主持人:空間是否存在這個問題,,自古以來就一直引起人們的注意與探討,。歸納起來不外乎有兩種截然不同的觀點。其一,,是否認空間的存在,;其二,是認為空間是與物質(zhì)相對應(yīng)的另一種存在形態(tài),。 比如,,在古希臘時期,原子論的創(chuàng)立者德謨克利特認為,,原子是構(gòu)成現(xiàn)實世界的最小實體,,而原子與原子之間的空隙就是虛無;反之,,亞里士多德則認為空間是由無數(shù)細小的以太構(gòu)成的,,以太的原意是精英,其與地球上的物質(zhì)截然不同,。以太凝聚起來就成為天上的星宿,,以太分開來充斥于星宿之間就構(gòu)成為空間。 又比如,,在18世紀(jì),,牛頓認為物質(zhì)之間的相互作用是超距的,空間只是描述物體運動的幾何框架,;而笛卡爾則持近距的觀點,,用湍流機制解釋物質(zhì)之間的相互作用。在這里,,湍流實際上就是由以太構(gòu)成的空間,。 在20世紀(jì),隨著相對論和量子力學(xué)的發(fā)展,,人們對于空間的是否存在又有了許多新的認識,。接下來,我們就請正反兩方結(jié)合物理學(xué)研究的成果,,就空間是否存在的問題進行討論,。 正方:我們的觀點是,,空間與物質(zhì)是自然界中的兩種不同的存在形態(tài),,它們是可以相互作用、相互滲透和相互轉(zhuǎn)換的,。在19世紀(jì)以前,,由于人類對自然界的認識主要局限于與人類自身尺度相近的宏觀世界,所以往往把物質(zhì)當(dāng)作認識的對象,,而將空間僅視為認識的背景,,從而忽視了空間的存在,。然而,隨著近代物理學(xué)的發(fā)展,,人類的認識逐漸深入到了高速領(lǐng)域,、宇觀領(lǐng)域和微觀領(lǐng)域,空間效應(yīng)也隨之顯現(xiàn)了出來,。于是,,空間的真實物理性已經(jīng)進入到人類認識的視野,由認識的背景轉(zhuǎn)變?yōu)檎J識的對象,,即不得不承認空間的存在,。 反方:我們的觀點是,自然界是由物質(zhì)構(gòu)成的,,而空間是非物質(zhì)的,,所以空間是不存在的。在我們看來,,空間僅只是人們?yōu)榱吮阌谡J識世界而杜撰出來的一個虛無的概念,。物質(zhì)與空間的關(guān)系就像是物體與影子的關(guān)系,前者取決于人類認識的方法和水平,,后者則取決于陽光照射的角度,。上述兩對概念無論有多大的區(qū)別,但是有一點是共同的,,即都是實在與虛無相對應(yīng)的,。其中,物質(zhì)和物體是實在的,,而空間和影子則是虛無的,。如果正方堅持空間是存在的,就請拿出空間存在的具體證據(jù),,而不能僅停留在形而上學(xué)的抽象思維,。 正方:不錯,雖然產(chǎn)生空間概念的緣由是人類抽象思維的結(jié)果,,空間是古希臘人作為物質(zhì)的對應(yīng)概念而被提出來的,,但是近代物理學(xué)的發(fā)展也確實證實了空間實際存在的物理意義。下面我就簡單列舉幾個無法回避空間存在的新發(fā)現(xiàn),。 1. 物質(zhì)具有波粒二象性:由于波粒二象性并不是測量手段的局限性所造成的,,具有普適性,是任何物質(zhì)都無法回避的,。所以,,影響物質(zhì)存在的因素是二維的,即除了物體自身因素之外還會受到其他因素的影響。從客觀的角度來說,,物質(zhì)本身以外的普適因素就是空間,。 2. 物質(zhì)的非實體性:根據(jù)現(xiàn)代原子論,物質(zhì)是由電子,、質(zhì)子等基本粒子的高速運動所形成的封閉體系,,其封閉性小于10-14 。而且,,上述基本粒子還可以被進一步地分解至光子,。