任何两个物质体之间的相互作用都会产生对这种作用的逆反效应和互补效应（参见《规律之母》第五章“作用逆反律──两体系统的规律”）。逆反一般是正比逆反。正比逆反效应与互补效应结合在一起的结果是呈现出波动（简谐振动）。在简谐振动中，位置与时间的函数呈正弦波，速度与时间的函数曲线呈余弦波，作用力与时间的函数曲线呈反向正弦波，三者的波形相同、相位不同。圆周运动是平面内任意方向上的波动，它在圆周所在的平面上的任意方向上的投影都是简谐振动，所以圆周运动也属于波动。

7-1 什么是空间？什么是时间？

空间是物质的一种性质，是物质的一种存在性（物质还有其他的存在性，如质量）。空间一方面是单一物质体的一种存在性质，即单一物质体的广延性；另一方面还是多个物质体的共同的存在性质，即多个物质体的相对关系（位置与距离）的呈现、可（相对）运动性的表现。并且单一物质体的广延性在本质上也是该物质体内部因素之间的关系的表现。如果一个单一物质体是没有内部因素的绝对单一物质体的话，那么它就没有空间可言。
不同物体之间、物体的不同部分之间的关系表现为空间，事物与自身的关系表现为时间。这里事物也包括物质与物质之间的关系。事物自身不发生变化，则这个事物自身的时间是静止的，或者说没有时间。空间和时间的度量是相对的。由于认识主体在本质上也是物质体（认识主体的精神部分与物质部分是不可分离的一个整体），他本身有广延、有内在的构成因素和关系结构、有运动变化，所以他所认识的客体的空间和时间跟他自身的广延和运动变化以及他所利用的空间标准和时间标准（即爱因斯坦所说的量杆和时钟）有着相对关系。
时间也是物质的一种性质，是物质的变化性，即物质在变化中所呈现的性质，是物质与自身的相异中所呈现的性质。时间，来源于事物与其本身之间的判别，即事物的变化。“事物与其本身之间的判别”这个说法看似荒唐，但有了时间就不荒唐了。在消除了事物与其自身的差别的世界里，时间停止了。
然而，在完全循环的变化中，也存在着感觉不到时间流逝的情况，但是仍然有其他的对应物在显示着时间的流逝。钟表的指针转了一圈又回到那个位置，但太阳、月亮已不再是那个位置；地球绕太阳一周，又到了那个春天，但小孩已不再是那时的高度，大人也多了一点皱纹和白发。

空间、时间不是实物，而是实物的某些关系，是实物的某些关系所呈现的现象，所以有时也看作是距离、运动等关系所呈现出的实物的性质，性质终究还是关系的呈现。
空间和时间属于信息范畴，都属于信息范畴中的物关系范畴，并且都属于物关系范畴中的逻辑性关系范畴。莱布尼兹反对牛顿体系所假定的绝对时空，他指出，空间和时间只是关系概念，它们类似于“在什么上面”或“在什么之间”之类的概念，表达的仅仅是事物之间的关系。莱布尼兹的看法是对的。
空间是事物之间相对存在的表现，是两个以上的事物在相对存在中的同异关系和顺序关系。时间是事物变化或相对运动的表现，是事物在运动变化中所产生的同异关系和顺序关系。尽管空间和时间都可以归结为同异关系和顺序关系，但由于它们的普适性，我还是把它们列为基本的关系。

单独从一个事物的变化，人们无法说时间是均匀或是不均匀的。只有当两个事物的变化具有某种不变的关系时，才能在这个不变的关系的意义上说时间是均匀的。由于运动变化具有相对性或具有相对的因素，所以时间也是相对的，不存在绝对的时间。
对于认识者来说，时间是对各种不同的事物的变化进行统一度量或比较所借助的一个平台性的概念，或者是对变化进行比较和度量的标准。
不同事物的时间之所以可以相互度量，是因为这些事物的运动变化存在着协调性、一致性，可以进行比较，而不是彼此之间杂乱无章。事物运动变化的周期性就是这种协调性、一致性的表现。并且事物运动变化的周期性成为了人们对时间进行度量的标准，成为了时间的度量单位。
那么我们凭什么知道一种事物的变化就是周期不变的呢？它的周期又是靠什么度量出来的？它的周期不变性依靠什么来判断呢？答案是靠多种事物的周期之间的固定比例关系判断出来。如果两种事物的变化周期是变化不定的，那么这两种周期进行比较的话，是无法找到两者之间的固定比例的，那么这两种事物变化的周期性就难以成立；反之，如果两个事物的运动变化过程的周期是不变的，那么两个过程的周期之间就会有一个固定的比例，例如地球的自转周期与钟表时针的旋转周期之比总是2，地球绕太阳的公转周期与地球自转周期的比例总是365.24，两个钟表的时针的旋转周期之比总是1，由此我们就可以判断这四个过程都是周期不变的运动变化过程。
如果你周围的所有事物都一起变慢或变快，那么我们是无法觉察到的。按照爱因斯坦的相对论，与你处于同一运动参照系（不管是惯性系还是加速系）的事物的变化周期都是同时快或同时慢，这样的变快或变慢你是觉察不到的。你能觉察到的是不同的参照系的各种过程的快慢变化，因为那个参照系的快慢变化跟你所在的参照系的快慢变化不同步。

