花店經(jīng)營(yíng)管理系統(tǒng)及物理學(xué)畢業(yè)論文

計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)C語(yǔ)言設(shè)計(jì)報(bào)告題目：花店經(jīng)營(yíng)管理系統(tǒng)一．選題背景本例實(shí)現(xiàn)了一個(gè)花店經(jīng)營(yíng)的管理系統(tǒng)，在經(jīng)營(yíng)的過(guò)程中，必需對(duì)花的庫(kù)存量，銷售量，剩余量以及花的種類，單價(jià)，顏色，名字等，有系統(tǒng)的管理。本程序定義了一個(gè)結(jié)構(gòu)數(shù)組，并運(yùn)用了一個(gè)主函數(shù)調(diào)用五個(gè)函數(shù)以實(shí)現(xiàn)整個(gè)花店的經(jīng)營(yíng)和管理。二．設(shè)計(jì)思想：編程思路：首先在程序開(kāi)始處，引入了頭文件，可以直接調(diào)用函數(shù)，然后對(duì)花的種類和五項(xiàng)命令進(jìn)行了宏定義，接著枚舉類型定義了花的顏色，定義了結(jié)構(gòu)體數(shù)組，并且編寫了”enter_data()”,”put_data()”,“buy()”,”find()”,”changecmd()”五個(gè)子函數(shù)，最后在mian函數(shù)的內(nèi)部對(duì)各個(gè)子函數(shù)進(jìn)行調(diào)用，實(shí)現(xiàn)綜合管理。三．主要解決問(wèn)題的方法及技術(shù)關(guān)鍵：1．運(yùn)用指針定義了五項(xiàng)命令，分別指向五個(gè)函數(shù)，便于調(diào)用。2．運(yùn)用了for,if---else---if,while,switch---case用來(lái)控制程序的流程。主函數(shù)流程圖開(kāi)始系統(tǒng)初始化系統(tǒng)初始化接受鍵盤命令判斷是否為（quit）命令退接受鍵盤命令判斷是否為（quit）命令退出退出Buy()enter()Find()命令轉(zhuǎn)換（把字符命令轉(zhuǎn)換為數(shù)字命令） 是退出Buy()enter()Find()命令轉(zhuǎn)換（把字符命令轉(zhuǎn)換為數(shù)字命令）Put() 否Put()Buy()流程圖否是是入口否是是入口提示信息輸入花名，價(jià)格選擇花的種類和數(shù)量從i=0起，到第i個(gè)花開(kāi)始比較是否出現(xiàn)該種花輸出計(jì)算價(jià)格出口是否是最后一朵花返回i++否Put()流程圖入入口輸出花的各項(xiàng)值輸出花的各項(xiàng)值否判否判斷i<size輸出花的單價(jià)和數(shù)量出口輸出花的各項(xiàng)的值進(jìn)行switch,根據(jù)所需內(nèi)容，選擇執(zhí)行。是輸出花的單價(jià)和數(shù)量出口輸出花的各項(xiàng)的值進(jìn)行switch,根據(jù)所需內(nèi)容，選擇執(zhí)行。是Enter()流程圖沒(méi)有所要選擇的顏色輸入你選擇的顏色判斷是否有所選擇的顏色輸入花的各項(xiàng)值判斷i<size提示信息入口SHAPE沒(méi)有所要選擇的顏色輸入你選擇的顏色判斷是否有所選擇的顏色輸入花的各項(xiàng)值判斷i<size提示信息入口是否出口是否出口是否i++是否i++是否i++Find()流程圖入口提示信是否i++是否i++是否i++Find()流程圖入口提示信息輸入查找類型是否按名字查詢從i=0,到第i個(gè)花開(kāi)始比較是否有這種花輸出花名，顏色，單價(jià)數(shù)量出口是否按價(jià)格查詢從i=0,到第i個(gè)花開(kāi)始比較是否有這種花輸出花名，顏色，單價(jià)數(shù)量出口是否按顏色查詢從i=0,到第i個(gè)花開(kāi)始比較是否有這種花輸出花名，顏色，單價(jià)出口五．程序清單#include"stdio.h"#include"stdlib.h"#include"string.h"#include"dos.h"#defineSIZE8#defineCMDSIZE5typedefenum/*枚舉類型定義*/{ red,white,yellow,purple,orange}COLOR;typedefstruct/*結(jié)構(gòu)體定義*/{ charname[20]; COLORcolor; floatrate; intamount;}FLOWER;char*Dcmd[]={"buy","put","look","find","help"};/*定義了5項(xiàng)命令的指針類型*/voidenter_data(FLOWERflower[]);/*定義庫(kù)存輸入函數(shù)*/floatbuy(FLOWERflower[]);/*定義銷售函數(shù)*/voidput_data(FLOWERflower[]);/*定義庫(kù)存輸出函數(shù)*/voidfindflower(FLOWERflower[]);/*定義查詢函數(shù)*/intchangecmd(charcmd[]);/*定義命令解釋函數(shù)*/voidmain(){ FLOWERflower[SIZE]; floatprice; charcmd[5]={'\0','\0','\0','\0','\0'}; charexits[5]="quit"; intrecmd=0; inti; for(i=0;i<SIZE;i++) { memset(flower[i].name,0,20);/*成員設(shè)置，各類型初始化*/ flower[i].rate=0; flower[i].amount=0; flower[i].color=white; } printf("花店經(jīng)營(yíng)管理系統(tǒng)\n"); printf("\nYoucaninput'buy','look','put','help','find':\n"); while(1)/*命令轉(zhuǎn)換，把字符轉(zhuǎn)換為數(shù)字*/ { scanf("%s",cmd); if(strcmp(cmd,exits)==0) exit(1); recmd=changecmd(cmd); switch(recmd) { case0: printf("abadcommandpleaseinputacorrcetcmd\n");/*輸入了錯(cuò)誤信息的提示*/ break; case1: price=buy(flower); if(price==0) printf("\nSorry,buyerror"); else printf("\nOK,Pleasepaymoney%f\n",price); break; case2: enter_data(flower); break; case3: put_data(flower); break; case4: findflower(flower); break; case5: printf("\nYoucaninput'buy','look','put','help','find':\n"); break; } }}/*命令解釋函數(shù)*//*該函數(shù)處理接收到的命令通過(guò)與命令數(shù)組里的預(yù)定義命令比較返回命令在數(shù)組中的位置*/intchangecmd(charcmd[]){ inti=0; for(i=0;i<CMDSIZE;i++) { if(strcmp(cmd,Dcmd[i])==0) returni+1; } return0;}/*庫(kù)存輸入函數(shù)*//*該函數(shù)接受鍵盤輸入把輸入數(shù)據(jù)與庫(kù)存對(duì)應(yīng)*/voidenter_data(FLOWERflower[]){ inti,flag; for(i=0;i<SIZE;i++) { printf("Pleaseentertheflowers:\n"); printf("Flowernameis:\n"); scanf("%s",flower[i].name); printf("Flowerrateis:\n"); scanf("%f",&flower[i].rate); printf("Floweramountis:\n"); scanf("%d",&flower[i].amount); flag=1; while(flag)/*接受用戶選擇的顏色*/ { printf("0->red\t1->white\t2->yellow\t3->purple\t4->orante\n"); printf("Pleasechooseacolor:\n"); scanf("%d",&flower[i].color); if(flower[i].color>=0&&flower[i].color<=4) flag=0; else printf("Nothavethiscolor\n"); } }}/*輸出現(xiàn)有庫(kù)存的鮮花數(shù)據(jù)的函數(shù)定義*/voidput_data(FLOWERflower[]){ inti; printf("\nNameColorRateAmount\n"); for(i=0;i<SIZE;i++) { printf("%-12s",flower[i].name); switch(flower[i].color) { casered: printf("%-8s","red"); break; casewhite: printf("%-8s","white"); break; caseyellow: printf("%-8s","yellow"); break; casepurple: printf("%-8s","purple"); break; caseorange: printf("%-8s","orange"); break; } printf("%-10.2f%-10d\n",flower[i].rate,flower[i].amount); }}/*詢問(wèn)用戶購(gòu)買的鮮花的種類和株的數(shù)量，計(jì)算總的價(jià)格的函數(shù)定義*/floatbuy(FLOWERflower[]){ inti; charname[20]; COLORcolor; floatrate,price; intamount,flag; printf("\nPleaseenternameandrateyouwanttobuy:\n"); /*輸出需要的鮮花的名字和價(jià)格*/scanf("%s%f",name,&rate); flag=1; while(flag)/*客戶購(gòu)買花的情況*/ { printf("0->red\t1->white\t2->yellow\t3->purple\t4->orante\n"); printf("Pleasechooseacolor:\n"); scanf("%d",&color); if(color>=0&&color<=4) flag=0; else printf("Nothavethiscolor\n"); } printf("Pleaseamountyouwanttobuy:\n"); /*輸出需要的花的數(shù)量*/scanf("%d",&amount); for(i=0;i<SIZE;i++) { if(flower[i].rate==rate&&strcmp(flower[i].name,name)==0&&flower[i].color==color) break; } if(i==SIZE) { printf("\nNotfountthefloweryoubuy\n"); /*沒(méi)有要買的花*/price=0; } elseif(flower[i].amount<amount)/*所購(gòu)花數(shù)量不夠*/ { printf("\nAmountnotenought\n"); price=0; } else { flower[i].amount=flower[i].amount-amount; price=flower[i].rate*amount;/*找到，剩余數(shù)量夠，可以買花，并計(jì)算總價(jià)格*/ } returnprice;}/*對(duì)于庫(kù)存鮮花的的查詢方式的定義*/voidfindflower(FLOWERflower[]){ inti,rcmd; charname[20]; floatrate; COLORcolor; printf("Pleasechooseanumber:\n");/*輸出查詢的方式*/ printf("0->findasname\t1->findasrate\t2->findascolor\n"); scanf("%d",&rcmd); switch(rcmd) { case0:/*按花名查詢*/ printf("Inputaflowername:\n"); scanf("%s",name); for(i=0;i<SIZE;i++) { if(flower[i].name==name) printf("%s\t%d\t%f\t%d\n",flower[i].name,flower[i].color,flower[i].rate,flower[i].amount); } break; case1:/*按數(shù)量查詢*/ printf("Inputaflowerrate:\n"); scanf("%f",&rate); for(i=0;i<SIZE;i++) { if(flower[i].rate==rate) printf("%s\t%d\t%f\t%d\n",flower[i].name,flower[i].color,flower[i].rate,flower[i].amount); } break; case2:/*按顏色查詢*/ printf("Inputaflowercolor:\n"); scanf("%d",&color); for(i=0;i<SIZE;i++) { if(flower[i].color==color) printf("%s\t%d\t%f\t%d\n",flower[i].name,flower[i].color,flower[i].rate,flower[i].amount); } break; }}六．總結(jié)、設(shè)計(jì)結(jié)果說(shuō)明一．通過(guò)本程序的練習(xí)，可以讓讀者了解結(jié)構(gòu)體的定義和函數(shù)的調(diào)用，對(duì)程序中各種語(yǔ)句的運(yùn)用更加熟練把握。二．本程序雖然簡(jiǎn)短，但可以簡(jiǎn)單地運(yùn)用到花店的經(jīng)營(yíng)管理中，通過(guò)這個(gè)操作，讓花店經(jīng)營(yíng)得有條理，方便了顧客，也方便了自己。摘要：綜觀整個(gè)現(xiàn)代物理學(xué)的發(fā)展史，自牛頓的獨(dú)立于物質(zhì)的絕對(duì)時(shí)空觀以來(lái)，科學(xué)史曾經(jīng)歷了時(shí)空和物質(zhì)運(yùn)動(dòng)相耦合的相對(duì)論時(shí)空觀、量子力學(xué)的超弦高維時(shí)空觀等幾個(gè)階段，這些可以說(shuō)是公認(rèn)的時(shí)空觀革命。但這些時(shí)空觀出發(fā)點(diǎn)是基于主客觀分離的機(jī)械力學(xué)還原論邏輯，在時(shí)空背景上是定義質(zhì)點(diǎn)、力、速度、加速度、動(dòng)量、能量等參量(有可積的能量或哈密頓函數(shù))，核心是牛頓力學(xué)方程和哈密頓方程。這決定了現(xiàn)代物理學(xué)的基調(diào)是大都具有決定性結(jié)構(gòu)和時(shí)間可逆的機(jī)械力學(xué)特性，顯然與現(xiàn)實(shí)世界不相符合，蘊(yùn)涵著深刻的邏輯缺陷，只能是過(guò)渡階段的時(shí)空觀及物理學(xué)，目前正遭遇到重重困難：量子引力的統(tǒng)一場(chǎng)問(wèn)題、宇宙起源、奇點(diǎn)、黑洞、量子測(cè)量坍塌、混沌、湍流、時(shí)間佯謬(熵)、自組織和生命悖論(負(fù)熵)?，F(xiàn)代物理學(xué)似乎已逼近一個(gè)非如此不可的邏輯結(jié)構(gòu)，從某種程度上講，理論如此發(fā)展是因?yàn)樵贌o(wú)它路可走。結(jié)合近幾十年來(lái)開(kāi)始考慮的開(kāi)放條件下的有機(jī)宇宙演化問(wèn)題，我們可以合理地懷疑這些既成事實(shí)的理論的自然理性邏輯體系是不完備的、自洽的。關(guān)鍵詞：平直時(shí)空觀.絕對(duì)時(shí)空觀.時(shí)空度.相對(duì)時(shí)空觀正文：一、物理學(xué)的舊時(shí)空觀創(chuàng)立物理學(xué)舊時(shí)空觀的主要代表人物是古希臘的哲學(xué)家亞里士多德和古希臘天文學(xué)家、地理學(xué)家托勒密。這一時(shí)空觀在歷史上從公元前三世紀(jì)至公元14世紀(jì)，延續(xù)了一千五百多年，直到歐洲文藝復(fù)興時(shí)期以前。舊時(shí)空觀以前的古代時(shí)空觀是“天圓地方”的“蓋天說(shuō)”——一種宇宙有限論。但沒(méi)有擺脫神學(xué)的影響，認(rèn)為宇宙之外是上帝的棲身之地，宇宙是由上帝創(chuàng)造的。舊時(shí)空觀的主要觀點(diǎn)反映在“地球是宇宙中心”的“地心說(shuō)”中，到托勒密時(shí)期，它已形成了較完整的宇宙結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō)。雖然，“地心說(shuō)”認(rèn)為物體的運(yùn)動(dòng)為神力所驅(qū)使，但對(duì)物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的具體解釋，卻力圖從物質(zhì)本身去尋找原因。這是具有樸素的唯物主義思想的，從而它有一定的科學(xué)價(jià)值和實(shí)用價(jià)值。例如，它認(rèn)為物體具有尋找自然歸宿的普遍特性。物體運(yùn)動(dòng)的原因是“它們還沒(méi)有達(dá)到各自的天然位置”。以月球?yàn)榻?，宇宙分為兩部分：“月上”的物體其天然位置在天球上，因而它們均隨天球作圓運(yùn)動(dòng)；“月下”的物體天然位置在地球中心，因此它們都作落體運(yùn)動(dòng)，物體愈重，下落愈快。物質(zhì)中較密集的部分盡可能地接近宇宙中心，所以造成了球形的地球。從而也使古代時(shí)空觀中的“上”“下”絕對(duì)觀念失去了意義。這是造成宇宙中物質(zhì)分布不均勻，形成中心對(duì)稱宇宙的原因。盡管這種解釋今日看來(lái)并非正確，但卻是歷史上第一次從物質(zhì)本身去尋找物質(zhì)運(yùn)動(dòng)原因的嘗試。