這說明,物質(zhì)與空間在本質(zhì)上是沒有什么區(qū)別的,,其實體性僅只是物質(zhì)作用于我們?nèi)梭w器官的一種幻覺,。因此,我們不能以看不見摸不著為理由,,而否定空間的存在,。 3. 光電效應(yīng):在原子中的電子通過不同能級的躍遷可以產(chǎn)生光,這實際上是電子對空間激發(fā)的結(jié)果,,就如同通過扇扇子使我們能夠感受到空氣的存在,。 4. 宇宙的微波背景輻射:根據(jù)測量,真空是有溫度的,,為絕對溫度2.7k,。由于溫度在本質(zhì)上是關(guān)于粒子運動的度量,而真空并沒有物質(zhì)粒子存在,,所以空間是存在的,,是由離散的量子構(gòu)成的。 5. 場的產(chǎn)生于與存在:由于電磁場和引力場的存在以及這些場是以光速傳播的,,而物質(zhì)是不能達到光速的,,所以類似空氣形成的風(fēng)和氣壓,場也僅只是空間的一種表現(xiàn)形式,。由此表明,,空間既有別于物質(zhì),又具有實際的物理意義,。 6. 宇宙大爆炸:根據(jù)現(xiàn)代宇宙學(xué),,我們所生存的宇宙是一個無論是在時間上,還是在空間上,,都是有限的系統(tǒng),。該系統(tǒng)是在大約140億年前,以大爆炸的形式創(chuàng)生的,。由于大爆炸時的溫度非常高,,當(dāng)時所有的物質(zhì)還沒有產(chǎn)生,,而且爆炸的速度遠大于光速,。于是,,人們會很自然地產(chǎn)生這樣一個疑問,即爆炸的內(nèi)容是什么,?當(dāng)然,,最順理成章的答案就是構(gòu)成空間的量子,物質(zhì)僅只是空間因過快的膨脹而產(chǎn)生的副產(chǎn)品,。 7. 質(zhì)能轉(zhuǎn)換:E = mc2 是由愛因斯坦提出并得到實驗證實的公式,。該公式表明,物質(zhì)與空間(能量)是可以相互轉(zhuǎn)換的,。靜質(zhì)量并不具有本體性,,即不存在絕對的對立,空間與物質(zhì)僅只是自然界的兩種不同的存在狀態(tài),。 8. 光速不變:光速不變表明光子在其傳播的空間運動時受到了實際的約束,。由于光子是真實的,所以約束光子運動的空間必定是真實存在的,,是具有實際物理意義的,。 9. 量子(h)的存在:普朗克發(fā)現(xiàn),在微觀的尺度上,,自然界是不連續(xù)的,。比如,能量的吸收與發(fā)射的能量只能h的整數(shù)倍,,其中h的量綱是粒子的角動量,。這表明,空間是無數(shù)個由h定義的量子構(gòu)成的,。 反方:正方在剛才論證空間存在時,,曾多次提到了構(gòu)成空間的量子。這實際上是以太的代名詞,。而以太是一個很陳舊的概念,,稍具有物理常識的人都知道,由于雙星實驗和邁克爾遜-莫雷實驗的矛盾(前者表明光速與光源無關(guān),,而后者則意味著光速與光源相關(guān)),,人們早已放棄了以太,并由此奠定了近代物理學(xué)發(fā)展的基礎(chǔ),。 正方:人類認識的基本原則,,就是通過假說構(gòu)建一個物理機制,將表面矛盾的現(xiàn)象歸結(jié)為各種不同的極限情況,,使對立的現(xiàn)象因不能同時出現(xiàn)而消除矛盾,,從而達到認識的目的,。我們對于前人的認識不能毫無保留地全盤接受,而應(yīng)該不斷地根據(jù)新的研究發(fā)展來重新審視原來的結(jié)論,。否則的話,,人類的認識就會止步不前了。 比如,,根據(jù)剛才列舉的9個物理學(xué)進展,,它們都指向空間的存在,而這卻是與前人否定以太的做法相對立,。于是,,我們需要重新審視導(dǎo)致前人否定以太的依據(jù)是什么。