|
《关于几种物理观的对话》第一部分 《关于两种时空观的对话》 叶波 葛兴： 时空问题历来是物理学家们所津津乐道的问题。但是奇怪的是时间和空间并没有一个统一的精确定义，于是各人有各人的定义，大家都争得不亦乐乎。 那么什么是时空呢？时空是一个物理基础问题，只能从具体的物理过程中推导和抽象。由于资料的繁杂浩大，这里主要地介绍亚里士多德、伽利略、牛顿、爱因斯坦和当代的时空观。 宗荣：从亚里士多德时代开始，对空间和时间就有许多论述。他对时空的论述很多，这里虽然仅作简单介绍，仍然觉得太长。 亚里士多德第一次明确地把处所作为自然哲学的基本概念之一加以考究。首先，他系统总结了当时希腊人一般持有的处所概念，反复、仔细地考察分析了各种观点，肯定了处所属于物体，但与特定物体可以分离，最后得出某物体的处所是该物体的包围者之内界面的结论；其次，与他的目的论的运动理论相联系，他提出了天然处所的概念，赋与不同的处所以绝对的不均匀性。处所的界面理论与天然处所概念是亚里士多德处所概念的两大组成部分，前者是他对当时一般看法的精致化，后者则是他整个自然哲学体系的一个有机组成部分，论证虚空不存在以及有限宇宙的等级结构都与此有关。 事实上，时间概念的三种日常广延、处所和虚空经验都一一出现在亚里士多德的头脑里，他都摆出来进行讨论，但由于想以上述处所经验为主导来概括和综合诸经验，他自己也感觉碰到了一些困难：第一，处所应该有长宽高三维（这是广延经验），但只有物体才有三维，可是，处所不能是物体（上述处所经验）；第二，处所应该有独自的存在，不依赖于所包容的东西（这是容器或虚空经验），但是，这个独自的存在在哪里存在呢（处所经验）?它岂不是还要有一个处所从而出现无穷倒退？通过搜集各种空间经验，亚里士多德认为：第一，处所可能是物体的形式或形状，因为每个物体的直接处所直接包围着它，是该物体的界限，而形式和形状就是界定物体的界限；第二，处所可能是物体的质料，因为质料就是一物体的各种属性发生变化而它保持不变的东西，处所也是这样，内容物发生变化而它不变；第三，处所可能是物体自身界限之间的间隔；第四，处所可能是物体的上界，因为处所正是区别于物体而又在外面包围着物体的东西。 亚里士多德认这虚空不存在。处所概念被他用来否定虚空的存在：他总结了人们主张虚空的种种理由，其中重要的有三种：第一．说虚空就是空着的处所，当它包容物体时，被认为是实的，当失去自卫队包容物时被认为是空的；第二，虚空是运动的必要条件，正如麦里梭和原子论者所说，如果有运动就必然有虚空，若没有虚空，到处充实，物体就不可能改变处所，不可能发生处所方面的运动；第三，“有些人以事物有稀和密为根据，认为虚空显然是存在的”，没有虚空就不能压缩和膨胀，而没有收缩和膨胀，就没有稀和密。 针对第一理由，亚里士多德说，所谓处所是一物体的包围者的内界面，它既预设了包围者也预设了被包围者，说虚空是空的处所就是说它是没有被包围者的包围者，这是自相矛盾的，与说有无小孩的父亲，不可喝的饮料，不可感觉的感觉一样的荒谬，从逻辑上说不通。 针对第二理由，亚里士多德说，虚空并非是运动的必要条件。因为一，运动可以是性质变化，不涉及处所；二，即使是处所运动，也不需要虚空，物体可以相互提供处所，例如流体的旋涡运动就是这样。 纵观整个自然哲学的历史，肯定虚空者大多坚持虚空是运动的必要条件，而否定虚空者则坚持虚空不是运动的必要条件。像笛卡尔，为说明运动无须虚空，举的例证也是流体的旋涡运动。 亚里士多德对虚空的否定不只是消极地指出主张虚空者的理由是不成立的，而且从自己的运动理论出发给出了积极的否定。他说．虚空不仅不是运动的必要条件，相反，若承认虚空，运动就会变得不可能。运动有两种，若是天然运动，则可以论证虚空中没有天然运动，因为天然运动来自本性，来自趋向天然处所的本性，虚空是完全均匀无差异的，因此，一个物体一旦进入虚空，它就没有任何理由往这里而不是往那里，往这个方向而不往那方向运动，唯一的可能是不动。 