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第162夜 空间与时间(第1/3页)

    苏联最杰出的理论物理学家列夫·朗道(LevLandau)把它称为“最美的理论”。这个理论之美的原因不难理解。爱因斯坦不仅创造了引力场的数学形式,写出了描述它的方程,还探索了牛顿理论中另一个最深层次的未解之谜,并且把两者结合起来。

    牛顿回到了德谟克利特的观点,即物体在空间中运动。这空间必须是个巨大空心的容器,是一个能装下宇宙的牢固的盒子;其中有一个巨大的脚手架,物体在上面做直线运动,直到有外力迫使它改变方向。但这个容纳世界的“空间”是由什么构成的呢?空间是什么呢?

    对我们而言,空间的概念似乎很自然,但这是由于我们十分熟悉牛顿物理学。如果认真思考的话,空空如也的空间并非我们的直观体验。从亚里士多德到笛卡儿,整整两千年来,德谟克利特关于空间是一个与物体不同的特殊实体的观念,从未被视为理所当然。对亚里士多德和笛卡儿来说,物体具有延展性,这是物体的一种属性;如果没有物体被延展,延展也就不存在。我可以把杯中的水倒掉,接下来空气就会填满杯子。

    你见过一个真正空空如也的杯子吗?亚里士多德解释说,如果两个物体间没有东西,那么就什么都没有。怎么可能同时存在某种东西(空间)又什么都没有呢?粒子运动于其中的空间究竟是什么?它是某种东西,还是什么也不是?如果它什么也不是,那么它就不存在,没有它也可以。如果它是某种东西,它唯一的性质就是待在那儿,什么也不做,果真如此吗?

    自古以来,在存在与不存在之间摇摆的空白空间的概念,就一直困扰着思想家。德谟克利特本人把空白空间作为其原子世界的基石,但并没有把这个问题解释清楚。他说空白空间是某种“介于存在与不存在之间”的东西:“德谟克利特假定了满与空,把一个称为存在,另一个称为不存在。”辛普里丘(Simplicius)如此评论说。原子存在,空间不存在——然而是个存在的不存在。没有比这更难理解的了。

    牛顿复兴了德谟克利特关于空间的观念,他宣称空间是上帝的感官,尝试以此来解决空间问题。没人能够理解牛顿的“上帝的感官”是什么含义,也许牛顿自己也不明白。爱因斯坦当然也不相信上帝的存在(无论上帝有没有感官),除非是当成开玩笑的假说,他认为牛顿关于空间本质的解释完全不可信。

    牛顿尽力克服科学家和哲学家的阻力,来复兴德谟克利特的空间概念。一开始没人把这当回事,只有当他的方程显示威力,总能预测正确的结果后,批评声才逐渐式微。但人们对于牛顿空间概念合理性的质疑一直没有停止,通读哲学著作的爱因斯坦自然也熟知这一点。

    爱因斯坦颇为欣赏的哲学家恩斯特·马赫(ErnstMach)就强调了牛顿的空间观念在概念上的困难——而马赫本人却不相信原子的存在(这是个很生动的例子,说明一个人可以在某一方面目光短浅,在另一方面却很有远见)。爱因斯坦提出了不止一个而是两个难题。第一个是,我们如何描述引力场?第二个是,牛顿的空间到底是什么?

    爱因斯坦的非凡天才就体现于此,这也是人类思想史上最闪亮的时刻之一:如果引力场实际上就是牛顿神秘的空间呢?如果牛顿的空间只不过是引力
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