趙櫨 王東東 浦東

摘要：在我們習(xí)以為常的現(xiàn)實(shí)世界下，是另一個(gè)令人驚嘆的世界。在這里，我們對(duì)于宇宙的大多數(shù)理解都是錯(cuò)的：為什么我們沒(méi)有見(jiàn)證過(guò)事物逆向地發(fā)生？根據(jù)物理定律，這完全有可能發(fā)生。從黑洞到宇宙大爆炸，我們將會(huì)深入到物質(zhì)的本質(zhì)。假如把我們周圍的一切物體都拿走，剩下的將是什么？答案是空無(wú)一物的空間。雖然看起來(lái)什么都沒(méi)有，實(shí)際上卻暗藏奧秘。隨著我們探索宇宙的終極領(lǐng)域，時(shí)空的世界逐漸清晰并更新著我們的認(rèn)知。

關(guān)鍵詞：空間；時(shí)間；絕對(duì)永恒；空間彎曲；時(shí)間逆向

在牛頓的力學(xué)方程中是沒(méi)有宇宙中心的概念的，任意時(shí)空點(diǎn)都是平等的，但是在他的力學(xué)中引入了空間絕對(duì)靜止和時(shí)間絕對(duì)不變這兩個(gè)概念。在《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》一書(shū)中，牛頓寫(xiě)道：“絕對(duì)空間，就其本性來(lái)說(shuō)，與任何外在的情況無(wú)關(guān)，始終保持著相似和不變。”“絕對(duì)的、純粹的數(shù)學(xué)的時(shí)間，就其本身和本性來(lái)說(shuō)，均勻地流逝而與任何外在的情況無(wú)關(guān)。”由此我們可以看到在牛頓的時(shí)空觀中，時(shí)間是和物質(zhì)運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)的流動(dòng)；空間是和物質(zhì)相脫離的絕對(duì)虛空的框架，物質(zhì)可以填充其中，它本身是永遠(yuǎn)不變不動(dòng)的。牛頓把自己這樣的時(shí)間和空間，叫做“絕對(duì)時(shí)間”和“絕對(duì)空間”。

那么，空間到底是什么？這是物理學(xué)甚至所有學(xué)科最深?yuàn)W的難題之一。我們一般會(huì)認(rèn)為，我們的世界充斥著各種物體。然而組成世界的物體被拿走之后，剩下的是什么呢？物理學(xué)家認(rèn)為剩下的就是空無(wú)一物的空間?？臻g也不盡然是空無(wú)一物的，空間本身就是一種事物，只是不易被我們察覺(jué)?？臻g充斥著整個(gè)宇宙，甚至連最小的原子內(nèi)部，大部分也被空間所填滿。幾個(gè)世紀(jì)以來(lái)，科學(xué)家們苦苦探索。而空間是什么問(wèn)題的關(guān)鍵，在哲學(xué)上我們稱之為有和無(wú)的關(guān)系。牛頓認(rèn)為：空間就是一個(gè)空蕩蕩的舞臺(tái)。在牛頓看來(lái)，空間是一個(gè)框架，宇宙中的一切都在這里發(fā)生，萬(wàn)物在這里更替，但他認(rèn)為空間絕對(duì)永恒，始終不變。通過(guò)這個(gè)想法，牛頓描述了整個(gè)宇宙，這是史無(wú)前例的創(chuàng)舉，深深影響了幾代科學(xué)家。在愛(ài)因斯坦提出相對(duì)論以前，這個(gè)觀念占據(jù)人類頭腦長(zhǎng)達(dá)幾個(gè)世紀(jì)，并且科學(xué)家并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)其中的漏洞。從本質(zhì)上講，現(xiàn)代科學(xué)基于這一點(diǎn)而誕生。

牛頓的基本思想認(rèn)為，似乎宇宙間存在著一個(gè)永遠(yuǎn)不停走動(dòng)的大鐘，在任何情況下，它的速率永遠(yuǎn)不變，世界上的一切運(yùn)動(dòng)在時(shí)間上都是以它為度量的標(biāo)準(zhǔn)。牛頓所提出的絕對(duì)時(shí)空觀，在解決宏觀低速下物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)的確適用，但在離開(kāi)宏觀低速的條件時(shí)，便無(wú)能為力了。隨著第二次工業(yè)革命的到來(lái)，光的出現(xiàn)徹底顛覆了人類的時(shí)空觀念。正如人們所疑惑的，光的速度是每秒300000千米，但是假如我們打開(kāi)汽車的前燈疾速行駛，在起點(diǎn)線有另一固定光源，那么固定光源中光的速度能不能追上汽車前燈上燈光的速度呢？