空间也不是像虚空一样的东西。那些主张有虚空存在的人认为，虚空就是一种没有任何可见物体的一个空的体积或说没有任何物体存在（甚至像空气一类的物体也没有）的空的体积。这种体积处处均匀一致，它只是一种纯粹盛装物体并使物体有“空间”运动的东西。亚里士多德反驳了这种观点，它认为运动不必要有虚空作为条件，相反，有了虚空反而不能运动。因为运动必须要有差异，而没有差异的均匀一致的空间不能提供这种差异，虚空中没有内部区别，没有“上”、“下”之分；再说，在虚空里的任何地方都同等的没有阻碍，因此事物照理应一律地向其中一切的地方运动，这是不可能实现的。还可能证明如下，同一物体的运动速度与其运动所通过的介质密度呈反比，而虚空中是没有介质的，固物体照理应在虚空中以无限大的速度运动，这也是不可能的。在亚里士多德的看来，恰恰相反只有在空间里，没有虚空才能有运动。因为一切运动都以自然物体的自然运动为先在条件，而自然物体的自然运动只有在空间里才能实现，只有空间里才有内部的区别、差异，才能给物体提供自然运动的动力。 亚里士多德的时间观被称之为“现在”时间观。在亚里士多德看来，时间的客观基础是运动，它依赖于运动，没有运动便没有时间。但时间只是“运动的某某”，而不是运动本身，即时间是关于前后的运动的数。柏拉图认为时间就是天球的运动，毕达哥拉斯则更将时间等同于天球。而时间的前与后是以“现在”为限点的，“现在”是过去的终结，也是将来的开始：“现在”是一个中间点，结合起点和终点于一身。“现在”是时间前后的一个限点，是属于时间的，但它又不是时间的组成部分，正像点是属于线的，但线不是由点构成一样。时间虽是可分的，但它的过去部分已经不存在，将来部分又尚未存在，“现在”又不是时间，因此时间没有一个部分存在着，这看似导向了时间的虚无主义。“时间是关于前后的运动的数”，亚里士多德的时间观，可以从三个方面来把握：第一，时间的客观基础是运动，自然界的客观事物是运动的,时间是关于运动的某某,时间不能脱离运动,有其客观依据。这是亚里士多德的自然时间观概念,是对时间的唯物主义理解。第二,时间是一种数,时间不是运动本身,每一事物的运动变化依赖于该特定事物自身和其处所(空间),但时间却是不与某一具体事物及其处所直接而特定地相关,时间只一般地与运动相关,出现于一切处所,和一切事物同在；另外，运动变化总有快慢，而时间本身是无快慢的，相反，运动所说的速度——快慢是由时间来度量的。具体说来，时间是关于运动的数，是使运动成为可以计数的东西，是被数的数，至于由谁来数这个数，亚里士多德似乎没有很明确，也不会在乎。一方面，他认为，如果说除了意识或意识的理性而外没有别的事物能实行计数的行动，那么，没有意识的话，也就没有计数和计数的数，也就没有时间；另一方面，亚里士多德又明确说，自然界是不断运动变化着的，这是不以人的意志为转移的，运动是客观存在的，它有前和后，而前和后作为可数的事物就是时间。虽然总的来说，亚里士多德的时间有运动这个客观的基础，它应该是客观存在的，但同时他又似乎对于能不能有人的意识、理性之外的东西来实施计数这一行动，从而有计数的数即时间这一问题，它似乎没有明确回答，只是提而不论，没有进一步探讨，并且他也没那个兴趣、没那个念头去探讨。因为希腊人的世界观是自然观，其哲学的主题不是人，而是自然。在希腊人看来，人是属于自然的，人只是自然的一个部分，万物都遵循自然法则。第三，时间是关于前后的数，这前后的分界点是“现在”。“现在”属于时间但不是时间。这个“现在”在一种意义以上是同一的，在另一种意义上是不同的：就其作为时间前后的一个分界点，就它作为数的单位来说，它始终是同一的、不可分的、无部分的一个限点；但作为不断继续着的“现在”，又是不同一的，“前一个现在”与“后一个现在”是不同一的，否则时间就不能连续，也就不能计数连续的运动了。 总的说来，亚里士多德的时间观以物质运动作为时间的客观基础，是一种自然时间观； |
|
|