正月初六下午,高建、周潔、韓剛又來到風波巷,好久沒有開過的沙龍又一次在李二狗的書房中開始了。
李二狗首先開場:“以前我們討論過米、秒,討論過什麽是時間。關於什麽是時間其實並沒有結論,不論是從物理學還是從哲學的角度,時間似乎都無法定義。我們能定義的隻是測量時間的單位——秒。但對於時間的本質到底是什麽,卻是各執一詞,沒有統一的結論。
“而關於什麽是空間,根本還沒有討論過。以前討論過的米,其實隻是量度空間的單位而已。至於空間的本質是什麽?為什麽會有空間?這些問題並未涉及。”
高建道:“空間的普通定義是:物體存在、運動的場所。是物質客觀存在的一種形式。”
李二狗道:“前半句所謂場所,其實和空間並沒有什麽區別,這種定義類似於循環定義,毫無意義。而後半句則是太抽象了,並未涉及本質性的東西。比如時間也可以說成是物質客觀存在的一種形式。因此,這樣的定義並未涉及空間的本質問題。”
“是啊,我好像找不到空間的準確定義。本身空間是怎麽產生的也非常難以理解。”
李二狗道:“我們討論時間離不開物質和運動,我們訂論空間恐怕也離不開物質和運動。”
“一般地,我們憑感覺,如果物質都消失了,就會留下無盡的空間。這是數學上的空間,它沒有邊際,其中任意一點都可以認為是空間的中心。它的點數無限多,點點連續、點點不同又點點平權,沒有一個點比其它的點更特殊、更優越。但是不借助物質,我們沒有辦法感知它。所以討論物理學上的空間,是離不開物質的。但是是否需要涉及運動就比較難說了,我們談運動離不開空間,如果談空間又離不開運動,那麽,運動和空間哪一個概念在前,哪一個概念在後呢?況且,運動本身也是以物質為主體和前提的,而不運動的物質是沒有的。因此,物理學上的空間應該隻要和物質相關聯就可以了。”
“如果離開物質就不能談空間,那是不是就意味著沒有物質的‘地方’是不存在的。”李二狗問。
“按照這樣的理解,如果大爆炸理論成立,那麽物質是有限的,空間自然也是有限的。這和數學上的空間並不相同。”
“那這樣有限的空間,它的邊界在哪裏?就像是一個有限容積的球,我們很容易求出它的半徑。我們如果處在這樣的空間裏,是不是有一天我們會碰壁啊?我們射出去的一束光,到了邊界了怎麽辦?空間會自然地增大而容納它嗎?”李二狗問。
“有限和有界是不同的概念。”
“你是說立方米的容器可以沒有邊界嗎?”
“從數學的定義上來看,確實不可能。但是在物理學上則可以解釋。”
“怎麽說?”
“愛因斯坦的廣義相對論認為:空間並不是均勻的,在物質存在的地方,就存在引力場,在引力場作用下,空間會產生彎曲。現實上所有的空間都彎曲的。”
“可是不管是一根直的棍子還是一根彎曲的棍子都是有邊界的呀!”
“那是因為棍子本來就有邊界。”高建道。
“沒有邊界還怎麽有限啊?便是莫比烏斯環和克萊因瓶也是有邊界的呀!”
“那什麽是空間的邊界呢?它是物質的嗎?可以被感知嗎?”
“這種界,隻是一個概念,應該並不是可感知的存在。”
“我們是三維的生物,無法感知三維空間的彎曲。但是我們可以理解二維世界的彎曲。比如,有一個球麵,它是一個彎曲的二維世界。一個二維的智慧生物在上麵爬,它能知道這個麵的麵積是有限的,但是它永遠也不知道這個麵的邊界在哪裏,因為它根本就沒有邊界,它一直向前爬,結果會回到原點。三維空間的彎曲,隻能在更高的維度上才能理解。”
“我可不可以這樣理解,如果我們向前方射出去一支箭,有可能射中自己的後背?”李二狗問。
“確實如此。就像二維生物感覺不到球麵的邊界一樣,我們也感覺不到三維空間的彎曲。”
“我覺得隻有實體的東西才能彎曲,空間隻是人類的一種感覺,它既沒有能量,又無法固定,物質是如何與它發生作用,使其彎曲的呢?”
“應該說,這隻是廣義相對論的說法,我們三維的人真的無法理解。科學的理論隻是為了能夠解釋現象,並不一定揭示事物的本質。”
“我感覺人類從未見過真正的空間,也從未抓住過真正的空間。”李二狗道。
“怎麽說?”
李二狗開始講述了他的思想實驗。
“比如我們坐在一艘封閉的船裏,這船是停在水麵上還是在水麵上勻速行駛其實我們是無從知道的。那麽這船裏的空間是在隨著船一起移動呢,還是空間其實沒動,隻是我們的船在空間中穿行呢?
