1.1 物质世界
我们都知道，世界上的东西都是由原子构成的，包括人造原子在内，我们知道的共有一百多种原子。原子由原子核与电子构成；原子核由质子与中子构成。这些都是物质，另外，光子也是物质。
简单地说，物质就是质子、中子、电子与光子，以及由它们构成和可能产生的一切。其基本特征是可以被检测。
一切新发现的物质，新星系、新彗星、新物种、新元素、新粒子，都经历了首先被发现和被他人检验的过程。如果只有某个人或者某些人宣布的首次发现，而他人却不能对其进行检验，那么这种“发现”便不会被承认，“它”就不是物质。
不属于物质的还有神、鬼、仙、佛等精神。其特征是，信则有，不信则无。例如，人们所说的“佛在心中”“上帝与我们同在”等。
此外，人们相当关注的不明飞行物（unidenti.ed .ying object，UFO）是不是物质？或者说，它们是不是真实存在？对于这些不明飞行物，我们应该针对每一个事件进行具体的调查研究、分析判断。
许多人同时观察到的不明飞行物应该被认为是真实存在的，因为许多人的观察可以互为检验。但实际上，经过事后认真的调查研究，许多这一类不明飞行物都被确认为军方的隐形飞机、球状闪电，或是气象气球等。这些物体之所以没有在当时就被人们辨认出来，是因为人们不熟悉它们，或者是因为当时的气候条件比较特殊才会出现少见的景象。单个人的与不明飞行物有关的经历则不能被认定为真实存在。因为它缺少被检验这一必要环节。
有关不明飞行物的更多情况，读者们可以读一读李大光所译、美国天文学家、著名科普作家卡尔·萨根（Carl Sagan，1934—1996年）所著的《魔鬼出没的世界》*。
所有物质都具有两种基本性质：一是惯性，二是引力。
篮球、铅球等被扔出去以后仍然可以继续向前飞行，飞机、汽车等在关掉油门之后仍然可以接着前进；板凳等物体不会自己发生移动……这种在不受力或者在所受合外力为零的情况下，维持其匀速直线运动或者静止状态的性质就叫做惯性。为了定量地描述物体的惯性，人们定义了一个物理量——质量。当物体受力时，会产生加速度，牛顿（I. Newton，1642—1727年）第二定律告诉我们，其加速度正比于所受到的力。这个比例常数就定义为该物体的质量。
我们吃早饭时，滚出桌边的鸡蛋会掉下去；秋天，离开了树枝的叶子会落下来；抛向空中的物体会落回来；卫星和月亮会绕着地球转；地球绕着太阳转……这些都是因为所有的物体之间均会相互吸引。两个物体之间的引力正比于它们的质量之积，反比于它们之间的距离的平方。这个比例常数叫做引力常数，通常用G表示，它等于6.6732×
10-11N·m2·kg-2。人们用秤来称量物体就是利用了物体与地球之间的引力。
1.2 质量
因为由这两种基本性质定义的质量相等，所以可以把质量直接定义
* 萨根 C.魔鬼出没的世界[M].李大光，译.长春：吉林人民出版社，1998.
为物质的量。国际计量单位制（System International，SI）中，质量的单位就规定为保存在巴黎的铂铱合金标准体（这块物质）的量。质量的定量度量方式仍然要借助于上述两种基本性质。
我们知道，物质一般呈现为三种形态：固态、液态和气态。固态物质是具有固定大小和形状的物质形态，通常也叫做固体或物体。例如，我们周围的石头、瓦块、金属木材等。液态物质没有固定形状，容易流动，密度比较大，与固体差不多，不容易压缩。我们周围最大量的液态物质是水，油和水银也呈现为液态。气态物质没有固定形状，容易流动，密度比固体和液体都小得多，容易压缩。空气是最常见的气体。水蒸气、煤气、天然气和各种蒸气也是常见的气体。
物质的各种形态在一定条件下会相互转化。春天，冰会化成水,水蒸发会变成水蒸气。煤燃烧会产生二氧化碳和灰烟，并放出光和热。
在一切变化过程中，物质的量不会变化。这就是质量守恒定律：孤立系统的任何变化都不会改变它的质量。所谓系统就是一定量的物质；而孤立系统就是与其他物质没有任何质量、能量交换，也没有相互作用的系统。1kg冰融化之后会有1kg水；它蒸发之后会有1kg水蒸气。
质量守恒定律是最普遍的自然规律之一。
1.3 能量
马儿在跑，羊儿在跳，云在飘动，风在呼啸……所有物质都在运动。物质的运动是绝对的，而静止是相对的。躺在卧铺上的人相对于车厢是静止的，相对于大地却是运动的；睡在家中床上的人，相对于地面是静止的，而相对于太阳来说，他一方面随着地球的自转运动，另一方面还随着地球的公转而绕着太阳运动。这些都是宏观的运动。微观方面，他的心脏在不停地跳动，血液在不停地流动，细胞在不断地新陈代谢。我们早晨起床后，枕头上往往会留下几根头发，这就是头部皮肤和头发经过了一晚上运动的结果。生物有着新陈代谢的运动，没有生命的物体也有着微观的运动。山上的岩石看起来没有变化。但是，它会随着白天、夜晚气温的变化而热胀冷缩。长年累月下来，再坚硬的岩石也会风化。
为了定量描述运动，人们定义了能量。能量就是运动的量。
