时间和空间是一对古老的哲学和科学范畴，随着哲学和科学的发展，人们对时间和空间的认识也在不断深化，例如古希腊罗马哲学时空观、牛顿经典力学时空观以及爱因斯坦相对论时空观。本文在这里试图对时间空间作一点新的探索，把时间和空间更密切地结合起来，深入揭示二者的内在联系。简单地讲，这就是尝试着提出一个新的时空命题——时间是生成中的空间。
需要说明的是，时间空间问题的最终解决需要得到一个数学、物理学的解。然而，本文尚无能力作出一个完全的科学解，而是试图沿着“哲学——科学”的路径先提出一个哲学的解，并尽力推向科学化的解释。最终的科学化解释，还是期望科学家们——数学家、物理学家和宇宙学家们来完成。所以，本文充其量只是一篇抛砖引玉之作。
1.深入把握时间空间的特性
人类关于时空的认识是不断推进的。从亚里士多德到牛顿，人们一致认为空间和时间是绝对的，任何事物都具有绝对的空间位置和时间间隔。当然，空间和时间是不相同的，空间表现为事物的广延性，时间表现为事物的持续性，空间中的事物是左右相邻的，时间中的事物是前后相继的。也有人否认空间时间的存在，如哲学家贝克莱就认为物质实体、空间和时间都是虚妄的。还有人认为空间是客观存在的，而时间只是人的主观体验和记忆。
到爱因斯坦提出相对论，人们的时空观开始发生重大变化。首先，狭义相对论否认空间时间的绝对性，认为人们对时空的观察要依据不同的时空坐标，处于不同时空坐标的人们对于时空的度量结果是不相同的，这就是时空的相对性。其次，广义相对论进一步认为，时空在物质引力的作用下会发生弯曲，物体就是沿着弯曲的时空运动的，这表现为引力作用。再次，爱因斯坦还把时空联结为一体，提出“时—空四维连续”的概念。尽管至今人们尚远未把时空真正联系起来，如霍金在描绘天体在时间中的运动时总是用三维图像（把空间的三维图像画成两维图像，然后把空间的第三维作为时间之维来运用），但爱因斯坦之后的人们已普遍接受了时空四维连续。
虽然时空观在不断演变，但对于空间和时间的基本特性的认识基本上是保持不变的，这就是对空间广延性和时间持续性的认可。如果否定了空间的广延性和时间的持续性，也就否定了二者的区别。所以，这两个不同的特性对于空间和时间的存在是非常重要的。对于这两个基本特性需要作进一步的分析。所谓广延性，指的是处于空间广延上的不同事物具有并存的特点，人们可以从A处走到B处，也可以从B处返回到A处，所以，空间旅游是不存在根本性困难的。所谓持续性，指的是处于时间延伸上的不同事物具有此起彼伏、前后相继的特点，人们可以从A事件走向B事件，但不能从B事件返回到A事件，B事件是在A事件消失之后才出现的，这就是时间的一维方向性和不可逆性。由此可见，尽管处于不同空间的事物不能瞬时联系，但它们原则上是并存的，在一定的时间范围内是允许空间往返访问的。这个事实到底说明了什么呢？它说明的是空间中的不同地点的事物具有对于人的现实性，它们彼此之间没有消失，而是同时存在着，是现实的事物。那么，时间的一维方向性说明了什么呢？它说明的是时间中的不同事物具有对于人的非现实性，不同时间中的事物是此消彼长前后相继的，前件事物消失了后件事物才得以出现。它们对于人们没有同时的现实性，因为当后件事物呈现为现实时，前件事物已经在现实中（时空中）消失了，它只能以信息的状态存在着，如用录音录像的方式保存以前的事物信息。人们对空间中的不同事物可以通过感官观察到，而对于时间中的不同事物则要靠记忆来把握。这也表明，不同事物在时间中的存在是以“现实——信息”的形态存在即先后相继的形态存在，只有当下的事物才是现实的，过去的和未来的事物都只具有信息的形态。但是，事物在空间中的存在却是以“现实——现实”的形态存在，即同时并存的形态存在，不论A处的事物还是B处的事物、C处的事物都是并存的现实。人们不满足于事物在时间中的“现实——信息”形态，而是追求“现实——现实”的形态，这就是追求时间旅行，试图在时间旅行中返回过去的事物或提前访问未来的事物。
