絕對時空觀與相對時空觀的辯證關(guān)系

摘要在古代，人們認(rèn)為空間就是指具體地點(diǎn)，如山川海洋等;時間就是指具體時段，如白天夜晚等。這種原始的時空觀體現(xiàn)了時空與物質(zhì)是緊密聯(lián)系的，時空依存于物質(zhì)的具體形態(tài)而存在，這是一種具體的時空觀。在近代，時空觀則經(jīng)歷了牛頓絕對時空觀和愛因斯坦相對時空觀。本文認(rèn)為愛因斯坦的時空觀并不是對牛頓時空觀的全盤否定，而是對它的完善和發(fā)展。牛頓表明了宏觀時空的絕對性及其自身固有的內(nèi)在特性，愛因斯坦則揭示了具體時空的相對性及其與物質(zhì)聯(lián)系的外在屬性。

中圖分類號:B01文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

哲學(xué)界普遍把牛頓的時空觀稱之為形而上學(xué)的絕對時空觀，并予以批判和貶斥。他的時空觀是當(dāng)時人們認(rèn)識的最高成就，是人類實(shí)踐經(jīng)驗的總結(jié)。愛因斯坦的相對論時空觀則被譽(yù)為是對牛頓時空觀的否定與取代。我認(rèn)為這是不完整、不科學(xué)的，對牛頓和愛因斯坦的時空觀應(yīng)有新的關(guān)系分析。牛頓絕對時空觀建立在他的經(jīng)典力學(xué)體系之上，體現(xiàn)了時空具有絕對性;愛因斯坦相對時空觀建立在他的相對論理論體系之上，體現(xiàn)了時空具有相對性。馬克思主義認(rèn)為，絕對性是無條件的，相對性是有條件的。絕對中體現(xiàn)相對，相對中蘊(yùn)含絕對。絕對性與相對性應(yīng)是辯證的對立統(tǒng)一關(guān)系。

1 牛頓絕對時空觀與愛因斯坦相對時空觀的對立性

第一，在與物質(zhì)的緊密聯(lián)系方面，兩種時空觀是對立的。絕對時空觀認(rèn)為時間和空間是兩個獨(dú)立的觀念，彼此之間沒有聯(lián)系，分別具有絕對性。牛頓認(rèn)為， 絕對空間是“上帝的感官”或者是上帝自身:“上帝是無時不在和無所不在的。正因為他無時不在和無所不在，他就成了時間和空間?！雹偎褧r空的絕對性“片面地、夸大地、過分地擴(kuò)大為脫離了物質(zhì)、脫離了自然、神化了的絕對?！彼?“理念的、真正的、數(shù)學(xué)的、消除了偏見之后的”絕對時空，只能寄托于上帝或上帝的感官，它是同經(jīng)驗世界根本隔絕的先驗世界。在愛因斯坦相對時空觀中，愛因斯坦則拋棄了那種與物質(zhì)脫離了聯(lián)系的抽象時空，而把時空與物質(zhì)和運(yùn)動都密切聯(lián)系在了一起，把時間和空間自身也密切聯(lián)系起來了。因此，時空總是隨著物質(zhì)形式和運(yùn)動狀態(tài)的改變而改變，不是永恒不變的。愛因斯坦曾說過在用到空間和時間的時候，它們總是一道出現(xiàn)的。沒有孤立的時間和空間是合理的。

第二，在關(guān)于時間的測量方面，兩種時空觀是對立的。由于牛頓認(rèn)為時空是上帝的感官或上帝自身，所以時間的測量就顯得神秘莫測。因此在牛頓絕對時空中時間具有不可度量性。相對論所謂時間，依然是測度時間，在這個范圍內(nèi)，相對論大大修正了牛頓的時間概念，然而，它并沒有對測度時間本身提出異議，并未在測度時間之外引入新的時間概念，相反，它進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)了測度時間的測度本性，指出牛頓的絕對時間根本上不滿足測度要求。②相對對論時間是測度時間的精致化。愛因斯坦恢復(fù)了物理時間作為測度時間的測度本性:時間必須是一個可觀測量，時間作為一個可觀測量具體體現(xiàn)在“同時性”的可操作性方面。愛因斯坦在“論動體的電動力學(xué)”一文中說:“凡是對時間在里面起作用的我們的一切判斷，總是關(guān)于同時的事件的判斷”③愛因斯坦恢復(fù)測度時間之測度本質(zhì)的舉動，將時間、空間與物質(zhì)運(yùn)動重新聯(lián)系在一起，特別是，從測度的角度看，時間與空間不再是獨(dú)立不依的兩個東西，而是相互不可分割的統(tǒng)一體中的兩個方面。

