完美的科學體系。
五． 辨證唯物時空觀與相對論時空觀
相對論的創(chuàng)立，導致了人類時空觀的一次重大變革，它將伽利略和牛頓以來的動力學時空觀（絕對時空觀）發(fā)展到了相對論時空觀。
相對論時空觀在物理學上有重大意義，它的建立突破了牛頓時空觀的舊框框，正如愛因斯坦所說：“相對論的興起是由于實際需要，是由于舊理論中嚴重和深刻的矛盾已經(jīng)無法回避了。新理論的力量在于僅用幾個非常令人信服的假定，就一致而簡單地解決了所有這些困難??舊力學（指牛頓力學）只能對低速運動有效，從而成為新力學的極限情形�！�
絕對時空觀認為，時間和空間與物質(zhì)的存在及物質(zhì)的運動狀態(tài)是沒有聯(lián)系的，時間和空間也是互不相關的。
相對論的建立，使人們在時空問題上耳目一新。相對論時空觀指出，時間和空間與物質(zhì)是密切聯(lián)系的，它們與物質(zhì)的運動狀態(tài)有關，與物質(zhì)本身的分布也有關，并
且時間和空間之間也是相互依賴的，這樣在時空問題上，人們的認識產(chǎn)生了一個大飛躍。
在研究中，我發(fā)現(xiàn)，其實在哲學中也有與絕對時空觀和相對論時空觀相對應的觀點：絕對時空觀把時間和空間同物質(zhì)運動分割開來，這是形而上學的觀點；相對論時空觀認為時間和空間是運動著的物質(zhì)的存在形式，它肯定了它們同運動著的物質(zhì)有著不可分割的聯(lián)系，而這恰恰正符合哲學上辯證唯物主義的觀點。歷史已經(jīng)證明，辯證唯物主義觀才是真正科學的、完整的、符合自然規(guī)律的，正像相對論時空觀最終取代了片面的絕對時空觀。
（一）時間和空間的相對性
假定有人問我們，兩個現(xiàn)象是否真正同時發(fā)生而不涉及任何出于某種狀態(tài)的參考系，那么，這樣的問題就像并不涉及任何觀察點而問兩顆行星是否真正處于一條直線上一樣毫無意義。事實是這樣的：同時性不僅決定于兩個現(xiàn)象，而且決定于觀察這兩個現(xiàn)象時所處的參考系。就像兩顆行星是否處于同一直線上，不僅決定于它們的方位，而且決定于觀察它們的點。
在相對論創(chuàng)立之前，絕對的時空觀在物理學中占著統(tǒng)治地位。在時間方面，絕對時空觀認為：時間的量度與參考系的運動無關，也就是存在著與參考系無關的絕對時間。在空間方面，認為空間的量度同參照系的運動無關，也就是存在著同參照系無關的絕對空間。
但是，我們發(fā)現(xiàn)，時間和空間一樣也是相對的，而不是絕對的。
其實，我們很難定義什么是時間。但是我們可以運用哲學的思維，知道什么不是時間，在什么條件下，時間的概念將會失去意義。第一，如果空間中的一切存在物停止位置的相對移動。也就是說，水不再流，鳥不再飛，風不再吹??等等。第二，如果一切存在停止自身對自身的變化。就是說，一切植物、動物不再生長，巖石不再衰變，原子不再分裂??等等。試問，如果這兩種情況發(fā)生，也就是說，如果一切運動都被停止、取消，那么時間的概念是否還仍具有意義？如果沒有運動，如果沒有變化，時間的概念是否還仍然存在？顯然，在這種條件下，時間的概念是沒有意義的。這就表明，時間與動、與變的過程相統(tǒng)一。實際上，“空間是存在物的現(xiàn)時存在的抽象，而時間則是動與變的進程（累積的、遞進的）的抽象�！�
所以，在“同一時間”這一概念，正與“在同一地點”一樣，都是沒有意義的概念。這就是說，必須對一個特定的參照系來論述時間或者空間。
我發(fā)現(xiàn)，以上觀點正好可以用辯證唯物主義的一個論述來概括：時間和空間是物質(zhì)運動存在的形式。
唯物論認為世界統(tǒng)一于物質(zhì)。辯證唯物論進一步認為，物質(zhì)的運動是物質(zhì)自身的屬性。那么，也就是說，物質(zhì)和物質(zhì)的運動是萬事萬物的基礎和決定性因素，于是時間和空間作為構(gòu)成這個世界的兩個因素，就必然要服從于物質(zhì)和物質(zhì)的運動。而愛因斯坦的理論正好對此進行了驗證。
（二）速度有其極限
第二次世界大戰(zhàn)前，飛機的速度遠遠落后于聲速。今天，超音速飛機早已出現(xiàn)。無線電波以光的速度傳播。那么，我們能否創(chuàng)造出“超光速”電訊設施來傳遞信息呢？現(xiàn)在看來，這是根本不可能的。
假如能夠用無限大的速度傳遞信息，那么我們就能夠建立這樣的一種理論：任
