关于什么是空间,空间的本质是什么,一定是可以有答案的,而不是不可知的。
先看看物理学怎么说。《不列颠百科全书》的严肃性,被世界所公认。这部书收录了物理学关于“空间”的定义——“space,空间,无限的三维范围,在此范围内,物体存在,事件发生,且均有相对的位置和方向。”
这段话包含了如下含义——空间是客观的,不是主观臆想的,也不是哪个神随意创造的;空间是物体存在和与之相关的“事件”发生的场所;空间是可以测量的,因为物体和事件都有相对的位置和方向;空间是三维的。
其实,任何一本严肃的物理学课本及论著,都是这样定义空间的。 可能有人会说,不对,空间不止三维,还有更多维的空间,可以达到10多维。问答里也有这样的题目。 不好意思。所谓“多维空间”,都是理论的抽象空间——并不真实存在。
严格来说,这种“多维空间”称为“相空间”,英语是phase space。其为经典系综理论中为了描述系统的微观运动状态而引入的基本概念。最早,“相空间”概念是由美国物理学家J.W.吉布斯在1902年提出的。相空间中的一点,称为相点,代表系统的一种可能的运动状态。随着系统运动状态的改变,相点在相空间中描绘出一条轨迹。这里的相,是指运动状态。重要的事情说三遍——超过三维的多维空间在现实世界并不存在,………;………。 除了物理学中的空间,还有别的空间吗?有,比如哲学上的空间。
康德,曾认真地讨论时间和空间问题。他认为,时间和空间都是人生来具有的“先天概念”。
黑格尔,虽然把自己的哲学大厦建立在康德哲学基础之上,但他对康德对时空的解释很不以为然。他认为,时空不是主观概念,而是自然和社会的矛盾存在以及运动的形式。 显然,黑格尔比康德高出一筹。然而,黑格尔又认为,所有自然和社会的运动,包括其运动存在的形式——时空,都源于“绝对精神”的外化和发展。最终的区别是——康德关于时空,是一种主观唯心主义的观点,而黑格尔向前推进了一大步,最后又回到了客观唯心主义。 在黑格尔哲学的基础上,产生了辩证唯物主义哲学。这一哲学关于时空的观点是——“世界上除了运动着的物质,什么也没有,而运动着的物质只有在空间和时间之内才能运动。”
那么,具体来说,什么是空间呢?空间就是运动着的物质的伸张性、广延性。空间,就是表示物体彼此之间的并存关系和分离状态,表示物体的体积、形状、位置和排列次序等等特性的。实际的空间的特点,就是三维性,不存在多维空间。
进一步说,空间和时间一样,都离不开物质的运动;离开物质运动的抽象时空根本不存在。测定时间的方法,离不开物质在空间中的运动;测定空间的方法,也是以物质在时间中的运动来度量的。 反过来说,物质运动也离不开时空,离开时空的物质运动无法理解,也不存在。
时空不是物质,而是物质运动的形式。物质是客观的,所以时空也是客观的。这一点是绝对的,因此也叫时空的绝对性。但是就时空的具体形态、特性来说,又是相对的。时空,是绝对性和相对性的统一。
对此最好的证明是自然科学。 在相对论物理学中,有一个“洛伦兹-斐兹杰惹收缩”,又称空间收缩。这个理论是讲,物体在相对于观测者的运动方向上的长度会收缩,而其他方向的尺寸则不收缩。最早,这一物理现象是1889年由爱尔兰物理学家G.F.斐兹杰惹提出来的;后来,荷兰学者H.洛伦兹也独立提出,于是就这样命名了。19世纪的80年代,迈克尓孙-莫雷实验证明,所有的观测者尽管相互间有相对运动,光速永远不变,对经典物理学的假说提出了挑战。斐兹杰惹与洛伦兹试图证明测量仪器的收缩将使光速的明显不变性归结为实验的人为现象,以保住经典物理学概念。1905年,爱因斯坦提出光速的确为普适常量,并且证明空间收缩成为不同观测者的相对运动的合乎逻辑的结果,从而推翻了经典物理学的观点。重要的是,当速度接近光速时,收缩现象成为空间与时间的一个特征,而与压缩、冷却或任何类似的物理作用无关。 关于时空,还涉及一个到底是有限的还是无限的问题。
这个问题,康德已经注意到了,收入了他著名的四个“二律背反”之中。
自然科学的发展,一步一步地在证明,作为物质运动的形式,时空是有限性和无限性的统一—— 第一,具体的事物和事件,在时空上都是有限的——有具体的起始、终结、转化的时空界限;第二,有限同时包含着无限,举很简单的例子,三分之一的界限很明确,是有限的,但是,转换成0.3333………,又是无限的;第三,无限同时也包含有限,无限是由有限组成的;第四,有限是局部的、暂时的、有条件的,无限则是全体、无条件的、永恒的。 大爆炸理论,是目前最接近我们所知的宇宙形成和发展的科学假说。由此,可知我们面对的宇宙始于130多亿年前;同时也可知,这个宇宙已经向外扩张了130多亿光年。但是,第一,这个理论,还需要科学的最终确认;第二,这个理论描述的仅仅是发生于宇宙空间的“由热到冷”一个过程。限于科学的发展程度,这个过程,很可能是宇宙物质无数循环中的一个循环的一部分。所以,130多亿年,并非就是世界的时间起点;130多亿光年,也并非就是宇宙的空间界限。 空间的本质是什么呢?简单地说,空间和时间,是运动着的物质的存在形式。说详细一点,就是空间和时间,是客观存在的绝对性和具体形态、特性的相对性的统一;是无限的绝对性和有限的相对性的统一。