當我們仰望星空，總有一種想去暢游宇宙的沖動。在數(shù)千年以前，人類的先行者與我們一樣，也有著一個暢游宇宙的夢想，腦海中的“時空觀念”在不斷地顛覆與重建。

這到底是怎么回事呢？還得從史詩級巨著《幾何原本》說起。

《幾何原本》是古希臘數(shù)學家歐幾里得創(chuàng)作的一部數(shù)學著作，成書于公元前300年左右。

用定義提出了點、線、面、圓和平行線的原始概念，提出了5個公設。

《幾何原本》開創(chuàng)了用“公理演繹”建立數(shù)學體系的先河，將此前的零散的幾何現(xiàn)象構成了完整的邏輯體系。

明代數(shù)學家徐光啟對《幾何原本》給予了極高的評價：“每一個人都應該學習幾何原本，如果能精通它，那么這個世界上的所有學問，沒有不能精通的?！?/p>

在《幾何原本》中，第一至四條公設被認為是確切的，但是第五公設卻令人感到困惑，因為它看起來更像一個“定理”，而不像是一個不證自明的“公設”。

從古希臘時代到近代，許多數(shù)學家嘗試用第一至四公設來證明第五公設，都以失敗告終。

在這漫長的歲月中，數(shù)學家們付出了巨大努力不但沒有成功地將第五公設降級為定理，反而催生出了一種嶄新的幾何學體系——非歐幾何學。

在這種“非歐幾何”體系中， 最著名的是羅巴切夫斯基的“雙曲幾何”和黎曼的“橢圓幾何”。

在“羅氏幾何”中，“三角形內角和”小于180度。而在“黎曼幾何”中，“三角形的內角和”大于180度。

至此，“歐氏幾何”完成了幾何“非歐化”的華麗轉身，在人類頭腦中長期以來形成的“平直空間”第一次被顛覆。

在“非歐幾何”誕生之前的牛頓時代，“幾何原本”所構造的“平直空間”已在人們的觀念中根深蒂固。

牛頓不但完全仿照《幾何原本》的“公理化體系”架構完成了另一部史詩級巨著《自然哲學的數(shù)學原理》的寫作，他所描述的空間也是“幾何原本”所構造的“平直空間”，屬于經典的“絕對時空觀”。

“絕對時空觀”認為，時間與空間的自身特性與“外在事物”無關。

空間處處均勻，永不移動。

而時間獨立于空間，且單向均勻地流逝。

愛因斯坦的“狹義相對論”問世，其所創(chuàng)建的“時空觀”雖然依然基于“歐氏幾何”的“平直空間”，但是與牛頓的“絕對時空觀”已經有了顯著的區(qū)別。

在牛頓的“絕對時空觀”中，時間與空間是“絕對”的，與觀測者的運動狀態(tài)無關，并且時間與空間是相互獨立的 。

而在“狹義相對論”中，愛因斯坦否定了這個觀點。他認為時間與空間是相對的，在慣性系變換下，它們都可能改變。

而且，時間與空間是不可分割的整體，它們一起構成的“時空間隔”在慣性系變換下是不變的。

然而，雖然“狹義相對論”對牛頓的“絕對時空觀”有所改進與發(fā)展，但是依然遇到了兩大嚴重的難題：

一、“慣性系本身”無法被定義。

二、“萬有引力定律”無法納入“狹義相對論”的框架。

為了解決這兩大難題，愛因斯坦創(chuàng)立了“廣義相對論”。

“廣義相對論”最顯著的特點是把“引力場”等效成“時空的彎曲"，而這一靈感，直接來源于“非歐幾何”。

“廣義相對論”認為，在“任意參考系”內存在引力，引力引起“時空彎曲”。

這種完全區(qū)別于“歐氏幾何”的“時空彎曲”，只有“非歐幾何”中的“黎曼空間”最為合適。

而造成“非歐幾何”中“空間”不平坦的根本原因是引力所造成的結果。

至此，“相對論”對人們的“時空觀念”再一次造成了顛覆。

然而在今天，時空觀念的顛覆仍然在繼續(xù)。

隨著科學的進一步發(fā)展，在今天，“量子力學”與“廣義相對論”構成了現(xiàn)代物理學的兩大支柱。

然而這兩大支柱之間，有著不可調和的矛盾：它們的基礎框架在根本上是不兼容的。

“廣義相對論”所描述的宏觀世界是“確定”的，而量子力學所描述的微觀世界是“不確定的”。

在黑洞中心和宇宙爆炸的“奇點”處，廣義相對論認為，物質落入黑洞后，其信息對于外部宇宙而言就永遠消失了。

但是，“量子力學”認為信息是守恒的，不可能被徹底摧毀。

所以問題來了，信息到底是被摧毀了還是被保留了？這給科學家們帶來了難以解決的困惑。

雖然現(xiàn)代大多數(shù)觀點更傾向于信息會被保留，但缺乏一個有力的“量子引力理論”來解釋這一切。

總的來說，“量子力學”與“廣義相對論”的矛盾是關于時空本質的根本性沖突，為了解決這一難題，人們發(fā)明了“弦理論”。

然而，“弦理論”以及更高形式的“超弦理論”所需要的時空模型在使用現(xiàn)有的“歐氏空間”或“非歐空間”時，遇到了困難。

這個困難主要體現(xiàn)在，當“超弦理論”試圖統(tǒng)一量子力學與廣義相對論時，需要存在一個預先設定的“時空背景”。

這個預設的“時空背景”是如何起源的？

人們雖然至今無法回答這個問題，但是人們卻發(fā)現(xiàn)了一個幾乎為“超弦理論”量身打造的“空間模型”——“卡丘空間”。

“卡丘空間”描述的是一個蜷縮的“六維空間”模型。

這一數(shù)學成果為“超弦理論”提供了關鍵的空間模型，解決了粒子物理中“真空矢量場物質質量為零”的一些困難，證實了“封閉無物質場”中“引力波動量”的存在性。

其推導的“波動量方程”揭示了“矢量場能量動態(tài)特征”。

目前已發(fā)現(xiàn)的25種“卡丘空間”的構造，均滿足“超弦理論”的需求。

以“卡丘空間”為時空背景的“超弦理論”，是目前被認為最有希望統(tǒng)一“量子力學”與“廣義相對論”的前沿理論。

至此，人類腦海中的“時空觀念”再次被顛覆。

隨著人類科技的發(fā)展，或許將來人類可以實現(xiàn)“星際旅游”的夢想。

那么可以想象，現(xiàn)有的“時間觀念”，將面臨著更為劇烈的顛覆與重建。