早在1895時(shí)，愛(ài)因斯坦就開(kāi)始思考這個(gè)問(wèn)題：“如果我以光速追隨光線運(yùn)動(dòng)，我應(yīng)當(dāng)看到這樣一條光線就好像一個(gè)在空中振蕩著而停滯不前的電磁場(chǎng)。可是無(wú)論是依據(jù)經(jīng)驗(yàn)，還是按照麥克斯韋方程，看來(lái)都不會(huì)有這樣的事情。”這是一個(gè)悖論，實(shí)際上包含了狹義相對(duì)論的萌芽。當(dāng)愛(ài)因斯坦得知邁克耳遜-莫雷實(shí)驗(yàn)的零結(jié)果以后通過(guò)10余年的努力，1905 年 9 月在著名的德文雜志《物理學(xué)年鑒》上發(fā)表了《論動(dòng)體的電動(dòng)力學(xué)》。在這篇論文中，愛(ài)因斯坦把光速不變?cè)砗拖鄬?duì)性原理這兩條看起來(lái)矛盾的設(shè)想放在一起作為基本出發(fā)點(diǎn)。愛(ài)因斯坦在這篇論文里明確指出：以太的概念將是多余的，因?yàn)檫@里不需要絕對(duì)靜止參照系。他從洛倫茲變換公式出發(fā)推導(dǎo)出了運(yùn)動(dòng)物體的“尺縮效應(yīng)”、運(yùn)動(dòng)時(shí)間的“鐘慢效應(yīng)”，由此形成一套嶄新的時(shí)空觀，也就是現(xiàn)在的狹義相對(duì)論。由此，我們可以認(rèn)識(shí)到絕對(duì)空間和絕對(duì)時(shí)間僅僅是人為的概念。

在狹義相對(duì)論的指引下，愛(ài)因斯坦重新審視了牛頓力學(xué)關(guān)于引力的描述“上帝是第一推動(dòng)力”并試圖推翻這個(gè)假設(shè)。在十幾年的研究中，愛(ài)因斯坦最終得出空間能夠像真實(shí)物體一樣伸縮的結(jié)論。并且正是因?yàn)榭臻g可彎曲，才使得月球沿地球在空間形成的凹陷結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，九顆行星（當(dāng)時(shí)并沒(méi)有關(guān)于冥王星是矮行星的發(fā)現(xiàn)）沿太陽(yáng)在空間形成的凹陷結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)。引力是因?yàn)槲矬w扭曲時(shí)空而造成的，換言之，引力是時(shí)空的另一種表現(xiàn)形式?？臻g和時(shí)間相互交織，共同作用，支配萬(wàn)物的運(yùn)動(dòng)。引力問(wèn)題是愛(ài)因斯坦廣義相對(duì)論的兩個(gè)基本問(wèn)題之一，1915 年，愛(ài)因斯坦向普魯士科學(xué)院提交了四篇論文，在這四篇論文中，他提出了新的看法，證明了水星近日點(diǎn)的進(jìn)動(dòng)，并給出了正確的引力場(chǎng)方程。至此，廣義相對(duì)論誕生。

根據(jù)牛頓和愛(ài)因斯坦的相對(duì)論，我們不能用絕對(duì)的眼光來(lái)看待事物，而應(yīng)該用相對(duì)的眼光來(lái)看待事物，哲學(xué)是不能建立在客觀的時(shí)間和客觀的空間之上。絕對(duì)觀念、終極真理來(lái)源于絕對(duì)事物，世界上沒(méi)有絕對(duì)事物，也就沒(méi)有絕對(duì)觀念、絕對(duì)真理。愛(ài)因斯坦時(shí)空觀的巨大成就，并沒(méi)有窮盡、也不可能終結(jié)人類時(shí)空觀的發(fā)展。最新的全息投影和高維度觀點(diǎn)解釋我們所處的時(shí)空更是對(duì)時(shí)空觀的新發(fā)展。相對(duì)論僅僅是產(chǎn)生新時(shí)空觀的新起點(diǎn)。我們也將繼續(xù)追求，探索真理，找出相對(duì)論暫時(shí)還不能解決的問(wèn)題的答案，也許有一天，我們最終將知道時(shí)間的箭頭到底有沒(méi)有指向特定的方向。

參考文獻(xiàn)：

[1]愛(ài)因斯坦：《狹義與廣義相對(duì)論淺說(shuō)》北京大學(xué)出版社

[2]夏衍光：《廣義時(shí)空相對(duì)論》人民交通出版社

[3]鄒 敏：《愛(ài)因斯坦時(shí)空觀的哲學(xué)探索》光明日?qǐng)?bào)出版社