通過分析我們發(fā)現(xiàn),,雙星實驗和邁克爾遜-莫雷實驗的對立完全是人為的,,這兩種矛盾的現(xiàn)象是不會同時存在的。 雙星實驗是遠距離的,,而邁克爾遜-莫雷實驗則是近距離的,。如果有人根據(jù)人類存在著兩種截然不同的文化(如東、西方文化)而否定人類的存在,,那一定是非?;奶频摹R驗?,這兩種對立的文化并不能在一個人身上同時表現(xiàn)出來,。因此,所謂的矛盾是不存在的,。 同理,,由于光子是物理的,所以光子由相對于光源以速度c運動轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄬τ诳臻g以速度c運動,,存在著一個具體的變換過程,,是通過與空間量子的不斷碰撞而逐步實現(xiàn)的。類似原子的衰變,,有一個半衰期,,光子運動的變換也存在著一個半變換距離。當(dāng)光子的傳播距離遠小于半變換距離時,,光速與光源相關(guān),;反之,當(dāng)光子的傳播距離遠大于半變換距離時,,光速則與空間相關(guān),。 實際上,關(guān)于以太的實驗,,否定的并不是以太本身,,而是人們賦予以太的機械性質(zhì),。我們可以逆向思維,即承認以太(空間)的存在,,但并不事先假定以太的性質(zhì),;根據(jù)有關(guān)以太的實驗,看看以太究竟應(yīng)該具備哪些性質(zhì)才能與實驗相吻合,。在此,,請各位注意,,以太(空間)的存在和以太(空間)的性質(zhì)是兩碼事,,不能因為我們賦予以太的性質(zhì)被實驗所否定,而放棄以太(空間)的存在,。 反方:我承認正方的解釋有一定的道理,,但是有一個流行的說法,即“關(guān)于太陽東升西落的現(xiàn)象只有一個,,而關(guān)于太陽東升西落的解釋卻可以是無數(shù)的,。” 顯然,,現(xiàn)象與解釋并不是一回事,。我們完全可以根據(jù)近代物理學(xué)的發(fā)展(現(xiàn)象),得出截然不同的結(jié)論(解釋),,將它們?nèi)細w結(jié)為物質(zhì)的內(nèi)在屬性,。 因此,我們?nèi)匀粓猿终J為物質(zhì)與空間的分類是人類認識對象與認識背景的化分,。而且,,這種劃分是絕對和不可變更的。正是由于將空間永久性地排除在認識對象之外,,所以我們才認為空間是不存在的,。因為,空間沒有物理的認識意義,,空間只是屬于哲學(xué)的范疇,。 正方:的確,解釋與現(xiàn)象并不存在任何必然的聯(lián)系,。但是,,這同樣也可以被用來否認反方的觀點,即空間的不存在也并不是根據(jù)客觀的物理現(xiàn)象所得出的必然結(jié)果,。 主持:雖然正反雙方都仍各持己見,,不過依我看來,還是達成了一定的共識,,即關(guān)于空間是否存在的問題是不能在物理層面上做出解答的,。所以,,我們的辯論只能上升到哲學(xué)的高度來進行了。對此,,我有一個疑問,,在非現(xiàn)實的哲學(xué)層面上爭論空間是否存在,還有意義嗎,? 正方:當(dāng)然是有意義的,。因為,人類認識的本質(zhì)并不是單純地發(fā)現(xiàn)真理,,而是構(gòu)建理論系統(tǒng),,使該理論在一定的范圍內(nèi)與認識對象同構(gòu)。所以,,認識的意義并不在于真,,而是取決于是否高效,即是否比以前的認識能夠在更大的范圍說明認識對象,,以及是否以更適宜認識主體的方式來說明認識對象,。只要滿足上述兩個條件,那么新的認識就是有意義的,。也正是從這個意義上而言,,我們賦予科學(xué)新的定義,即科學(xué)是人與自然界的相互作用,,科學(xué)的進步表現(xiàn)為二維的增長,。 反方:對于你的二維認識觀,我不敢茍同,。