它能夠在當(dāng)時(shí)解釋地球附近物體的落體運(yùn)動(dòng)。尤其對(duì)行星運(yùn)動(dòng)作了許多精確的說(shuō)明。如很好地預(yù)測(cè)行星方位等等。在航海、天文、歷法及生產(chǎn)實(shí)踐中起了很重要的作用。其成果被沿用一千多年?！暗匦恼f(shuō)”在實(shí)踐中的應(yīng)用，說(shuō)明這一理論本身基本上是唯物的，是在一定程度上反映了客觀實(shí)際，是人類認(rèn)識(shí)史上的一大飛躍，是物理時(shí)空觀的重大發(fā)展。但是，應(yīng)該明確指出，“地心說(shuō)”被宗教神學(xué)利用，那是托勒密死后一千多年時(shí)的事。因此不能否定“地心說(shuō)”原有的樸素的唯物主義的內(nèi)容?；\統(tǒng)地將“地心說(shuō)”本身說(shuō)成是唯心主義的，是不符合客觀實(shí)際的。以“地心說(shuō)”為代表的舊時(shí)空觀的主要觀點(diǎn)是：1．承認(rèn)時(shí)間、空間是客觀存在的?！暗匦恼f(shuō)”雖承認(rèn)“神靈”的存在，但并沒(méi)有說(shuō)神靈在支配時(shí)空，而是力圖從物質(zhì)本身去尋求運(yùn)動(dòng)的原因，沒(méi)有讓時(shí)空觀念帶上唯心主義的色彩。2．在空間概念中，正確的認(rèn)識(shí)到“上”“下”觀念是相對(duì)的。但是，它的宇宙空間卻是有限的，是有中心的。3．承認(rèn)時(shí)間的無(wú)限性。因?yàn)樗辽俪姓J(rèn)了天體圓運(yùn)動(dòng)的永恒性。但沒(méi)有說(shuō)明宇宙有無(wú)起源，即時(shí)間有無(wú)起點(diǎn)的問(wèn)題。（被宗教神學(xué)利用后，強(qiáng)加于“地心說(shuō)”的時(shí)間起點(diǎn)是神創(chuàng)宇宙之時(shí)。這并非“地心說(shuō)”原來(lái)的觀點(diǎn)。）“地心說(shuō)”中沒(méi)有明確說(shuō)明時(shí)間、空間二者的關(guān)系，以及時(shí)空與物質(zhì)的關(guān)系；更沒(méi)有說(shuō)明時(shí)空與物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的關(guān)系。二、物理學(xué)的經(jīng)典時(shí)空觀創(chuàng)立物理學(xué)經(jīng)典時(shí)空觀的主要代表人物是波蘭天文學(xué)家哥白尼、意大利數(shù)學(xué)家和力學(xué)家伽利略以及英國(guó)物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家和天文學(xué)家牛頓。而牛頓的絕對(duì)時(shí)空觀是經(jīng)典時(shí)空觀的集中反映。這一時(shí)空觀從公元14世紀(jì)一直延續(xù)到19世紀(jì)末、20世紀(jì)初（狹義相對(duì)論建立之前）。1．哥白尼的主要貢獻(xiàn)。是將對(duì)宇宙的認(rèn)識(shí)由“太陽(yáng)中心說(shuō)”代替了“地球中心說(shuō)”。理論上的這一變更，從物理學(xué)中運(yùn)動(dòng)學(xué)的角度說(shuō)，不過(guò)是對(duì)太陽(yáng)系內(nèi)行星運(yùn)動(dòng)描寫時(shí)，參照系的一個(gè)變更（將參照系由地球移向了太陽(yáng)），從而對(duì)太陽(yáng)系內(nèi)行星運(yùn)動(dòng)的描寫極為簡(jiǎn)單。按哥白尼的描述，各行星均繞太陽(yáng)沿不同的圓形軌道運(yùn)動(dòng)。擺脫了“地心說(shuō)”中“均輪”、“本輪”那一套復(fù)雜的描述。所以只從運(yùn)動(dòng)學(xué)角度，還看不出“日心說(shuō)”比“地心說(shuō)”本質(zhì)上的優(yōu)越性。“日心說(shuō)”顯示了以太陽(yáng)為慣性系描述太陽(yáng)系內(nèi)行星運(yùn)動(dòng)的優(yōu)越性，從而展現(xiàn)了宇宙的這一層次——太陽(yáng)系結(jié)構(gòu)的本來(lái)面目，也為牛頓在動(dòng)力學(xué)方面的研究（萬(wàn)有引力定律及牛頓定律的發(fā)現(xiàn)）鋪平了道路。所以，從物理學(xué)的動(dòng)力學(xué)角度說(shuō)，“日心說(shuō)”比“地心說(shuō)”有本質(zhì)上的區(qū)別?！叭招恼f(shuō)”的缺點(diǎn)是：仍然是宇宙中心論。并承認(rèn)太陽(yáng)的絕對(duì)靜止；行星運(yùn)動(dòng)仍沿用了圓形軌道的說(shuō)法；限于當(dāng)時(shí)的觀測(cè)及認(rèn)識(shí)，認(rèn)為恒星不動(dòng)。2．伽利略的主要貢獻(xiàn)是：(1)通過(guò)望遠(yuǎn)鏡的觀察，看到太陽(yáng)系內(nèi)結(jié)構(gòu)的一些細(xì)節(jié)。進(jìn)一步說(shuō)明了太陽(yáng)系內(nèi)部結(jié)構(gòu)的統(tǒng)一性。但仍未擺脫行星圓形軌道的傳統(tǒng)觀念。(2)利用笛卡兒坐標(biāo)系這一數(shù)學(xué)工具，給出了關(guān)于距離（與空間概念有關(guān)）和時(shí)間概念的確切的數(shù)學(xué)形式。明確說(shuō)明真實(shí)空間的三維性和時(shí)間的一維性。與太陽(yáng)中心相連結(jié)的坐標(biāo)系被公認(rèn)稱為伽利略坐標(biāo)系。(3)提出了伽利略相對(duì)性原理：“力學(xué)定律在所有慣性系中都相同?！币约皩?duì)這一原理的數(shù)學(xué)補(bǔ)充——伽利略變換，即兩個(gè)慣性系間時(shí)間和空間坐標(biāo)的變換式。這里，集中體現(xiàn)了經(jīng)典物理學(xué)的時(shí)空觀。牛頓繼承了這一觀點(diǎn)，并給出完整的表述。(4)提出了慣性定律。為牛頓創(chuàng)立力學(xué)的動(dòng)力學(xué)理論打下了基礎(chǔ)。