何兩個時間的同時性是絕對的。
如果關于第一個事件的信息與關于第二個事件的信息同時到達，我們可以說，這兩個事件發(fā)生在同一時刻。這樣，兩個事件的同時性這一概念，就變成絕對的，而不考慮與這一結(jié)論有關的參照系的運動情況如何。
但是，正如上文中所提到的，實驗證明時間的絕對性是不可能的。由此，我們得出結(jié)論：信息的傳遞不可能是瞬時的。從空間一點傳到另一點的信息傳遞速度，不可能大于某一極值，該極值即為速度的極限。這一速度極限等于光速。
相對論表明，最高速度的存在決定于物質(zhì)的內(nèi)在本質(zhì)。假定說，科學技術(shù)的發(fā)展，可使我們得到比光速更大的速度，這就像下面的說法一樣荒唐可笑：在地球表面兩萬公里以外的地方并不存在任何點，但是如果有人竟希望有朝一日當?shù)厍蛏系匦伟l(fā)生變遷的時候，在更遙遠處發(fā)現(xiàn)地球上的新點，這顯然是十分荒唐可笑的。正由于光速是最大速度，才使光速在自然界中發(fā)揮如此特別的作用。光速或者可以超過其他一切現(xiàn)象的傳播速度，或者至少同其他現(xiàn)象的速度相同。
這里，我想用自己的一些哲學觀點對此進行解釋。時間是不可逆的，我想這應該是絕大多數(shù)哲學家都承認的觀點。那么，如果存在超光速，我們不妨把它設想為一種超光速飛船（設其速度為ｖ），于是人乘坐它離開地球一定距離ｓ后，所用時間為ｔ＝ｓ／ｖ，人看到的是地球上ｔ＇＝ｓ／ｃ之前的情形，由于光的傳播速度ｃ慢于飛船的飛行速度ｖ，即ｃ＜ｖ，則有（ｓ／ｃ）＞（ｓ／ｖ），即ｔ＇＞ｔ，于是人將看到離開地球之前的景象，這也就意味著時光的倒流，而這是絕對不符合邏輯和常理的（對于時間的不可逆，哲學可以從理論上論證，但好像還不能從試驗中論證）。
（三）質(zhì)量與能量的轉(zhuǎn)換
愛因斯坦在狹義相對論的研究里提出了一個非常著名的公式：Ｅ＝mc，即質(zhì)能轉(zhuǎn)化公式。
無獨有偶，恩格斯在《自然辯證法·導言》的結(jié)束語中曾有這樣一段話：“這是物質(zhì)運動的一個永恒的循環(huán)。??在這個循環(huán)中，物質(zhì)的任何有限的存在方式，無論是太陽還是星云，個別的動物或動物種屬，化學的化合或分解，都同樣是暫時的，而且除永恒變化著、永恒運動著的物質(zhì)，以及這一物質(zhì)運動和變化所依據(jù)的規(guī)律外，再沒有什么永恒的東西。但是，不論這個循環(huán)在時間和空間中如何經(jīng)常地和如何無情地完成著，不論有多少百萬個太陽和地球長生和滅亡，不論要經(jīng)歷多長時間才能在一個太陽系內(nèi)而且只在一個行星上造成有機生命的條件，無論有無數(shù)的有機物一定產(chǎn)生和滅亡，然后具有能思維的腦子的動物才能從它們中間發(fā)展出來，在一個短時間內(nèi)找到適于生活的條件，然后又殘酷地被消滅，我們還是確信：物質(zhì)在它的一切變化中永遠是同一的，它的任何一個屬性都永遠不會喪失。因此，它雖然在某個時刻一定以鐵的必然性毀滅自己在地球上的最美的花朵——思維著的精神，而在另外的某個地方和某個時刻一定又以同樣的鐵的必然性把它重新產(chǎn)生出來。”
這便是事物的質(zhì)和量的對立統(tǒng)一的理論，而這種辨證的唯物主義觀點與愛因斯坦的質(zhì)能轉(zhuǎn)化理論不謀而合。
參考資料：
[1] 馬克思主義哲學原理，王宏波，陜西人民出版社
2
[2] 馬克思主義哲學原理，肖前，中國人民大學出版社
[3] 愛因斯坦的相對論講了哪些內(nèi)容？
http://www.shenghuodiy.com/content/1/content21617.htm
[4] 牛頓時空觀是啥？http://zhidao.baidu.com/question/5391826.html
[5] 牛頓的絕對時空觀
http://resource.smjy.net/staticres/2004/gzpd/jxzy/04-05shang/wl/3/17/renjiao/1/kzzl5.htm
[6] 愛因斯坦提出的狹義相對論的時空觀的主要內(nèi)容是什么？ http://zhidao.baidu.com/question/15668431.html
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