单个物质体的空间就是它本身所在之处。多个物质体拥有一个共同空间，这个共同空间是由各个物质体的质量、相对速度、相对距离决定的。因此，空间都是相对的，有限物质的空间都是相对的。
距离和相对方位是事物与事物之间的同一性关系（A到B的距离与B到A的距离是同一的，“A在B的上方”与“B在A的下方”是同一的），大小形状是事物内部诸因素之间的统一性关系。空间是事物存在的同一性关系和统一性关系的表象，或者说是虚像。运动是事物与事物之间的非同一性关系（不同的惯性状态），变化是事物内部诸因素之间的统一性的非同一性关系（这种统一性发生了与自身的相异），或者说事物与自身的非同一性关系。空间作为事物的性质，它是距离、方位、大小、形状的表象，或者说是虚像。时间作为事物的性质，它是运动和变化的表象，或者说是虚像。我们说的空间关系实际上指的是距离、方位、大小、形状这些关系，我们说的时间关系指的是运动、变化关系。这样的表述才符合空间、时间原本的概念。“事物”既可以是物质，也可以是信息，或者是物质与信息的混合体。

根据前面所讲，物质具有空间性，运动变化的物质具有时间性，这个我们可以理解。那么信息的空间性和时间性指的是什么呢？信息的空间性指的是信息载体的空间性，信息的时间性指的是信息变化的时间性。
既然时间、空间只不过是物质的关系或性质，那么时间、空间就不是脱离物质而独自在存在的。离开了物质，无所谓时间、空间。空间不仅是物质的广延性，更本质地说，它是物质的多和异的性质，有了多和异才有了距离。时间则是物质的多和物质状态的异所呈现的性质，有了状态的异才有了相对运动。
康德的二律背反中的第一组问题，就是世界在时间上有无开端？世界在空间上是有限还是无限？要回答“时间是有限的还是无限的”这个问题，首先要弄清楚时间是什么。时间无非是事物运动变化的现象，或者说是事物运动变化的一个标识。康德的时间观念和空间观念都是经典的时间和空间观念，是错误的时间和空间观念。正确的时间观念是：如果事物没有变化的话，它就是没有时间的。所以我们可以说在宇宙大爆炸之前，没有事物的运动变化，当然也就没有时间，因此我们说时间是有起点的。时间将来也会有终点，所有的事物都会进入某种不变的状态：或收缩于大爆炸前的那种原点，或发散到各物的距离远到完全互不相干的状态，后者也是一种静止不变的状态。时间既然有起点也有终点，当然它就是有限的了。正确的空间观念是：如果没有了物质存在，就是没有空间的。永恒的或无限的时间观和无限的空间观只存在于人的思维想象中，没有现实基础。

空间是对事物的存在进行比较、度量的一个标准。时间和空间不是平等的，事物不能没有空间，没有空间的话就等于事物不存在（除非世界上只有“一”，没有“多”）；但是事物可以没有时间，只要事物不发生运动变化。当然，对物质的存在进行比较、度量，仅靠空间这一个标准是不够的，它至少还需要一个标准，这就是人们在发现空间之后很久才发现的“质量”。
“物质”可定义为“具有空间性质和质量性质的存在”。实际上信息也具有空间性质，但是信息不具有质量性质，质量性质是物质所特有的，所以我在本书的第一章定义“物质”这个概念时采用了最简化的定义，即“物质是有质量的存在”。

7-2 时空观的基础

时间与空间问题是自然哲学的一个基本问题，时空观是自然哲学的基本观。自古以来，时空观就是自然哲学家们争论的焦点。在牛顿理论中，只有相对的空间参照系，没有绝对的空间参照系，而物体的位置只是相对于参照系而言，因而物体只有相对的位置，没有绝对的位置；在不考虑“第一推动”的情况下，这个理论中也只有相对的时间参照系，没有绝对的时间参照系，“时刻”只有相对性，没有绝对性。牛顿理论是人类对时空认识的第一次飞跃。在爱因斯坦的狭义相对论中，不仅不存在绝对位置和绝对时刻，也不存在绝对距离和绝对时间，这是人类对时空认识的第二次飞跃。在广义相对论中，爱因斯坦又实现了人类对时空认识的第三次飞跃，那就是时空的绝对平直性也被消除了，时空与物质的分布有关，人类不可能找到绝对平直的时空。
时空观的形成是人类认识整个客观世界的基础。
时空观的形成是以人们对物质存在的一些基本概念的形成为基础的。在新的时空观中，空间和时间不能脱离开物质能量及其运动而存在，空间和时间只能是物质能量的存在和运动的表现。
一物与他物的基本关系有两种：一个是空间结构，即位置关系（包括距离关系和方向关系，这两者结合在一起就是矢量空间关系）；另一个是力，即作用关系。本质上，空间是一物与他物的逻辑关系，力是一物与他物的物质因果关系。时间是物质体自身的变化及一物与他物的关系的变化（物关系的变化）的表现，更进一步讲，就是物质体与自身的不同、物关系与自身的不同的表现。时间和空间都是物质能量存在和运动的表现，并体现着物质能量在存在和运动中的关系，属于物关系范畴并进而属于信息范畴。

