第208章 关于空间的对话
作者:淘泥客   湖心有个小岛最新章节     
    正月初六下午,高建、周洁、韩刚又来到风波巷,好久没有开过的沙龙又一次在李二狗的书房中开始了。
    李二狗首先开场:“以前我们讨论过米、秒,讨论过什么是时间。关于什么是时间其实并没有结论,不论是从物理学还是从哲学的角度,时间似乎都无法定义。我们能定义的只是测量时间的单位——秒。但对于时间的本质到底是什么,却是各执一词,没有统一的结论。
    “而关于什么是空间,根本还没有讨论过。以前讨论过的米,其实只是量度空间的单位而已。至于空间的本质是什么?为什么会有空间?这些问题并未涉及。”
    高建道:“空间的普通定义是:物体存在、运动的场所。是物质客观存在的一种形式。”
    李二狗道:“前半句所谓场所,其实和空间并没有什么区别,这种定义类似于循环定义,毫无意义。而后半句则是太抽象了,并未涉及本质性的东西。比如时间也可以说成是物质客观存在的一种形式。因此,这样的定义并未涉及空间的本质问题。”
    “是啊,我好像找不到空间的准确定义。本身空间是怎么产生的也非常难以理解。”
    李二狗道:“我们讨论时间离不开物质和运动,我们订论空间恐怕也离不开物质和运动。”
    “一般地,我们凭感觉,如果物质都消失了,就会留下无尽的空间。这是数学上的空间,它没有边际,其中任意一点都可以认为是空间的中心。它的点数无限多,点点连续、点点不同又点点平权,没有一个点比其它的点更特殊、更优越。但是不借助物质,我们没有办法感知它。所以讨论物理学上的空间,是离不开物质的。但是是否需要涉及运动就比较难说了,我们谈运动离不开空间,如果谈空间又离不开运动,那么,运动和空间哪一个概念在前,哪一个概念在后呢?况且,运动本身也是以物质为主体和前提的,而不运动的物质是没有的。因此,物理学上的空间应该只要和物质相关联就可以了。”
    “如果离开物质就不能谈空间,那是不是就意味着没有物质的‘地方’是不存在的。”李二狗问。
    “按照这样的理解,如果大爆炸理论成立,那么物质是有限的,空间自然也是有限的。这和数学上的空间并不相同。”
    “那这样有限的空间,它的边界在哪里?就像是一个有限容积的球,我们很容易求出它的半径。我们如果处在这样的空间里,是不是有一天我们会碰壁啊?我们射出去的一束光,到了边界了怎么办?空间会自然地增大而容纳它吗?”李二狗问。
    “有限和有界是不同的概念。”
    “你是说立方米的容器可以没有边界吗?”
    “从数学的定义上来看,确实不可能。但是在物理学上则可以解释。”
    “怎么说?”
    “爱因斯坦的广义相对论认为:空间并不是均匀的,在物质存在的地方,就存在引力场,在引力场作用下,空间会产生弯曲。现实上所有的空间都弯曲的。”
    “可是不管是一根直的棍子还是一根弯曲的棍子都是有边界的呀!”
    “那是因为棍子本来就有边界。”高建道。
    “没有边界还怎么有限啊?便是莫比乌斯环和克莱因瓶也是有边界的呀!”
    “那什么是空间的边界呢?它是物质的吗?可以被感知吗?”
    “这种界,只是一个概念,应该并不是可感知的存在。”
    “我们是三维的生物,无法感知三维空间的弯曲。但是我们可以理解二维世界的弯曲。比如,有一个球面,它是一个弯曲的二维世界。一个二维的智慧生物在上面爬,它能知道这个面的面积是有限的,但是它永远也不知道这个面的边界在哪里,因为它根本就没有边界,它一直向前爬,结果会回到原点。三维空间的弯曲,只能在更高的维度上才能理解。”
    “我可不可以这样理解,如果我们向前方射出去一支箭,有可能射中自己的后背?”李二狗问。
    “确实如此。就像二维生物感觉不到球面的边界一样,我们也感觉不到三维空间的弯曲。”
    “我觉得只有实体的东西才能弯曲,空间只是人类的一种感觉,它既没有能量,又无法固定,物质是如何与它发生作用,使其弯曲的呢?”
    “应该说,这只是广义相对论的说法,我们三维的人真的无法理解。科学的理论只是为了能够解释现象,并不一定揭示事物的本质。”
    “我感觉人类从未见过真正的空间,也从未抓住过真正的空间。”李二狗道。
    “怎么说?”
    李二狗开始讲述了他的思想实验。
    “比如我们坐在一艘封闭的船里,这船是停在水面上还是在水面上匀速行驶其实我们是无从知道的。那么这船里的空间是在随着船一起移动呢,还是空间其实没动,只是我们的船在空间中穿行呢?