能量基本上可以分为两类：动能和势能。动能是物质（物体）因为运动而具有的做功的能力。例如，空气运动（风）能吹动帆船、风车等做功；水流动能推动水车、船等做功。所以，风能、水能等都是动能。势能是物质（物体）系统处于一种状态时所具有的能量，在一定条件下，这种能量可能转化为动能。例如，老式挂钟中的重锤，当它逐渐垂下时会带动钟摆，从而做功；而它没有下垂到最低点之前，它都具有势能。势能是一种储存着的能量。
根据物质的运动形态，动能还可以细分为机械动能、分子（或粒子）无规则运动动能（又叫内能）、声能、光能等；势能也可以细分为引力势能、弹性势能、电磁势能等。各种能量形态可以相互转化。大坝上水的势能在流下去时会转化为动能，进入涡轮发电机之后又会转化成电能。在所有的能量转化过程中，能量不会减少，也不会增加。这就是能量守恒定律：孤立系统的能量在任何变化过程中保持为恒量。它也是最普遍的自然规律之一。
1.4 空间与时间
我们知道，物体有大小。例如，桌子一般高约80cm，足球的直径约20cm，地球的半径约6400km。这些例子都说明，物质具有广延性。
物体运动时，位置就会变化。这种物质及其运动的广延性就定义为空间。
空间是可以测量的。去过大型剧（会）场的人都知道，其中的座位分排、号，还有层。一个桌子除了有长和宽，还有高……这些例子说明，空间有三维。一维空间是一条线，两维空间是面。而我们所生活的现实空间是三维的。一维、二维空间都是忽略了其余的维度所得到的。例如，一张纸，可以看成一个二维空间，但是它一定要很薄。如果它很厚，以至于其厚度必须要考虑时，它就是三维的了。
那么除了我们所在的三维空间之外，还有没有第四维空间？
如果有，它就应该被测量到。空间是物质的属性。如果有四维的物体，那么，它在运动通过我们这个三维空间时，我们应该观察得到。人们上下楼时，就是三维物体通过二维空间的例子。这时，在二维空间中的生物看来，会出现什么景象呢？人们会看到一个生物的头、身体、腿、脚依次出现。就是说，会出现三维空间中质量不守恒的现象！
我们的空间是三维的，对空间有兴趣的读者可以看看本人所著的《空间奥秘》（作品明细，著作[3]）。
物质运动不仅具有广延性，还具有持续性。我们知道，太阳每天都会从东方升起，在西方落下；钟摆会不停地来回摆动……这种持续性就定义为时间。
所有物质都在运动，所以可以通过任何物质的运动来度量时间。故宫里的日晷是通过一根斜棍子的影子长短和方位来度量时间的。而直接观看太阳的高度和方位也可以度量时间。用“一炷香”“一袋烟”来表示时间的方法，在我国古代民间也经常用到。古代还有沙漏等计时器。后来，人们又逐渐使用机械钟表、石英表、电子表来计时，现在使用铯原子钟作为时间的计量基准。
时间有方向性。它只能“前进”，不能“后退”，也就是说，时间只能由“现在”到“将来”，而不能回到“过去”。如果非要回到“过去”，就会违反因果律，从而出现混乱。例如，如果回到“过去”。那么，一旦发生了下述事件，应该如何理解？如果回到“过去”的主角使当时的一个小孩死掉了，而这个小孩恰巧是主角的祖先。是不是主角应该在其祖先死掉的同时就消失？连尸体也突然消失？不仅如此，主角的、并未回到“过去”的、仍然生活在“现在”的父亲、祖父等人，只要是那个祖先的后代就都应该消失！这还没有完，这些人的配偶该有什么变化？他们参与建造的房屋、桥梁等建筑物该怎样变化？总之，完全乱套了。
这并不是一个离奇的可能。只要能回到过去。离奇的可能很多。例如，一个人回到过去，杀死了刘邦；或是一个物理爱好者回到纳粹时期，帮助当局先于美国制造了原子弹……
还可以设想一个浪漫的故事。一个少年回到“过去”，邂逅了一个少女。两个人一见钟情，然后美满地生活在一起。但是，这样一来，故事里的主角还会存在吗？那个“过去”的少女很可能是主角的很多代前的祖母。我们来估算一下其概率。一个人的父母是两个人，祖父母有4个人；或者说，他的第二代祖先有22个人。以此类推，他的第n代祖先有2n 个人。如果一代按20年计算，那么，一个人在1000年前就应该有250 个第50代祖先。而
250=107亿
一千万亿！这是现在全世界总人数的10万多倍。也就是说，一个人如果回到1000年前，那么，他遇到的每一个人都是他的祖先！
上面的估计没有考虑可能发生的重复。不过，无论如何，回到1000年前遇到自己祖先的可能性都是非常大的。如果他改变了其中任何一个人的生活进程，就都会使他自己不复存在。
即使不和人交往，回到“过去”以后，吃掉一只鸡、一条鱼，也会对多少年后的“现在”产生影响。即使不吃不喝，只要回到“过去”，总要占据一块空间、要呼吸、要观察，这也必然会改变某些事件原来的进程，会对多少年后的“现在”产生难以估计的影响，出现不可调和的矛盾。
所以，回到“过去”，与因果律矛盾，是绝对不会发生的。
……
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