本节以人类对事物的概念为基础讨论人类的时空观。
人类最基本的空间概念是点、线、面、体，最“规则”最基本的空间概念是点、直线、平面、体。点、线、面、体这四个概念来源于物质存在的四种维度，即零维、一维、二维、三维。较高的维度可以由与之相邻的较低的维度来生成，生成的方法有两种：一个是运动生成法，即一个点的运动轨迹生成线，一条线的运动轨迹生成面，一个面的运动轨迹生成体，一个体的运动轨迹仍然是体，空间不可能超出三维。另一个方法是空间填充生成法，两点之间用点填充就形成线，两线之间用线填充就形成面，两面之间用面填充就形成体，两体之间用体填充仍然是体。
点、线、面、体这四个概念只能从人对具体物质的认识中产生出来，而不是先验地存在于人的头脑中的。欧几里德几何的直线和平面概念建立在其第五公设的基础之上，而不是严格地建立在具体的物质形式之上。第五公设表述为“过直线外一点能作且只能作一条直线与这条直线平行”。第五公设的成立只能以想象的“绝对平面”为前提，而不能在具体的物质形式上完整地严格地得到证实。欧几里德本人也发现了第五公设的不坚实性，他曾努力想法把它作为一条定理，并用公理和前四条公设来证明它，但是他没能成功，当然也不可能成功，因为这条公设是独立于前四条公设的。非欧几何的建立否定了欧几里德的“绝对平面”的客观现实性。公元一世纪，古希腊数学家梅内劳斯从地面测量和天文观测的实用需要出发建立了球面几何。十九世纪俄国数学家罗巴切夫斯基从公设“在直线外一点可以作无数条直线与该直线平行”出发建立了双曲面几何。之后，德国数学家黎曼提出用流形的概念来理解空间的实质，用微分弧长度的平方所确定的正定二次型来理解度量，建立了黎曼空间的概念，把欧氏几何、非欧几何包进了他的体系之中。非欧几何打破了空间的绝对唯一性，它们跟欧氏几何一起构筑了与复杂的客观物质世界相对应的比较完整的几何学大厦。

人类的点的概念来源于物质个体所处的位置。
人类的线的概念来源于许多物质个体按一种顺序排列的宏观形式。
人类的直线概念来源于从某一点通往无穷远处的力线或两点之间的最强力线，这是几何学与物质关系的本质联系。力是物质间的相互作用，是物质、能量分布不均衡的表现。人类的直线概念还来源于另一种现象，这就是光束。起初人们认为光在一种媒质中的运动路线是直线，后来人们发现光在不均匀媒质中的运动路线是弯曲的，于是开始认为光在均匀媒质中的运动路线才是直线。广义相对论问世以后人们又发现光的运动路线还要受引力场的影响，这时人们才认识到光在惯性系（不受引力场的作用）的均匀媒质中的运动路线是直线。 把视线方向上的所有点连接起来定义直线的方法依据的是“光行路线是直线”这一观念。用拉紧的绳线来定义直线的方法所依据的是“两点间的最强力线是直线”这一观念。这两种观念实际上是来源于同一种客观事实，即物质的运动总是选择最缺少变化、最便捷的途径，遵循惯性律和简约律（参阅《规律之母》中的第四章“一体惯性律”和第九章中的“简约律”），在物质运动不受外来干扰的情况下，这种最便捷的途径就是理想的直线。光在不受干扰的情况下沿直线行进。这里的“不受干扰”只能是理想的情况，这里的直线是欧几里德几何中的理想直线，现实世界中并不存在。光在非同向的引力场中走的是曲线；在较弱的引力场（例如地球重力场）中光行路线在小范围内接近于欧几里德几何的理想直线。直线没有端点，射线只有一个端点。严格地说，现实世界中不存在直线和射线，只存在线段，线段是直线上的一个有限部分，有两个端点。