“如果空間是隨船一起運動的,那麽船尾的空間是從哪裏冒出來的?船頭的空間又去了哪裏?而且,放在更大的體係中,整個地球都在繞日運行,誰又知道船是前進的還是後退的呢?
“如果是船在空間中穿行,我們如何知道船與空間的相對速度?那些靜止的空間是如何產生的,它和這艘船有關係嗎?
“我們還可以做一個思想實驗。假如我們在船的左舷安裝一個發光器,朝正對麵的右舷發射激光,而在船的右舷發光器的正對麵安裝一個接收器,那麽當船高速行駛的時候,這個接收器能接收到發光器發出的光嗎?
“如果不能,也就是說光發出時並不存在船行速度方向上的慣性。那它應該偏移多少?偏移量是跟船的相對速度(相對於湖水)有關,還是跟船的絕對速度(相對於絕對靜止的空間)有關?我們是否可以通過這個知道船是否在運動?
“如果能,雖然在船上的觀察者來看是正常的,但是在岸上的觀察者來看,這光其實是在靜止的空間中走了斜線。第一種解釋是空間是隨船運動的,第二種解釋是由於光源是隨船運動的,造成光在船的運動方向上存在慣性運動。這樣得到的結論才和船上的觀測者一致。
“那麽我們將發光器改為小孔,讓船在筆直的河流中勻速航行,而在河岸上安裝固定的均勻的發光帶,發光帶發出的光透過左船舷上的小孔射向右舷,這樣就可以消除發光器隨船運動帶來的慣性。那麽接收器能否接收到光?
“如果仍然能,則證明跟光源的運動狀態無關,隻跟發光位置有關,從而證明空間是隨船一起運動的。那麽在船外的觀測者看來,光走的就是不連續的兩個線段。如果不能,則證明光源的運動確實會使光在光源的運動方向上產生慣性,且空間是靜止的。如果空間是絕對靜止的,那它和物質又有什麽關係呢?它和卡爾·薩根的龍又有什麽區別?
“還有,空間到底是被物質填出來的,還是被物質圍出來的?宇宙膨脹空間變大了嗎?是一粒芥籽裏的空間大還是一個須彌山裏麵的空間大?在高速運轉的微觀世界裏,尺子會變得很短的呀!這樣量得的空間是不是也會很大啊?”
高建聽了李二狗的思想實驗,是一個腦袋兩個大。
“你提出的這些想法我是聞所未聞,我也沒有思考過,也不知道有沒有人做過實驗,或者給出過論述,更不知道答案。估計需要愛因斯坦來解答。但是有一點我覺得應該是肯定的,那就是空間是相對的,不是絕對的。芥籽和須彌山到底哪個大還真不好說。當一粒芥籽加速到接近光速時,其質量可能遠遠超過須彌山。那麽由它界定的空間有多大又有誰能說得清楚呢?”
李二狗接話道:“我看我們不管討論什麽,其實始終沒有離開的一個東西就是光。光本身既包含了物質,也包含了運動。它就是一切的標準和起源,而時間和空間仿佛都是它的衍生品。從質量上說,它是最小,可以認為是0,從速度上說,它是最大,可以認為是1,其它的運動都是1的部分。0和1就是宇宙中一切的本源。
“在我們看來一束光在宇宙中穿行了一萬年,而對於光子這個精靈本人來說,用的時間卻是零。穿行的距離自然也是零。那麽對於它來說,宇宙還有尺度嗎?時間還會流逝嗎?時空的概念還有存在的意義嗎?一粒芥籽和整個宇宙又有什麽區別呢?
“如果時空都沒有意義了,物質又是什麽?我們的意識又在哪裏安家?我,又是從哪裏來的?”
高建道:“《創世紀》說:起初神創造天地,地是空虛混沌,淵麵黑暗,神的靈運行在水麵上,神說,要有光,就有了光。你看,上帝第一天創造的就是光。目前認為,光的本質是電磁波,其實,根據最新的弦理論,一切物質都是波,其形態隻是我們的感覺而已。物質運動產生的引力波可能就是它們本身場的變化引起的。其傳遞的速度等於光速,我們觀測者覺得它的傳播需要時間,它們自己卻認為不需要,因為在它們的概念裏可能根本就沒有時間,因此也沒有空間。”
李二狗體味著時空的法則,心頭一團迷霧。
他又想起了《莊子·庚桑楚》裏的那段話:有實而無乎處者,宇也。有長而無本剽者,宙也。有乎生,有乎死,有乎出,有乎入,入出而無見其形,是謂天門。天門者,無有也,萬物出乎無有。有不能以有為有,必出乎無有,而無有一無有。聖人藏乎是。
一切都生於無,而並沒有一個所謂的無,想明白了,就悟了!就是聖人了!
