长期以来，关于时间、空间、质量与能量，一直是哲学和科学探讨的重要问题之一。随着社会的发展，人类在这方面的认识也不断深化。经过哲学抽象而形成的时空观和质能观，影响着人们的思维方式，影响着人们的自然观^[1]。发展唯物主义的时空质能观，抛弃唯心主义时空质能观，把人们从唯心主义的思维束缚中解放出来，对于促进科学发展，提高人们认识世界、改造世界的能力，都有着空前的现实意义。

1．  时间是单向的、均匀流逝的

斗转星移，日月盈仄，寒来暑往，潮涨潮落。自然界总是在无停息地运动变化着的，一件事接一件事，一个过程接一个过程，绵延不断。从原始人的“日出而作，日入而息”，到现代人生活的“不夜天”轮转，从最基本、最初级的机械运动，即物体间的相互位置变动，直至人类大脑的最高级的思维活动，都无不反映出物质运动变化的序列和持续的性质，也就是时间。

孔夫子曰：“子在川上曰：逝者如斯夫！” 阿瑟·爱丁顿说：“时间很重要的一点是它不断流逝。”人们无时不在感慨：时间在流逝。水流可以不流或断流，可顺流又可逆流，但时间不能停“流”而必须不间断地且均匀地“流”，流逝是单向的，不能倒“流”。人们既不能阻遏它让它慢“流”也不能鞭策它使之快“流”，人们可以使用或消磨时间，节约或浪费时间，但不能创造或消灭时间，阻挡或催赶时间 ^[2] 。万贯家产换不来返老还童，有钱买不断黄泉路。万物走着不归路，有的匆忙，有的悠慢，哪怕一个原子，一个核子，或一个电子，它们也时时刻刻运动着，参与着，变异着和平衡着。古希腊的赫拉克利特（Heraklites）也有类似之言：“万物流变，无物常住。人不能两次踏进同一条河流。”没有两片完全相同的叶子，同一片叶子在不同时刻也不相同，这就是造物主铁的法则，这就是时间老人的最高宣言。现代克隆技术的克隆，也仅仅是形态或表现形式的克隆，而不可能是真正意义上的复制。因为时间不可逆，一个生物体的历史过程是不可复制的。伽利略有这样的见解：时间的步伐不依人们的主观愿望所转移，时间在这个宇宙的任何角落都以同样的方式在流逝。当然人们曾有这样的感觉：当人身心愉悦的时候，时间转瞬即逝，当人百无聊赖的时候，便感到度日如年。然而，时钟还是照样走着，时间还是在均匀地流逝，那只是人们的心理感觉，是主观意识的错觉。无论人们再怎么期望让时间过得慢一些或快一些，那也只能变成一段永远的回忆。

时间如此的魅力也成为现代物理学研究的重要课题之一。诸如“黑洞时间”，“虚数时间”，“时空旅行”等试图解释时间的议论可谓奇想连篇，不胜枚举。这些议论的共同特征就是相信人类终有一天会实现在时间长河中任意遨游。1895年，英国著名科幻作家威尔斯在其《时间机器》这部小说中，首次把人类的梦想化成一部形象的文字。而1905年爱因斯坦“狭义相对论”的提出从理论上“证实”这种超时空旅行是可能的，之后关于“时空隧道”的说法，时空旅行的科幻电影，科幻小说可谓是层出不穷。这种时间旅行也许意味着人们可以去修正或改变命运的发展，回到过去与伟人一起去见证光辉伟业，或是到未来去了解股市行情，体验从未感受过得生活。可是，人们不妨仔细想一想，如果哪个人真得实现了回返往昔的时空旅行，就必得否定父母，请问他自己是如何来到世上的呢？最著名的要数祖母说，说是一个人回到过去杀掉了他的祖母，人们先撇开道义上的不容不说，可这种假说却生动地说明了时间旅行是不可能的。人们回顾历史，带着今天的先进武器去支援20世纪的反法西斯战争，把法西斯主义消灭于萌芽之中，则世界大战将不会发生，历史将作修改，而历史的今天也不是今天这个样子，那究竟哪一个今天才属于人们呢？现在人们要面临的，是应该摆脱唯心主义时间观的束缚，不要在其深渊中越陷越深，解放思想，认清时间描述的对象是事物发展变化过程中不可逆的前进特性，它是一个带有“不可逆的前进箭头”的矢量，它具有连续均匀的、前进次序不可颠倒的绝对性 ^[3] 。