他指出了亞里士多德的錯(cuò)誤，力并非是物體運(yùn)動(dòng)（速度）的原因。而是物體運(yùn)動(dòng)變化（加速度）的原因。從而也科學(xué)地解釋了“日心說(shuō)”中行星的運(yùn)動(dòng)和地球表面上物體的落體運(yùn)動(dòng)。愛(ài)因斯坦對(duì)伽利略的工作給予了極高的評(píng)價(jià)：“伽利略的發(fā)現(xiàn)以及他所應(yīng)用的科學(xué)推理方法是人類思想史上最偉大的成就之一，而且標(biāo)志著物理學(xué)的真正開(kāi)端?！?．牛頓在前人大量工作的基礎(chǔ)上，以其縝密的理論思維和深厚的數(shù)學(xué)功底，定量地、完整地建立了經(jīng)典力學(xué)的理論體系，為整個(gè)經(jīng)典物理學(xué)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。牛頓繼承了伽利略相對(duì)性原理及伽利略變換的思想，并完整地?cái)⑹隽私^對(duì)時(shí)空觀。在開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)三定律的基礎(chǔ)上（已正確地觀察到行星運(yùn)動(dòng)的橢圓軌道），發(fā)現(xiàn)了萬(wàn)有引力定律。在伽利略慣性定律的基礎(chǔ)上，又建立了動(dòng)力學(xué)的牛頓三定律。以上這些基本規(guī)律都是大量實(shí)驗(yàn)的總結(jié)。它們?cè)谂ｎD力學(xué)體系中均處于基本原理的地位。而且可以嚴(yán)格證明：按伽利略變換，牛頓定律完全滿足伽利略相對(duì)性原理的要求。即三者完全協(xié)同一致。因此伽利略變換反映的時(shí)空觀，完全集中體現(xiàn)了經(jīng)典物理學(xué)的時(shí)空觀。伽利略變換是兩個(gè)慣性系描寫同一物體運(yùn)動(dòng)時(shí)，時(shí)間和空間坐標(biāo)的變換式。體現(xiàn)了運(yùn)動(dòng)描寫的相對(duì)性。為簡(jiǎn)化起見(jiàn)，設(shè)S＇相對(duì)于S系以速度v只沿x軸方向作勻速直線運(yùn)動(dòng)（圖1），且靜止于S＇系的鐘及靜止于S系的鐘讀數(shù)均為零的時(shí)刻，S系和S＇系的原點(diǎn)重合。則同一物體任一時(shí)刻坐標(biāo)（x、y、z、t）與（x＇、y＇、z＇、t＇）之間的變換關(guān)系為：①時(shí)間和空間與物質(zhì)及其運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)。時(shí)間坐標(biāo)系和空間坐標(biāo)系是完全脫離物質(zhì)而獨(dú)立存在的。坐標(biāo)軸上的標(biāo)度即間隔與慣性系的選擇無(wú)關(guān)。由伽利略變換易導(dǎo)出：說(shuō)明時(shí)間間隔和空間間隔在不同的坐標(biāo)系中保持不變。即時(shí)間、空間觀念與物質(zhì)及其運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)。②時(shí)間空間彼此無(wú)關(guān)，各自獨(dú)立存在。這表現(xiàn)在時(shí)間坐標(biāo)系與空間坐標(biāo)系可以分離，各自獨(dú)立存在。雖可配合共同描寫物體的運(yùn)動(dòng)（如運(yùn)動(dòng)方程，表現(xiàn)為空間坐標(biāo)與時(shí)間坐標(biāo)的關(guān)系）。但二者并無(wú)內(nèi)在的必然聯(lián)系。③經(jīng)典時(shí)空結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：a．時(shí)間結(jié)構(gòu)。一維性；單向性（這是熱力學(xué)第二定律不可逆過(guò)程概念的貢獻(xiàn)，反映了事物發(fā)展因果律的要求）;時(shí)間的均勻性（即△t＇=△t反映出來(lái)，時(shí)間間隔的不變性）；同時(shí)性概念的絕對(duì)性（由伽氏變換易于看出。在S系內(nèi)不同地點(diǎn)同時(shí)發(fā)生的事件即△t=0，必然△t＇也等于0。說(shuō)明在S＇系看也是同時(shí)發(fā)生的。這來(lái)自于牛頓的“超距作用”觀點(diǎn)）；時(shí)間是有起點(diǎn)的（上帝對(duì)宇宙的“第一次推動(dòng)”）；但時(shí)間的發(fā)展是無(wú)限的。即時(shí)間是有始無(wú)終的、具有單向的無(wú)限性。b．空間結(jié)構(gòu)。三維性；空間的均勻性和各向同性（即伽氏變換中△x＇=△x、△y＇=△y、△z＇=△z，所以空間間隔具有不變性）；空間的無(wú)限性（大至無(wú)限；小至無(wú)限可分——基于牛頓提出的“質(zhì)點(diǎn)”理想模型）。這種時(shí)空結(jié)構(gòu)是均勻的、平直的，在數(shù)學(xué)上可用歐幾里德幾何學(xué)描寫。時(shí)間的“均勻性”和空間的“均勻性”、“各向同性”性可以概括為“時(shí)空對(duì)稱性原理”。這實(shí)質(zhì)上是“宇宙無(wú)中心”的另一表述。這是基于“物理規(guī)律在不同時(shí)刻，在空間不同點(diǎn)是等價(jià)的”經(jīng)驗(yàn)提出的?？梢試?yán)格證明：時(shí)間均勻性將導(dǎo)致有能量守恒定律的存在；空間均勻性將導(dǎo)致有動(dòng)量守恒定律的存在；空間的各向同性將導(dǎo)致角動(dòng)量守恒定律的存在。這三個(gè)守恒定律的存在已被大量實(shí)驗(yàn)事實(shí)所證實(shí)，而且還超出了宏觀低速領(lǐng)域。至今還沒(méi)有實(shí)驗(yàn)?zāi)芡品@三條守恒定律的存在。也就是說(shuō)，在我們至今研究的時(shí)空領(lǐng)域內(nèi)，還認(rèn)為時(shí)空對(duì)稱性原理是正確的。近代物理學(xué)的近代時(shí)空觀按照具體學(xué)科分別敘述：包括狹義相對(duì)論、廣義相對(duì)論、量子理論（量子力學(xué)、量子場(chǎng)論）、現(xiàn)代宇宙學(xué)（屬于廣義相對(duì)論及量子理論的應(yīng)用）的時(shí)空觀。