佛說:凡有所相,皆是虛妄,若見諸相非相,即見如來。
李二狗首先開場:“以前我們討論過米、秒,討論過什麽是時間。關於什麽是時間其實並沒有結論,不論是從物理學還是從哲學的角度,時間似乎都無法定義。我們能定義的隻是測量時間的單位——秒。但對於時間的本質到底是什麽,卻是各執一詞,沒有統一的結論。
“而關於什麽是空間,根本還沒有討論過。以前討論過的米,其實隻是量度空間的單位而已。至於空間的本質是什麽?為什麽會有空間?這些問題並未涉及。”
高建道:“空間的普通定義是:物體存在、運動的場所。是物質客觀存在的一種形式。”
李二狗道:“前半句所謂場所,其實和空間並沒有什麽區別,這種定義類似於循環定義,毫無意義。而後半句則是太抽象了,並未涉及本質性的東西。比如時間也可以說成是物質客觀存在的一種形式。因此,這樣的定義並未涉及空間的本質問題。”
“是啊,我好像找不到空間的準確定義。本身空間是怎麽產生的也非常難以理解。”
李二狗道:“我們討論時間離不開物質和運動,我們訂論空間恐怕也離不開物質和運動。”
“一般地,我們憑感覺,如果物質都消失了,就會留下無盡的空間。這是數學上的空間,它沒有邊際,其中任意一點都可以認為是空間的中心。它的點數無限多,點點連續、點點不同又點點平權,沒有一個點比其它的點更特殊、更優越。但是不借助物質,我們沒有辦法感知它。所以討論物理學上的空間,是離不開物質的。但是是否需要涉及運動就比較難說了,我們談運動離不開空間,如果談空間又離不開運動,那麽,運動和空間哪一個概念在前,哪一個概念在後呢?況且,運動本身也是以物質為主體和前提的,而不運動的物質是沒有的。因此,物理學上的空間應該隻要和物質相關聯就可以了。”
“如果離開物質就不能談空間,那是不是就意味著沒有物質的‘地方’是不存在的。”李二狗問。
“按照這樣的理解,如果大爆炸理論成立,那麽物質是有限的,空間自然也是有限的。這和數學上的空間並不相同。”
“那這樣有限的空間,它的邊界在哪裏?就像是一個有限容積的球,我們很容易求出它的半徑。我們如果處在這樣的空間裏,是不是有一天我們會碰壁啊?我們射出去的一束光,到了邊界了怎麽辦?空間會自然地增大而容納它嗎?”李二狗問。
“有限和有界是不同的概念。”
“你是說立方米的容器可以沒有邊界嗎?”
“從數學的定義上來看,確實不可能。但是在物理學上則可以解釋。”
“怎麽說?”
“愛因斯坦的廣義相對論認為:空間並不是均勻的,在物質存在的地方,就存在引力場,在引力場作用下,空間會產生彎曲。現實上所有的空間都彎曲的。”
“可是不管是一根直的棍子還是一根彎曲的棍子都是有邊界的呀!”
“那是因為棍子本來就有邊界。”高建道。
“沒有邊界還怎麽有限啊?便是莫比烏斯環和克萊因瓶也是有邊界的呀!”
“那什麽是空間的邊界呢?它是物質的嗎?可以被感知嗎?”
“這種界,隻是一個概念,應該並不是可感知的存在。”
“我們是三維的生物,無法感知三維空間的彎曲。但是我們可以理解二維世界的彎曲。比如,有一個球麵,它是一個彎曲的二維世界。一個二維的智慧生物在上麵爬,它能知道這個麵的麵積是有限的,但是它永遠也不知道這個麵的邊界在哪裏,因為它根本就沒有邊界,它一直向前爬,結果會回到原點。三維空間的彎曲,隻能在更高的維度上才能理解。”
“我可不可以這樣理解,如果我們向前方射出去一支箭,有可能射中自己的後背?”李二狗問。
“確實如此。就像二維生物感覺不到球麵的邊界一樣,我們也感覺不到三維空間的彎曲。”
“我覺得隻有實體的東西才能彎曲,空間隻是人類的一種感覺,它既沒有能量,又無法固定,物質是如何與它發生作用,使其彎曲的呢?”
“應該說,這隻是廣義相對論的說法,我們三維的人真的無法理解。科學的理論隻是為了能夠解釋現象,並不一定揭示事物的本質。”
“我感覺人類從未見過真正的空間,也從未抓住過真正的空間。”李二狗道。
“怎麽說?”
李二狗開始講述了他的思想實驗。
“比如我們坐在一艘封閉的船裏,這船是停在水麵上還是在水麵上勻速行駛其實我們是無從知道的。那麽這船裏的空間是在隨著船一起移動呢,還是空間其實沒動,隻是我們的船在空間中穿行呢?