2．  空间是三维的，各向同性的

人们认识空间，最初是从一些具体的实物占有一定的容积开始的，如静止的物体有一定大小的体积，人们就说它占有一定的空间。空间就像是一个由长度、高度和宽度构成的容器，这个容器不但可以容纳各式各样的事物，而且也容许物体在其中运动。正是物体的运动才进一步揭示了空间的特质。因此，空间是物质运动广延性的反映，是物质的存在形式之一。

物质是占有空间位置的，空间是物质存在和运动变化的一个场所。自然界的空间是一个永远处于运动变化着的物质和星体所充实的空间。空间不是物质的，也不属于物质的，而是物质占据了空间。

那么空间为什么是三维的呢？

古语说：“四方上下曰宇，古往今来曰宙。”亦即是说，“宇”表示空间而“宙”表示时间。并且，这句话已经表明了，在整个世界里，“宇”（空间）有前后、左右、上下这三个维度，而“宙”（同“久”即时间）则只有从过往到未来这一个维度。

人们从日常的经验知道，一个局部的矩形空间可用其长度、宽度、和高度来量度，而要确定空间中的一个点则须用三个独立的坐标（例如笛卡儿坐标x,y,z）。生物拓朴学指出，在任何较高级的有机体中，大量细胞必须通过神经纤维相互联络。如果空间只有两维，则一个有机体仅能有一两维的构型，那么它的神经通常就像城市中的街道那样相互交截。在交截点上，不同神经将会彼此穿透，因此，若不存在第三维将不允许一条神经纤维处在另一条的上面或下面。结果神经兴奋将会相互干扰。所以，存在许多不相交截的神经通道的高度发展的有机体，只有在至少三维的空间中才有可能。在三维空间里，不论有多少个点，都能够建立两两之间的，互不交叉的通信联系。那又为什么人们不可以生活在更高维数的空间里呢？1917年，埃仑费斯特（P.Ehrenfest）在这个问题上进行了深入的研究，开始从物理系统的动力学寻求回答。经证实，当空间的维数大于三，亦即是在四维或者更高维数的空间里，不可能存在稳定的太阳系，不可能存在稳定的行星轨道，同时也不可能存在稳定的原子状态。只有在三维空间里，人们才可能有太阳系，才可能有原子、分子和动植物，才可能有人们自身的存在，也就是说人们现实的空间只能是三维的^[4]。

在数学中，多维变量可以称作多维空间。在物理学中，有一维空间（线）、二维空间（面）和三位空间（体）；不存在大于三维的物理空间。数学中的多维空间，不能直接移植到物理学中，只有在维数小于等于3（不包含时间）时，可以对应。

空间的各向是同性的。只有各向同性，人们也才能分辨出物体的具体形状、大小、位置。假如各向不是同性的，那世间万物将不会再有稳定的存在形式，将不存在诸如立方体、圆球的形体。人们在一个方位看一个人是一个样子，换一个方位则会又变成另一个样子，那么仅一个人就有无数张面孔，那就真得成了变脸了。

3．  时间和空间是描述物理世界的基本量

人类自身的存在和所进行的各种活动，人们直接观察到周围远近的各种现象和过程，都是在空间和时间当中出现和开展的。从人类有了意识，在进行各种认识世界和改造世界的活动中，便开始了用空间和时间这两个基本量来描述他们所做的活动，所处的这个客观世界。恩格斯在《反杜林论》中指出：“一切存在的基本形式是空间和时间，时间以外的存在和空间以外的存在，同样是非常茺诞的事情。”在《自然辩证法》里，这样谈到空间和时间：“物质的这两种存在形式离开了物质，当然都是无，都是只在人们头脑中存在的空洞的观念、抽象。”道出了时间和空间是与物质世界紧密联系在一起的。

从天体的运转，宇宙飞船的升空，潮涨潮落，到火车的奔驰以及分子运动等等，人们无不用时间和空间这两个基本物理量来描述其运动。物质是运动的，世界上不存在绝对静止的物质，而运动又是和时间与空间紧密联系在一起的，离开了时间与空间，运动将无从说起，只是在人们头脑中一个抽象的概念。可以说，正是有了时间和空间的描述，才将那些抽象而又模糊的运动变得生动而又具体，由复杂变为简单，从而对自然界的认识水平逐步提高。所以，时间和空间是描述物理世界的基本量，是不随人们的意志而变化的^[5-9]。