空间的广延性和时间的持续性是两个重要的特性，充分把握这两个特性才能更深入地认识空间和时间的内在联系。
2.时间是生成中的空间新维度
在把握了空间和时间的特性及其实质之后，我们需要进一步探索二者的联系，充分揭示空间和时间的内在联系机制。
在这里，本文试图提出这样一个新命题，这就是：时间是生成中的空间新维度。这个命题的含义是：时间也是空间，但不是已经形成的空间，不是完成时态，而是进行时态，是正在生成中的空间；也就是说，现实的空间是由时间生成的，而时间是正处在生成之中的空间新维度。对于这个命题，可以考察一下我们所处的三维空间的各个维度的生成过程（见下图）。
从1—3图可见，点的运动生成了空间的第1维，这就是一维的线；线的运动生成了空间的第2维，这就构成了二维的面；面的运动生成了空间的第3维，这进一步构成了三维的体。运动在这里就是一个生成的时间历程，经过这个时间历程，单向的时间之维转变成双向的空间之维。在时间之维向空间之维的生成中，我们用的是虚线，这表示的是进行时态；当时间之维转变成空间之维后，我们用的是实线，这表示的是完成时态。虚线的进行时态是一个“现实——信息”形态，而实线的完成时态则是一个“现实——现实”形态，这个事实表明，处于时间形态的不同事物具有的是不完全的现实形态，而处于空间形态的不同事物具有的则是完全的现实形态。
图4表示的是我们所处的宇宙正在发生的转变。我们的宇宙是一个三维空间加一维时间的宇宙，一维的时间正处于向空间的第4维生成。这也就是说，我们的宇宙正在向四维空间的新宇宙生成。当然，这只是从逻辑上做出的简单推理。要想证明它的真实性，还需要进一步做出更深入的解释和论证。
三维空间的三维性鲜明地表现为，我们的空间可以从一个点画出相互垂直的三条直线，这就是长、宽、高。那么，四维空间是否就是可以画出四条相互垂直的四条直线呢？显然，我们在三维空间中很难想象出这第4条直线来，更难以想象出四维空间的直观形象，只能简单地讲具有三维的事物在一维的时间中运动最终生成了空间的第4维。从时间到空间的生成，事物发生了两种形态的转变：一种是从时间之维的“现实——信息”的不完整现实形态转变为空间之维的“现实——现实”的完全现实形态；另一种是从时间之维的运动变化形态转变为空间之维的停滞凝固形态。对于后一种形态的转变，我们需要多做一些解释。
霍金把时间之维确定为三种形态，这就是热力学箭头、心理学箭头和宇宙学箭头。热力学的时间箭头表现为宇宙从不平衡的形态向热平衡的形态转变，也就是从低熵的有序形态通过不断的熵增而达到熵的最高值的无序形态，从事物形态上看，这就是一个从运动变化形态向停滞凝固形态（亦即热寂形态）转变的过程。这可以用下面这一个关系式来表示：
在这里，L表示空间之维，T表示时间之维， Smax表示熵的最大值（即热寂形态的熵）。这个关系式表明，当熵S达到最大值时，时间之维T就会停滞而凝固为空间之维L，这也就是“时间是生成中的空间”。没有时间就没有事物的运动变化，时间向空间的转变就是时间的停滞形成了空间的永恒，空间的永恒既凝聚了旧的时间运动变化的成果也为新的时间运动变化奠定了基础。由此可见，正是时间和空间的交错变换形成了时空形态和宇宙形态的提升和发展。心理学的时间箭头表现为人们记住的是过去而不是未来，这和热力学熵增的方向是一致的。宇宙学的时间箭头表现为从大爆炸到宇宙时空的不断膨胀，人们只能看到宇宙的膨胀而不是收缩。现在看来，热力学箭头、心理学箭头、宇宙学箭头是相互一致的，从更深层次看，这三个箭头不仅相互一致，而且和时间向空间的生成历程也是一致的。这个事实表明，时间向空间的生成实际上也就是一个从低熵到高熵的信息消耗过程，当熵增到宇宙达到了热平衡，宇宙就不再发生任何运动变化，时间之维就凝结为空间之维。这样，时间的持续性就凝结为空间的广延性，时间持续上的不同事件就转变为空间广延上的不同事物，从时间事件的“现实——信息”形态转变为空间事物的“现实——现实”形态。