三、狹義相對(duì)論的時(shí)空觀狹義相對(duì)論的適用范圍是：在慣性參考系中宏觀物質(zhì)的高速運(yùn)動(dòng)。所以其時(shí)空觀是在物質(zhì)平均密度?。ɑ蛞?chǎng)弱）的區(qū)域，宏觀物體作高速運(yùn)動(dòng)時(shí)時(shí)空特征的反映。由于“高速”與“低速”不同，量變會(huì)產(chǎn)生質(zhì)變。所以狹義相對(duì)論時(shí)空觀與經(jīng)典時(shí)空觀會(huì)有質(zhì)的不同。又由于“高速”包含“低速”，所以經(jīng)典時(shí)空觀不過(guò)是狹義相對(duì)論時(shí)空觀的在物體速度v<<c時(shí)的極限情況。狹義相對(duì)論理論系統(tǒng)的基本原理是“光速不變?cè)怼焙汀蔼M義相對(duì)性原理”。由它們可以導(dǎo)出物體高速運(yùn)動(dòng)時(shí)兩個(gè)慣性系間的時(shí)間和空間坐標(biāo)變換式——洛侖茲變換。該變換式集中體現(xiàn)了狹義相對(duì)論的時(shí)空觀。狹義相對(duì)論時(shí)空觀的內(nèi)容可以分為三個(gè)方面：1．繼承了經(jīng)典時(shí)空觀中某些觀點(diǎn)。如在時(shí)間、空間的客觀性上；時(shí)間的一維性和單向無(wú)限性上（時(shí)間的起始問(wèn)題未談及）；空間的三維性和無(wú)限性上以及時(shí)空結(jié)構(gòu)的均勻性、平直性上（即時(shí)空觀念與物質(zhì)無(wú)關(guān)），仍堅(jiān)持了原經(jīng)典理論的觀點(diǎn)。2．發(fā)展了“宇宙無(wú)中心”的觀點(diǎn)（即仍堅(jiān)持了“時(shí)空對(duì)稱性原理”）。狹義相對(duì)論推廣了伽利略相對(duì)性原理：對(duì)一切物理學(xué)規(guī)律慣性系之間等價(jià)。以全部物理學(xué)規(guī)律證明，不存在一個(gè)絕對(duì)靜止的慣性系，即不存在一個(gè)特殊的時(shí)空。發(fā)展了“宇宙無(wú)中心”的觀點(diǎn)。3．狹義相對(duì)論的主要貢獻(xiàn)是否定了經(jīng)典理論的絕對(duì)時(shí)空觀，建立了一種相對(duì)時(shí)空觀。首先介紹一下洛侖茲變換（慣性系S和S＇的關(guān)系與伽利略變換時(shí)相同）。其坐標(biāo)變換關(guān)系為：(1)時(shí)間、空間觀念均與物質(zhì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)。①“同時(shí)性概念是相對(duì)的”。由“光速不變?cè)怼?，通過(guò)“愛(ài)因斯坦火車”的理想實(shí)驗(yàn)，可以得到，不同地點(diǎn)兩個(gè)事件的同時(shí)性與慣性坐標(biāo)系選擇有關(guān)。不同慣性系間區(qū)別只在于運(yùn)動(dòng)速度不同。所以“同時(shí)性”概念與物質(zhì)運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)。這一點(diǎn)也可以從洛侖茲變換中得出：由④式易得：對(duì)S系中兩個(gè)事件若是同時(shí)的，則t2=t1。這時(shí)，即S＇系中看，兩個(gè)事件不是同時(shí)的。②“時(shí)間間隔是相對(duì)的”。由洛侖茲變換④式，對(duì)同一地點(diǎn)x可以導(dǎo)出可見(jiàn)△t＇＞△t，即運(yùn)動(dòng)時(shí)鐘變慢。這種現(xiàn)象只有在物體高速運(yùn)動(dòng)時(shí)才明顯可以觀察到。例如μ介子半衰期變長(zhǎng)，高速運(yùn)動(dòng)的氫原子輻射頻率降低（或波長(zhǎng)變長(zhǎng)——“紅移”）等實(shí)驗(yàn)充分證明了這一結(jié)論。③“空間間隔是相對(duì)的?！庇陕鍋銎澴儞Q①式，對(duì)同一時(shí)刻t可以導(dǎo)出注意這里△x＇為靜止于S＇系內(nèi)的尺長(zhǎng)?！鱴為S系觀察者看到的同一個(gè)尺運(yùn)動(dòng)的尺長(zhǎng)。由于△x＜△x＇，所以有“運(yùn)動(dòng)尺縮短”或“運(yùn)動(dòng)方向上長(zhǎng)度收縮”的結(jié)論。這種現(xiàn)象在物體低速運(yùn)動(dòng)時(shí)很不明顯。經(jīng)過(guò)計(jì)算可知，普通長(zhǎng)度的卡車，當(dāng)以v=40km／h行駛時(shí)，約只縮短一個(gè)原子直徑；火箭比汽車速度大很多，但仍屬低速，如其長(zhǎng)度為100m，v=16200km／h，也只縮短1／100mm。但當(dāng)其速度大到v=0.8c時(shí)，經(jīng)計(jì)算可知其長(zhǎng)度將縮短40m。1959年，戴勒爾指出，一個(gè)高速運(yùn)動(dòng)物體的視覺(jué)形象并非僅由“洛侖茲收縮”效應(yīng)決定。當(dāng)考慮了光學(xué)效應(yīng)對(duì)人眼引起的畸變之后，我們實(shí)際上只能看到物體轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)與相對(duì)速度有關(guān)角度的形象，如圖②所示。(2)時(shí)間空間彼此密切相關(guān)，“時(shí)—空”整體為物質(zhì)存在的形式。這可以由狹義相對(duì)論時(shí)空的統(tǒng)一結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)明。此時(shí)，時(shí)間坐標(biāo)軸（ict）與空間坐標(biāo)軸（x，y，z）想象地彼此垂直，構(gòu)成統(tǒng)一的四維時(shí)空（一種數(shù)學(xué)上的空間），稱為閔可夫斯基世界。由于時(shí)空結(jié)構(gòu)的均勻性和平直性，所以歐幾里德幾何學(xué)仍成立；但由于四維時(shí)空是非真實(shí)的空間，故稱為在數(shù)學(xué)上“以贗歐幾里德幾何學(xué)處理”。