實際上,,我們關(guān)于空間是否存在的爭論,其實質(zhì)也是關(guān)于二維認識的問題,。我認為二維認識觀把問題復(fù)雜化了,,沒有必要。我們所討論的物質(zhì)與空間概念并不是具體的某一個物理層次,,而是抽象的哲學(xué)概念,,其實際上就是有與無的概念。因此,,退一步講,,即便是空間不空,有一定的量子影響基本粒子的存在,,那也僅只是意味著隨著認識的深入,,我們把物質(zhì)的范圍進一步地擴大了,使物質(zhì)的范疇又增加了新的元素,。發(fā)現(xiàn)量子與發(fā)現(xiàn)新的基本粒子,,在本質(zhì)上是沒有什么區(qū)別的,。所以,作為無的概念,,空間總是不存在的,,這是由空間的定義所決定的。 正方:從認識的角度而言,,坦率地說,,一維認識觀和二維認識觀都是被允許的。比如,,我們把科學(xué)定義為人與自然界的相互作用,,是二維的;但是,,實際上人也是自然界的一部分,,似乎科學(xué)又應(yīng)該是一維的,。我認為,,反方在剛才的辯論中忽略了一個細節(jié),即世界是不連續(xù)的,。我們?nèi)砸匀撕妥匀唤鐬槔?,在科學(xué)的定義中,人和自然界只是一對相對的概念,。一方面,,人作為高級的有機生物,畢竟與普通的無機世界有著質(zhì)的差異,;另一方面,,人所感應(yīng)到自然界,也僅只是自然界的一部分,。而且,,由于自然界的變化是不連續(xù)的,所以局部是不能說明整體的,。由此,,我們可以看到,一維認識觀是一種很粗糙的理論,。該理論把世界過于簡化了,,因而很難滿足人類的認識需要。 主持人:存在就是合理的,。一維認識觀已經(jīng)延續(xù)了數(shù)千年的歷史,,我們?nèi)祟愒缫蚜?xí)慣于這種認識觀,難道說它已經(jīng)沒有價值,,而必須被放棄嗎,? 正方:由于認識的本質(zhì)是為了追求認識效率的最大化,,所以人類的認識觀需要隨著認識的發(fā)展而做出相應(yīng)的調(diào)整。試想,,如果原始人用二維認識觀來認識世界,,只會造成在認識上的混亂。同樣,,堅持空間不存在的觀點是基于物質(zhì)是實體的認識,。因此,當(dāng)物質(zhì)的實體性隨著認識的深入而消失的時候,,就是我們承認空間存在之時,。這就好比,在開鑿蘇伊士運河之前,,繞好望角航運是合理的,,而一旦開通了運河則通過蘇伊士運河進行航運才是經(jīng)濟的。 一維認識觀與二維認識觀的區(qū)別就在于,,前者強調(diào)的是本體,,而后者則強調(diào)的是相互作用。在人類認識的初期,,處于定性認識的階段,。在該階段,本體比相互作用要容易掌握,,所以當(dāng)時的認識觀是一維和機械的,。反之,隨著人類的認識引入了數(shù)學(xué)和實驗之后,,使人類的認識步入定量階段,。在這一新的認識階段,相互作用反而變得比本體更容易把握,。所以,,我們才提倡有機的二維認識觀,才把空間和物質(zhì)作為自然界的兩種存在狀態(tài)來加以研究,;所以,,我們才認為空間是存在的。 主持人:剛才正方雙方都對空間是否存在闡述了各自的理由,,我認為是非常有意義的,。沒想到如此簡單的問題,竟然連帶出那么多的問題,。作為本次對話的結(jié)束,,請正反雙方用一句話來做一個總結(jié)。 正方:我堅持空間存在的理由,是因為有助于形成符合現(xiàn)階段認識水平的二維認識觀,,從而使人類的認識效率最大化,。 反方:我堅持空間不存在的理由,是基于人類千百年來認識的習(xí)慣,,即基于有與無的劃分,。 |
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來自: 潘海露 > 《沒有極限的科學(xué)》