当我们的宇宙从三维空间加一维时间的结构转变为纯粹的四维空间时，宇宙中的事物就不再是三维立体事物的运动而是四维空间事物的凝聚。对于这样的事物难以用我们通常的思维来把握，也难以用三维空间事物来表述。但是，不论从逻辑上还是从热力学、宇宙学上看，四维空间的形成都是可能的。当四维空间形成之后，由于某种机制的作用还会发生新的时间之维，从而进入“四维空间+一维时间”的富有生命的更新更高级的宇宙形态。
3.新时空观的若干启示
本文提出的“时间是生成中的空间新维度”的命题，不仅是一种新时间观，也是一种新空间观。这样的新时空观将对我们产生许多新启示。
（1）对宇宙大爆炸有了新认识。过去，我们认为宇宙起始于一个高密度的奇点大爆炸，在这里，三维空间和一维时间是一起发生大爆炸的。现在看来，大爆炸可能不是空间的爆炸而只是时间的爆炸，是在三维空间基础上发生的时间大爆炸，是开启空间第4维的生成过程，是一个由低熵形态向高熵形态的膨胀过程。
（2）对宇宙形态有了新认识。没有时间没有信息流动的三维空间，是一个没有发展变化亦即没有生命的宇宙，显然是一个比我们的三维空间加一维时间的宇宙更低级的宇宙。进一步讲，不同维数的空间和时间构成了不同的宇宙，它们不仅仅是平面存在的，也是立体演进的，于是形成了宇宙总体上的由低到高的多层立体结构。同时，宇宙也是透明的，可以通过空间时间的不同维数来沟通彼此不同的宇宙。在这里，我们进一步提出了多元立体宇宙、透明宇宙的新概念。
（3）对时间旅行有了新认识。所谓时间旅行指的是运用一定技术手段到过去或未来去访问。至于能否在时间还处于运动变化中实现时间旅行，这还需要研究。但是，当时间转变成空间之后去做原本属于时间旅行的访问是可以实现的，这就像在空间中旅行一样是容易做到的。然而，这样的旅行已不再是从现在到过去或未来旅行，而是从这里到那里的旅行。我们看到，二维空间是平面，三维空间则成了立体，立体不是平面的简单堆积，而是新的第3维的生成，立体完全不同于平面。同样，当时间之维生成了空间第4维，三维的立体空间也就形成了四维空间，四维空间中的事物是现实事物，即A、B、C、D等处的事物，它们之间是并列的而非前后相继的，所以，在四维空间中旅行决不会发生因果颠倒的事件，我们不会对过去的事件或未来的事件发生违背逻辑的干扰。
（4）对熵增有了新认识。时间向新的空间之维的转变表面看只是一个单向的熵增过程亦即信息的消耗过程，现在看来其中还有更深的发展机制。到恒星阶段，宇宙的熵增主要表现为恒星的热核燃烧和光热的辐射，但在这个宏观的无序化过程中还包含着一个局部的有序化过程，这就是在光热辐射的作用下行星发生了日益高级化的化学演化、生物演化和文明演化的过程。显然，这个局部高度有序化的过程是以宏观无序化过程为代价转换而来的，是一种信息高度浓缩化的转变过程。从这里我们可以得出这样一个结论：信息是相互转化和守恒的。这显示出人类、意识及其创造的文化在宇宙演化中具有十分重要的历史地位和作用。这的确值得我们深思。
（5）对“大统一理论”有了新认识。所谓大统一理论，主要指的是揭示电磁力、弱相互作用力、强相互作用力、引力这四种力的统一尤其是引力和其他力的统一，但至今仍未实现。现在看来，大统一理论的范围需要再扩大一些，既要包括揭示各种力的统一，也要包括揭示质量、能量、信息之间的统一，同时还应包括揭示时间和空间的统一。所以，本文提出的“时间是生成中的空间”的新命题，显然深化了对时间与空间的内在统一性的认识，对于大统一理论也会具有积极的推动作用。
（作者为山东社会科学院原副院长、二级研究员）
【延伸阅读】
霍金：《时间简史》
《时间简史》由斯蒂芬·霍金著，于1988年4月正式出版，讲述了狭义相对论以及时间、宇宙的起源等宇宙学。