愛因斯坦相對時空觀是就具體時空而言，闡明了具體時空與物質(zhì)形態(tài)聯(lián)系的外在屬性。愛因斯坦認(rèn)為，具體物質(zhì)時空特性并不是絕對不變的，而是可變的，其時空特性與物質(zhì)的質(zhì)量、密度、引力場和運(yùn)動速度有關(guān)。在強(qiáng)引力場中，會產(chǎn)生時空彎曲現(xiàn)象;在高速運(yùn)動中，會出現(xiàn)尺寸縮短和時鐘變慢現(xiàn)象。實(shí)際這只是揭示了具體時空在與具體物質(zhì)形成及其運(yùn)動相聯(lián)系時所呈現(xiàn)出來的外在特征。牛頓時空觀是表明宏觀時空自身固有的特性及絕對性，而愛因斯坦時空觀則揭示具體時空與物質(zhì)聯(lián)系時的外在屬性及相對性。需要注意的是，“時空彎曲”和“尺縮鐘慢”現(xiàn)象其實(shí)并未改變宏觀時空固有的一般本性。所謂時空彎曲，是指在引力場中特別是強(qiáng)引力場中，其空間距離變得彎曲，時間流逝變慢。其實(shí)此種現(xiàn)象一般是通過實(shí)驗和觀測看到光和時鐘在通過或靠近強(qiáng)引力場時，光線彎曲變長，時鐘變慢?？墒枪饩€的彎曲并不能代表時空的彎曲，時鐘的變慢也不能代表時間的變慢。但我們決不能以具體時空相對的外在屬性而否認(rèn)宏觀時空固有的一般本性。

2 牛頓絕對時空觀與愛因斯坦相對時空觀的統(tǒng)一性

牛頓絕對時空觀與愛因斯坦相對時空觀具有統(tǒng)一性。兩種時空觀都體現(xiàn)了無限性和不變性。所謂時空的無限性，是指時空在宏觀上是無限的。時間無始無終、空間無窮無邊。不變性，指時空的客觀實(shí)在性是不變的。其一，是說無論宏觀時空還是具體時空，其存在都是客觀的真實(shí)的，是不以人們的主觀意志為轉(zhuǎn)移的;其二，在特定條件下，某一具體時空的表現(xiàn)形態(tài)不變。例如某人的年齡以及與他兄弟姐妹之間出生的先后順序是不會改變的;其三，是指時空的維度是不變的，即時間的一維性和空間的三維性是不變的。時間總是朝著一個方向前進(jìn)，正如常說的“時光難倒回”?？臻g總是朝著上下、左右、前后三個維度沿伸。其四，是指時間的均勻流逝性和空間的獨(dú)立空曠性不變。盡管任何物質(zhì)運(yùn)動和信息傳遞都離不開時空，但時空卻可以離開某一具體的物質(zhì)運(yùn)動與信息傳遞，且以它固有的本性而客觀獨(dú)立地存在著。④正如牛頓所說的那樣，時間無論各物質(zhì)形態(tài)和運(yùn)動形式如何變化，它總是均勻流逝(下轉(zhuǎn)第131頁)(上接第110頁)的;空間猶如不變的空箱，可以裝載或容納不同的物質(zhì)形態(tài)及其運(yùn)動。