在四維時(shí)空中，物體某一運(yùn)動(dòng)用一段四維矢量代表，其長(zhǎng)度為ds。四維矢量在四個(gè)坐標(biāo)軸上的投影即表示時(shí)間間隔cdt和空間間隔dx，dy，dz，它們的關(guān)系是ds2=dx2+dy2+dz2-c2dt2當(dāng)選擇另一慣性系時(shí)（須進(jìn)行洛侖茲變換），相當(dāng)于整個(gè)坐標(biāo)系繞原點(diǎn)的一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)。顯然，該轉(zhuǎn)動(dòng)不會(huì)改變運(yùn)動(dòng)的客觀性，即ds為恒量。稱為四維時(shí)空間隔的不變性。但四個(gè)投影均可以發(fā)生改變，它們滿足ds2=dx＇2+dy＇2+dz＇2-c2dt＇2這說(shuō)明即使參考系改變引起了時(shí)間、空間間隔均發(fā)生變化（體現(xiàn)為時(shí)空觀念的相對(duì)性）。但這種改變?nèi)杂蒬s不變性限制而緊密相連。即物質(zhì)運(yùn)動(dòng)本身內(nèi)在地要求時(shí)間空間的緊密聯(lián)系，“時(shí)—空”整體為物質(zhì)存在的形式。時(shí)間、空間觀念與物質(zhì)本身的關(guān)系，狹義相對(duì)論未論及。原因是在物質(zhì)密度?。ㄒ?chǎng)弱）區(qū)域，這種“相對(duì)性”不明顯，這將在廣義相對(duì)論中補(bǔ)充。為使經(jīng)典力學(xué)對(duì)洛氏變換具有不變性。就必須修改牛頓定律而代之為相對(duì)論動(dòng)力學(xué)。例如，考慮m與t有關(guān)，則牛頓第二定律可表為：在v<<c或v／c→0的極限情況下，自然得到經(jīng)典力學(xué)F=m0a的結(jié)果；洛侖茲變換也自然過(guò)渡到伽利略變換。這樣，經(jīng)典理論、經(jīng)典時(shí)空觀均為相對(duì)論理論及其時(shí)空觀在低速（v<<c）情況下的近似，由此也說(shuō)明了新理論的成功。新舊理論的這種關(guān)系，在物理學(xué)方法論中稱為“對(duì)應(yīng)原理”。四、廣義相對(duì)論的時(shí)空觀愛(ài)因斯坦于1915年又將適用于慣性系的狹義相對(duì)論進(jìn)一步發(fā)展，創(chuàng)立了適用于非慣性系的廣義相對(duì)論。物理學(xué)理論指出，慣性系不過(guò)是一種理想狀況，它只在宇宙中一個(gè)小范圍內(nèi)近似存在（所謂的“局部慣性系”）。更廣泛的情況是人們站在非慣性系處理問(wèn)題。慣性系不過(guò)是非慣性系的特例。從另一角度講，非慣性系相當(dāng)于物質(zhì)平均密度大（或引力場(chǎng)強(qiáng)）的區(qū)域。顯然包括經(jīng)典理論的物質(zhì)平均密度?。ɑ蛞?chǎng)弱）的情況。所以，廣義相對(duì)論的適用范圍是：非慣性參考系中宏觀物質(zhì)的高速運(yùn)動(dòng)。其時(shí)空觀是在物質(zhì)平均密度大（或引力場(chǎng)強(qiáng)）的區(qū)域，宏觀物體作高速運(yùn)動(dòng)時(shí)時(shí)空特征的反映。（一）廣義相對(duì)論對(duì)時(shí)空觀的主要補(bǔ)充如下1．又進(jìn)一步發(fā)展了“宇宙無(wú)中心”的觀點(diǎn)。愛(ài)因斯坦基于慣性質(zhì)量與引力質(zhì)量相等的一些事實(shí)，提出非慣性系與引力場(chǎng)等效的“等效原理”假設(shè)。從而可以將非慣性系問(wèn)題轉(zhuǎn)化為熟知的慣性系問(wèn)題處理。于是可以把狹義相對(duì)性原理進(jìn)一步推廣到任意參考系，導(dǎo)致廣義相對(duì)性原理的提出：一切物理規(guī)律在任意參考系間等價(jià)。這說(shuō)明了物體運(yùn)動(dòng)規(guī)律（以數(shù)學(xué)形式表述）的絕對(duì)性。它不因人們的觀察角度（即參考系選擇）而改變（在哲學(xué)上可以說(shuō)這是物質(zhì)運(yùn)動(dòng)絕對(duì)性的一種表現(xiàn)）；也更廣泛地說(shuō)明了宇宙中沒(méi)有特殊的時(shí)空存在，進(jìn)一步否定了經(jīng)典理論中“絕對(duì)靜止時(shí)空”的存在。這時(shí)，代替洛侖茲變換的將是廣義坐標(biāo)變換（坐標(biāo)的一種非線性變換）。2．補(bǔ)充了時(shí)空觀念還依賴于物質(zhì)分布的“相對(duì)性”。將廣義相對(duì)性原理（其數(shù)學(xué)形式是廣義協(xié)變?cè)恚┡c最小作用原理結(jié)合，可以導(dǎo)出宇宙中的引力場(chǎng)方程。從中可以看出時(shí)間、空間性質(zhì)與物質(zhì)及其運(yùn)動(dòng)的具體的相互依賴關(guān)系。極大地豐富了辯證唯物主義關(guān)于“時(shí)間和空間是運(yùn)動(dòng)著的物質(zhì)的存在形式”的論斷。左方：Gμv引力張量。（其中Rμv黎曼曲率張量，gμv時(shí)空度規(guī)張量，R為宇宙半徑。）它顯示了時(shí)空結(jié)構(gòu)的黎曼幾何學(xué)特征。右方：Tμv物質(zhì)的能量動(dòng)量張量。顯示了物質(zhì)分布及其運(yùn)動(dòng)的特征。K為耦合系數(shù)（G為萬(wàn)有引力常數(shù)，c為真空中光速）。3．補(bǔ)充了時(shí)空結(jié)構(gòu)與物質(zhì)分布的關(guān)系。物質(zhì)密度越大的區(qū)域，統(tǒng)一時(shí)空彎曲的曲率越大（這表現(xiàn)為空間越彎曲；時(shí)間流逝越慢）。所以時(shí)空的特性（間隔、彎曲程度等）不但與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)，還與物質(zhì)本身分布有關(guān)。三維空間的“彎曲”?？梢酝ㄟ^(guò)幾何測(cè)量違反歐氏幾何發(fā)現(xiàn)。例如，由于光線的彎曲，導(dǎo)致兩點(diǎn)間的最短距離不是由直線測(cè)量，而是由曲線（“測(cè)地線”）測(cè)量。