相对论的一个同等卓越的成果是，它变革了我们对空间和时间的观念。在牛顿理论中，如果有一光脉冲从一处发到另一处，（由于时间是绝对的）不同的观测者对这个过程所花的时间不会有异议，但是他们不会在光走过的距离这一点上取得一致的意见（因为空间不是绝对的）。由于光速等于这距离除以所花的时间，不同的观察者就测量到不同的光速。另一方面，在相对论中，所有的观察者必须在光是以多快的速度运动上取得一致意见。然而，他们在光走过多远的距离上不能取得一致意见。所以现在他们对光要花多少时间上也不会取得一致意见。（无论如何，光所花的时间正是用光速——这一点所有的观察者都是一致的——去除光所走的距离——这一点对他们来说是不一致的。）总之，相对论终结了绝对时间的观念！这样，每个观察者都有以自己所携带的钟测量的时间，而不同观察者携带的同样的钟的读数不必要一致。
在一个不变的宇宙中，时间的端点必须由宇宙之外的存在物所赋予；宇宙的开端并没有物理的必要性。人们可以想像上帝在过去的任何时刻创造宇宙。另一方面，如果宇宙在膨胀，何以宇宙有一个开端似乎就有了物理的原因。人们仍然可以想像，上帝是在大爆炸的瞬间创造宇宙，或者甚至在更晚的时刻，以便它看起来就像发生过大爆炸似的方式创造，但是设想在大爆炸之前创造宇宙是没有意义的。大爆炸模型并没有排斥造物主，只不过对他何时从事这工作加上时间限制而已！
每一事件可由一个称为“时间”的数以唯一的方式来标记，所有好的钟在测量两个事件之间的时间间隔上都是一致的。然而，对于任何正在运动的观察者光速总是一样的这一发现，导致了相对论；而在相对论中，人们必须抛弃存在一个唯一的绝对时间的观念。代之以每个观察者携带的钟所记录的他自己的时间测量――不同观察者携带的钟不必要读数一样。这样，对于进行测量的观察者而言，时间变成一个更主观的概念。
按照广义相对论，宇宙在过去某一时刻必须有一无限密度的状态，亦即大爆炸，这是时间的有效起始。类似地，如果整个宇宙坍缩，在将来必有另一个无限密度的状态，即大挤压，这是时间的终点。即使整个宇宙不坍缩，在任何坍缩形成黑洞的局部区域里都会有奇点。这些奇点正是任何落进黑洞的人的时间终点。在大爆炸或其他奇点，所有定律都失效，所以上帝仍然有完全的自由去选择发生了什么以及宇宙是如何开始的。
当我们将量子力学和广义相对论相结合，似乎产生了以前从未有过的新的可能性：空间和时间一起可以形成一个有限的、四维的没有奇点或边界的空间，这正如地球的表面，但有更多的维数。看来这种思想能够解释观察到的宇宙的许多特征，诸如它的大尺度一致性，还有像星系、恒星甚至人类等等小尺度的对此均匀性的偏离。它甚至可以说明我们观察到的时间的箭头。但是如果宇宙是完全自足的、没有奇点或边界、并且由统一理论所完全描述，那么就对上帝作为造物主的作用有深远的含义。
霍金：《时间简史续编》
《时间简史续编》由斯蒂芬·霍金著，于1992年正式出版。本书以坦白真挚的私人访谈的形式，叙述了霍金教授的生命历程和研究工作，展现了在他巨大的理论架构后面那位真实的“人”。
空间——时间几何也牵涉到距离和角度。但是现在人们要考虑事件，也就是不但空间分开而且时间也分开的点。人们是否能以光速或更慢的速度从一个事件到达另一个事件是最重要的问题。
虚时间和实时间的关系，犹如虚数和实数的关系。虚时间物理是物理学的爱丽丝奇境；例如，粒子可以运动得比光还快，甚至可在（虚）时间中向后运动。当然，当描述变成对量子力学的一种近似时，每件事都是对的，没有人可比光运动得更快或者在（实）时间中向后运动。
在广义相对论中，由于时间和空间在公式中表达的方式，使实际谈论时间的创生成为可能。麻烦的是，在经典理论中，当空间和时间“开始形成”时，实在的点本身是数学中的奇点，数学失效了，所以它不能给你一个创生论。你在传统的宇宙论中所能说的是，存在许多不同的可能宇宙，它们所有都和爱因斯坦方程式相符合。（延伸阅读由山东社会科学院外宣办刘健整理）