“如果空間是隨船一起運動的,那麽船尾的空間是從哪裏冒出來的?船頭的空間又去了哪裏?而且,放在更大的體係中,整個地球都在繞日運行,誰又知道船是前進的還是後退的呢?
“如果是船在空間中穿行,我們如何知道船與空間的相對速度?那些靜止的空間是如何產生的,它和這艘船有關係嗎?
“我們還可以做一個思想實驗。假如我們在船的左舷安裝一個發光器,朝正對麵的右舷發射激光,而在船的右舷發光器的正對麵安裝一個接收器,那麽當船高速行駛的時候,這個接收器能接收到發光器發出的光嗎?
“如果不能,也就是說光發出時並不存在船行速度方向上的慣性。那它應該偏移多少?偏移量是跟船的相對速度(相對於湖水)有關,還是跟船的絕對速度(相對於絕對靜止的空間)有關?我們是否可以通過這個知道船是否在運動?
“如果能,雖然在船上的觀察者來看是正常的,但是在岸上的觀察者來看,這光其實是在靜止的空間中走了斜線。第一種解釋是空間是隨船運動的,第二種解釋是由於光源是隨船運動的,造成光在船的運動方向上存在慣性運動。這樣得到的結論才和船上的觀測者一致。
“那麽我們將發光器改為小孔,讓船在筆直的河流中勻速航行,而在河岸上安裝固定的均勻的發光帶,發光帶發出的光透過左船舷上的小孔射向右舷,這樣就可以消除發光器隨船運動帶來的慣性。那麽接收器能否接收到光?
“如果仍然能,則證明跟光源的運動狀態無關,隻跟發光位置有關,從而證明空間是隨船一起運動的。那麽在船外的觀測者看來,光走的就是不連續的兩個線段。如果不能,則證明光源的運動確實會使光在光源的運動方向上產生慣性,且空間是靜止的。如果空間是絕對靜止的,那它和物質又有什麽關係呢?它和卡爾·薩根的龍又有什麽區別?
“還有,空間到底是被物質填出來的,還是被物質圍出來的?宇宙膨脹空間變大了嗎?是一粒芥籽裏的空間大還是一個須彌山裏麵的空間大?在高速運轉的微觀世界裏,尺子會變得很短的呀!這樣量得的空間是不是也會很大啊?”
高建聽了李二狗的思想實驗,是一個腦袋兩個大。
“你提出的這些想法我是聞所未聞,我也沒有思考過,也不知道有沒有人做過實驗,或者給出過論述,更不知道答案。估計需要愛因斯坦來解答。但是有一點我覺得應該是肯定的,那就是空間是相對的,不是絕對的。芥籽和須彌山到底哪個大還真不好說。當一粒芥籽加速到接近光速時,其質量可能遠遠超過須彌山。那麽由它界定的空間有多大又有誰能說得清楚呢?”
李二狗接話道:“我看我們不管討論什麽,其實始終沒有離開的一個東西就是光。光本身既包含了物質,也包含了運動。它就是一切的標準和起源,而時間和空間仿佛都是它的衍生品。從質量上說,它是最小,可以認為是0,從速度上說,它是最大,可以認為是1,其它的運動都是1的部分。0和1就是宇宙中一切的本源。
“在我們看來一束光在宇宙中穿行了一萬年,而對於光子這個精靈本人來說,用的時間卻是零。穿行的距離自然也是零。那麽對於它來說,宇宙還有尺度嗎?時間還會流逝嗎?時空的概念還有存在的意義嗎?一粒芥籽和整個宇宙又有什麽區別呢?
“如果時空都沒有意義了,物質又是什麽?我們的意識又在哪裏安家?我,又是從哪裏來的?”
高建道:“《創世紀》說:起初神創造天地,地是空虛混沌,淵麵黑暗,神的靈運行在水麵上,神說,要有光,就有了光。你看,上帝第一天創造的就是光。目前認為,光的本質是電磁波,其實,根據最新的弦理論,一切物質都是波,其形態隻是我們的感覺而已。物質運動產生的引力波可能就是它們本身場的變化引起的。其傳遞的速度等於光速,我們觀測者覺得它的傳播需要時間,它們自己卻認為不需要,因為在它們的概念裏可能根本就沒有時間,因此也沒有空間。”
李二狗體味著時空的法則,心頭一團迷霧。
他又想起了《莊子·庚桑楚》裏的那段話:有實而無乎處者,宇也。有長而無本剽者,宙也。有乎生,有乎死,有乎出,有乎入,入出而無見其形,是謂天門。天門者,無有也,萬物出乎無有。有不能以有為有,必出乎無有,而無有一無有。聖人藏乎是。
一切都生於無,而並沒有一個所謂的無,想明白了,就悟了!就是聖人了!
佛說:凡有所相,皆是虛妄,若見諸相非相,即見如來。