    “如果空间是随船一起运动的,那么船尾的空间是从哪里冒出来的?船头的空间又去了哪里?而且,放在更大的体系中,整个地球都在绕日运行,谁又知道船是前进的还是后退的呢?
    “如果是船在空间中穿行,我们如何知道船与空间的相对速度?那些静止的空间是如何产生的,它和这艘船有关系吗?
    “我们还可以做一个思想实验。假如我们在船的左舷安装一个发光器,朝正对面的右舷发射激光,而在船的右舷发光器的正对面安装一个接收器,那么当船高速行驶的时候,这个接收器能接收到发光器发出的光吗?
    “如果不能,也就是说光发出时并不存在船行速度方向上的惯性。那它应该偏移多少?偏移量是跟船的相对速度(相对于湖水)有关,还是跟船的绝对速度(相对于绝对静止的空间)有关?我们是否可以通过这个知道船是否在运动?
    “如果能,虽然在船上的观察者来看是正常的,但是在岸上的观察者来看,这光其实是在静止的空间中走了斜线。第一种解释是空间是随船运动的,第二种解释是由于光源是随船运动的,造成光在船的运动方向上存在惯性运动。这样得到的结论才和船上的观测者一致。
    “那么我们将发光器改为小孔,让船在笔直的河流中匀速航行,而在河岸上安装固定的均匀的发光带,发光带发出的光透过左船舷上的小孔射向右舷,这样就可以消除发光器随船运动带来的惯性。那么接收器能否接收到光?
    “如果仍然能,则证明跟光源的运动状态无关,只跟发光位置有关,从而证明空间是随船一起运动的。那么在船外的观测者看来,光走的就是不连续的两个线段。如果不能,则证明光源的运动确实会使光在光源的运动方向上产生惯性,且空间是静止的。如果空间是绝对静止的,那它和物质又有什么关系呢?它和卡尔·萨根的龙又有什么区别?
    “还有,空间到底是被物质填出来的,还是被物质围出来的?宇宙膨胀空间变大了吗?是一粒芥籽里的空间大还是一个须弥山里面的空间大?在高速运转的微观世界里,尺子会变得很短的呀!这样量得的空间是不是也会很大啊?”
    高建听了李二狗的思想实验,是一个脑袋两个大。
    “你提出的这些想法我是闻所未闻,我也没有思考过,也不知道有没有人做过实验,或者给出过论述,更不知道答案。估计需要爱因斯坦来解答。但是有一点我觉得应该是肯定的,那就是空间是相对的,不是绝对的。芥籽和须弥山到底哪个大还真不好说。当一粒芥籽加速到接近光速时,其质量可能远远超过须弥山。那么由它界定的空间有多大又有谁能说得清楚呢?”
    李二狗接话道:“我看我们不管讨论什么,其实始终没有离开的一个东西就是光。光本身既包含了物质,也包含了运动。它就是一切的标准和起源,而时间和空间仿佛都是它的衍生品。从质量上说,它是最小,可以认为是0,从速度上说,它是最大,可以认为是1,其它的运动都是1的部分。0和1就是宇宙中一切的本源。
    “在我们看来一束光在宇宙中穿行了一万年,而对于光子这个精灵本人来说,用的时间却是零。穿行的距离自然也是零。那么对于它来说,宇宙还有尺度吗?时间还会流逝吗?时空的概念还有存在的意义吗?一粒芥籽和整个宇宙又有什么区别呢?
    “如果时空都没有意义了,物质又是什么?我们的意识又在哪里安家?我,又是从哪里来的?”
    高建道:“《创世纪》说:起初神创造天地,地是空虚混沌,渊面黑暗,神的灵运行在水面上,神说,要有光,就有了光。你看,上帝第一天创造的就是光。目前认为,光的本质是电磁波,其实,根据最新的弦理论,一切物质都是波,其形态只是我们的感觉而已。物质运动产生的引力波可能就是它们本身场的变化引起的。其传递的速度等于光速,我们观测者觉得它的传播需要时间,它们自己却认为不需要,因为在它们的概念里可能根本就没有时间,因此也没有空间。”
    李二狗体味着时空的法则,心头一团迷雾。
    他又想起了《庄子·庚桑楚》里的那段话:有实而无乎处者,宇也。有长而无本剽者,宙也。有乎生,有乎死,有乎出,有乎入,入出而无见其形,是谓天门。天门者,无有也,万物出乎无有。有不能以有为有,必出乎无有,而无有一无有。圣人藏乎是。
    一切都生于无,而并没有一个所谓的无,想明白了,就悟了!就是圣人了!
    佛说:凡有所相,皆是虚妄,若见诸相非相,即见如来。