人类的垂直概念来源于力线与等位线或等位面的相交。
人类的等距概念由直线概念和物质同位概念推出。设一条直线L上有两点A、B ，另一条直线L'上有两点A'，B'，如果移动直线L'，能够使A 点与A'点重合（即同位）且B点与B'点重合（同位），则我们说线段AB与线段A'B'等距（等长）。
长度概念由等距概念和线段概念确定。以某一条线段AB为基准单位，测定线段CD 上的与AB 等距的线段个数，就可确定CD 的长度（以AB 为单位），长度是相对于测量单位而言的。
人类对两点间的距离概念来源于这两点间的最强力线所形成的线段，这样的力线只有一条。距离由线段长度和自由度（方向性）确定。
人类的平行概念由直线概念、垂直概念和等距概念推出。
人类的空间概念由物质存在的同位性和物质运动的自由度来确定。由同位性来度量，由运动的自由度表明延伸方向。空间是许许多多“距离”构筑而成的。
空间概念是建立在距离概念上的，距离至少是两个单体之间的关系，如果一个单体内部不含两个以上的要素，那么这一个单体就没有空间。只有把这个单体与其他的单体相比较（发生关系）时，它才有空间的意义、广延的意义。

人类的时间概念由事件（即物质现象）的同时性和弱关联群系统的熵增大方向确定。时间是由两个以上事件（事件实际上是事物及其变化过程）的同时性来定义的，单向的时间是由两个以上事件的同时性和大量物质运动的总体状态的不可逆性来定义的，由同时性（一般利用谐振周期的稳定性）来度量，由不可逆性表明方向。
同时性是指不同的事物变化及变化状态的对应性。对应性有两种：一种是关联对应，即两个事物的变化存在着因果关系，如“一叶知秋”，指某些植物的生荣衰亡的变化与气候的变化有对应关系，这里面有内在的物质因果关系使两者相关联；当第一个人进入会场时，会场里就有了人，“人进入会场”与“会场有人”这两个事件的对应性是由逻辑因果关系联系着的。另一种对应是非关联对应，如2011年日本宫城大地震发生时，我家的钟表的指针指在13点46分，“日本地震”与“我家钟表的指针状态”没有任何关联，但两者有时间上的对应关系。
无论具有同时性的两个事物有没有关联，认识者对同时性的判断必须在物质的相互作用中进行，例如，两个事件中的事物发出（或反射）的光线在不同的时刻作用于我们的眼睛，我们会做出对这两个事件的前后性的判断。
不同位置的同时性只有在约化去光速之后才有意义，才能成立。因为“事件”信息是以某一速度向人的感官运动的，这个运动速度最大为光速。信息被人接收到的时刻，才是人感觉到事件发生的时刻。所以如果感觉到不同地点的两事件同时发生，一定要约化掉信息的传递速度（最大为光速）才有意义。如果两个物体之间具有空间距离的话，这两个物体的同时性对于不同的观察者来说是不一样的。这两个物体的距离越小，两者的同时性对于不同的观察者的差异也就越小。如果两个物体的距离为零，它们两个的同时性对于任意的观察者都没有差别。
不同时刻的同位性只有在约化去位置（即参照系）的运动速度后才有意义，才能成立。假设在地球上有一点A，比如东经100度北纬30度处，张三于某日早晨六点在A点停留过，李四在早晨八点在A点停留过。如果我们说张三和李四曾去过同一位置，那么我们一定是约化去了地球运动的速度，太阳系运动的速度，等等。
速度（还有加速度）表现的是空间与时间之间的关系。速度是物质相对运动的空间与时间之比，速度大则空时比大，速度小则空时比小。光是宇宙间空时比最大的物质运动。质量与时空的关系是通过加速度建立起来的，物质的加速度与其质量成反比，加速度显示了空时比的变化，也显示了物质相对于自身的变化。

以上这些是现代物理学的基础，尤其是狭义和广义相对论的基础。

前面我们说过，物关系包括同异关系、数量关系、顺序关系、空间关系、时间关系、作用关系等。那么，我们反过来可以说，空间、时间都是物质的关系。空间是物质体与物质体之间相互存在的关系，时间和空间一起是物质体与物质体之间相互运动的关系。
另一方面，空间、时间还是物质的性质。空间是物质体的延展、距离、方向关系的呈现。时间是物质体的运动、变化关系的呈现。
因此，空间、时间既是物质的关系，又是物质的性质，但首先是物质的关系。对于空间和时间的这种说法同样适用于数。
现代物理学告诉我们，物质能量在微观结构上是量子化的，那么作为物质能量的存在和运动表现形式的时空在微观结构上也是量子化的。因为时空作为物质能量的表现形式和属性，其微观结构也只能依赖于物质能量的微观结构，不会有什么独立的微观结构。作为时空的度量依据的同时性和同位性实质上是物质的同时性和同位性，对于时空的微观结构的测量实质上就是对物质能量的微观结构的测量。