所以對(duì)于四維時(shí)空結(jié)構(gòu)的彎曲，要用非歐幾何——黎曼曲面幾何學(xué)描寫。時(shí)空將構(gòu)成“四維黎曼時(shí)空連續(xù)區(qū)”。采用曲線坐標(biāo)系——高斯坐標(biāo)系描寫（由四族曲線構(gòu)成曲線網(wǎng)——類似地球表面二維的經(jīng)緯線相交——組成的曲線坐標(biāo)系）。時(shí)間流逝快慢與物質(zhì)密度（或引力場(chǎng)強(qiáng)度）的關(guān)系，可用本征時(shí)間dτ的公式說(shuō)明。式中dt與引力勢(shì)ψ=0區(qū)域?qū)?yīng)。由于ψ＜0，所以只要ψ≠0（有引力場(chǎng)），dτ＜dt，表明時(shí)間流逝變慢，且｜ψ｜越大（引力場(chǎng)越強(qiáng)或物質(zhì)密度越大），時(shí)間流逝越慢。顯然，在時(shí)空的極小區(qū)域，它將退化為歐氏幾何的直角坐標(biāo)系。廣義相對(duì)論時(shí)空觀在極限情況下可以過(guò)渡到狹義相對(duì)論以及經(jīng)典的時(shí)空觀。體現(xiàn)了新理論對(duì)舊理論的揚(yáng)棄關(guān)系。還須指出，雖然時(shí)空結(jié)構(gòu)的均勻性在局部區(qū)域看破壞了。但從大尺度看，宇宙學(xué)原理仍然成立?，F(xiàn)代宇宙學(xué)的一些觀測(cè)支持這一看法。無(wú)五、量子理論的時(shí)空觀量子理論是描述微觀物質(zhì)世界的物理理論的總稱。量子力學(xué)是描述微觀粒子運(yùn)動(dòng)規(guī)律的學(xué)科，是在舊量子論（1901—1913年由普朗克、愛(ài)因斯坦及玻爾等人創(chuàng)立）基礎(chǔ)上，在1923—1926年間，由德布羅意、薛定諤、海森堡及玻恩等人創(chuàng)立。量子場(chǎng)論是描述微觀物理場(chǎng)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的學(xué)科，是將經(jīng)典場(chǎng)加以量子化的理論。它是經(jīng)典場(chǎng)論（如電磁場(chǎng)理論……）、相對(duì)論與量子力學(xué)結(jié)合的產(chǎn)物（如量子場(chǎng)論中的量子電動(dòng)力學(xué)、正在研究進(jìn)行的量子色動(dòng)力學(xué)、量子味動(dòng)力學(xué)、量子引力論……）。量子理論的研究范圍是微觀物質(zhì)（粒子和場(chǎng)）的高速運(yùn)動(dòng)。在宏觀低速的條件下也可以退化為經(jīng)典理論。量子理論及現(xiàn)代宇宙學(xué)在探討宇宙起源的問(wèn)題上表現(xiàn)出的時(shí)空觀主要有以下幾點(diǎn)：1．現(xiàn)在時(shí)間空間觀念可能存在量子化問(wèn)題——即時(shí)間、空間間隔可能存在一個(gè)最小限度，超過(guò)這一最小限度，現(xiàn)有的物理時(shí)空觀已不能適用，可能面臨著新的變革。1927年海森堡提出量子力學(xué)的一個(gè)重要結(jié)論——測(cè)不準(zhǔn)關(guān)系。它表明，對(duì)微觀粒子不可能同時(shí)準(zhǔn)確測(cè)量其坐標(biāo)和動(dòng)量（或速度），即不可能精確確定微觀粒子的軌道。實(shí)驗(yàn)證明測(cè)不準(zhǔn)關(guān)系是正確的，是微觀物質(zhì)本身固有的特性（微觀粒子具有波粒二象性）決定的。不是儀器或測(cè)量方法的缺陷造成的。這是否預(yù)示著現(xiàn)有物理時(shí)空觀的適用范圍有個(gè)最小界限？即時(shí)間、空間間隔也存在量子化問(wèn)題？海森堡首先提出了這一想法。他曾設(shè)想原子核尺度10-15米是最短的“基本長(zhǎng)度”，但被后來(lái)的實(shí)驗(yàn)否定了。也有人認(rèn)為強(qiáng)相互作用的特征時(shí)間10-23～10-24秒可能是時(shí)間的“量子”，但一直沒(méi)有可靠的依據(jù)。但是，現(xiàn)代宇宙學(xué)在宇宙（應(yīng)指“我們的宇宙”）起源問(wèn)題上的探討，卻預(yù)示著有時(shí)空量子化的存在。在“大爆炸宇宙模型”中，將廣義相對(duì)論運(yùn)用于宇宙起源t=0時(shí)刻，會(huì)得到宇宙起源于“奇點(diǎn)”的結(jié)論：即宇宙起源于半徑R=0（幾何點(diǎn)），而物質(zhì)密度ρ=∝的狀態(tài)。這顯然是一種錯(cuò)誤的結(jié)論。其錯(cuò)誤的根源，是對(duì)廣義相對(duì)論做了不合理的外推。正如愛(ài)因斯坦指出的：“人們不可假定這些方程對(duì)于很高的場(chǎng)密度和物質(zhì)密度仍然是有效的。也不可下結(jié)論說(shuō)‘膨脹的起源’就必定意味著數(shù)學(xué)上的奇點(diǎn)。總之，我們必須明白，這些方程不可擴(kuò)展到這樣一些區(qū)域中去?！睆V義相對(duì)論對(duì)宇宙起源狀態(tài)已不適用，則意味著與廣義相對(duì)論并存的現(xiàn)有的物理時(shí)空觀也有它的一個(gè)最小的時(shí)空適用范圍——即存在物理時(shí)空的量子化問(wèn)題。那么，現(xiàn)在較公認(rèn)的時(shí)、空最小間隔是多少？“大爆炸宇宙模型”只在解釋爆炸10-32秒以后是成功的。而在t＜10-32秒（渺觀）情況遇到許多困難。在1980年，美國(guó)物理學(xué)家古斯（Guth）提出“暴脹宇宙模型”，考慮了物質(zhì)量子化，引入量子理論，較好地解決了10-43秒～10-32秒時(shí)“大爆炸宇宙模型”暴露的問(wèn)題。該理論并且預(yù)言，宇宙在這一期間處于一種現(xiàn)今未知的物質(zhì)形態(tài)——“假真空”態(tài)。對(duì)這種狀態(tài)現(xiàn)有物理學(xué)理論只是假設(shè)，這是一種極高溫、高壓，能量密度極大的狀態(tài)。而在小于10-43秒時(shí)，現(xiàn)有物理時(shí)空觀念均不適用。因此，目前較為公認(rèn)的最短時(shí)間是tP～10-