4．  质量是物质世界的本质，能量是物质的状态属性

质量的概念是从人们的生活经验中演绎出来的。比如，一把铁锤比一个铁钉含的铁多，一条木船比一把木椅含的木材多，等等。归纳出物体所含物质的多少叫做“质量”这一概念。且物体的质量不会随物体的形状、状态及位置的改变而改变。1687年，牛顿在其《自然哲学的数》一书中定义“物质的量是被确定为正比于它的密度和体积的物质本身的量度。”质量是以物体密度和物体体积的乘积来量度，即任何物体中所容纳的原子越多质量也就愈大。而近代，人们习惯地把质量称之为惯性质量和引力质量。惯性质量用来描述物体的惯性大小，物体的质量大，惯性就大；质量小，惯性就小。引力质量来衡量物体产生引力场和受引力场作用的能力大小。惯性质量与引力质量虽然分别表示了物质的两种不同的属性，然而它们是有紧密联系的。实验表明，物质的惯性质量与引力质量在数值上总互成正比关系，即物体的惯性越大，它所产生的引力场也越强，与物体的成份、结构无关。目前，许多物理学家都认为：物质基础的两种不同属性——惯性和引力性质，是它的同一本质的不同方面表现。也就是说，物体的惯性和引力性质来源于物体的同一本质——质量。因此，质量是物质世界的本质。

能量用来表征物体的作功本领，是物质的状态属性。能量有各种存在形式，如动能、势能、热能、化学能、电磁能、原子能等。在自然界中能量总是不停地从一个物体传到另一个物体，或从一种形式转变为另一种形式，在转变过程中，一个物体损失了能量，另一个物体便必然获得了能量。势能减少动能增加，化学能减少热能增加，原子能减少动能和势能增加，一处减少能量，另一处必然增加能量，能量的总和是不变的。这也就是能量守恒和转换定律。

质量是质量，能量是能量，质量与能量不能相互转化。世界上没有脱离质量的能量，也没有脱离能量的质量。任何形式的能量转移△E，必伴随着相应的质量转移△m。一个负电子和一个正电子相遇发生湮灭而转化为一对光子，这种原子能的释放是光子带着其质量和能量一起转移了，放出能量的原子的质量减少了，能量也减少了，接收能量的物质能量增加了，质量也增加了；原子放出原子能的过程就像用枪发射子弹一样，子弹带着质量和能量一起转移了。整个过程分别遵从质量守恒定律和能量守恒定律，不发生质量与能量的相互转化。

5．  结束语

综上所述，人们应树立唯物主义的时空质能观，认清时间的单向性，不可倒流，彻底抛弃时间倒流的幻想，珍惜时间；空间是三维的，各向同性的，不存在四维甚至更多维的空间。时间和空间都是客观实在。时间不是空间的函数，空间也不是时间的函数，不能混为一谈。它们是描述物质世界的基本量，是定义之后就不再变化的。质量是物质的本质属性之一，是物体包含物质的多少。没有质量为零的物质，只要是物质，其质量就大于零。能量是物质运动的状态属性。物质的能量有多种存在形式。在一定条件下，物质内的能量在不同形式之间可以互相转化，但总能量不变。质量与能量不能相互转化。

参 考 文 献

[1] 张俊青. 时空观的历史关注与未来展望. 理论探索，2005, (3):21-23

[2] 许少知等. 关于空间与时间<二>. 发明与创新，2005, (1):30-32

[3] 凌志等. 新时间概念的定义探讨. 世界科学. 2005, (5):44-45

[4] 罗蔚茵译. 为什么空间是三维的? 物理通报. 1984, (3):8

[5] 石正金. 真空对话. 格物(增刊)，2005.8

[6] 王国华. 坚持科学真理,还事实真相. 北京相对论研究联谊会第三届年会,北京, 2005.

[7] (英)保罗·戴维斯著. 关于时间. 崔存明译. 长春:吉林人民出版社,2002

[8] 关洪著. 空间. 北京: 清华大学出版社,2005