兩種時空觀都體現(xiàn)了有限性和可變性。所謂時空的有限性，是指具體時空是有限的。盡管宇宙中具體事物的時空形態(tài)與特性是無限多樣的，但每一事物的具體時空形態(tài)與特性都是有限的，都占有一定的空間和經(jīng)歷一定的時間，且以自己特有的時空方式存在著。所謂時空的可變性，也有多種涵義和表現(xiàn)。其一，是指具體事物的時空形態(tài)是相對的和可變的。即任何具體事物都是在一定的時空條件下產(chǎn)生、存在、發(fā)展并消亡，其時空形態(tài)是可變的，不會永遠(yuǎn)固定在一點(diǎn)上或停留在一個水平上。其二，是時空的具體特性隨著物質(zhì)運(yùn)動的速度而變化。又如相對論所認(rèn)為，當(dāng)物體高速運(yùn)動時，沿運(yùn)動方向的空間長度縮短，物質(zhì)內(nèi)部變化過程的時間持續(xù)性延長，即會產(chǎn)生“尺縮鐘慢”現(xiàn)象。其三，是指具體時空的維度是相對的和可變的。按照人們常規(guī)的思維定勢認(rèn)為，時間具有一維性，空間具有三維性。其實(shí)事物具體時空的超常維度是相對的和可變的。例如在思維運(yùn)動中，時間可具有二維性。人們思維和想象的速度是隨意的，是可以跨時空的。當(dāng)人們展望未來、回憶過去的時候，其思維運(yùn)動的時間特性就呈現(xiàn)二維性，既可朝前也可向后兩個方向延伸。在幾何學(xué)中，可有一維空間和二維空間。幾何學(xué)是研究空間關(guān)系及其規(guī)律的學(xué)說。人們把 “線”稱為一維空間;把 “面”稱為二維空間。盡管現(xiàn)實(shí)的空間總是三維的，然而作為線和面的一維空間和二維空間在理論上是成立的，在現(xiàn)實(shí)中也是被人們所認(rèn)可的。

綜上所述，愛因斯坦相對時空觀既不是對牛頓絕對時空觀的全盤否定也非全面繼承，而是一種揚(yáng)棄。愛因斯坦曾這樣說過:“我們必須小心，決不可錯誤地把這個體系看作是同古典物理學(xué)的思想方式截然不同的一種新的思想方式。相對論決沒有這樣的意圖。……它并不是完全新的物理學(xué)理論;它只不過是根據(jù)相對性原理進(jìn)行修改了的物理學(xué)理論?！鄬φ摰乃枷氡举|(zhì)上是同科學(xué)已經(jīng)顯現(xiàn)出來的規(guī)律和總趨勢相一致的。”⑤這段話指出了相對論與經(jīng)典力學(xué)之間的繼承關(guān)系，同時也適用于評價相對論的時空觀的革命性意義。所以牛頓絕對時空觀與愛因斯坦相對時空觀是對立與統(tǒng)一的辯證關(guān)系。

總而言之，時空觀是有關(guān)時間和空間的物理性質(zhì)的認(rèn)識，時空觀同自然科學(xué)的發(fā)展是密切相關(guān)的?？茖W(xué)上的重大變革往往伴隨著新時空觀的產(chǎn)生，因此可以說時空觀的變革是科學(xué)進(jìn)步的重要標(biāo)志。從古代的天圓地方到亞里士多德的宇宙中心論，到牛頓的絕對時空觀，再到愛因斯坦的相對論時空觀，每一次時空觀的變革都伴隨著科學(xué)的重大進(jìn)步，都是對傳統(tǒng)的巨大挑戰(zhàn)。新的理論的產(chǎn)生同時也將使我們的科學(xué)和社會處于不斷進(jìn)步之中。

注釋

①牛頓.自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理[M].商務(wù)印書館，1957:545.

②吳國盛.時間的觀念[M].北京大學(xué)出版社，2006:115.

③愛因斯坦.愛因斯坦文集[M].徐良英等編譯.商務(wù)印書館，1978:85.

④張治安.時空觀新論[J].中共渭南市委黨校，2001(1):16.

⑤愛因斯坦.愛因斯坦文集[M].徐良英等編譯.商務(wù)印書館，1978:369.

參考文獻(xiàn)

[1]鄭慶璋.崔世治.相對論與時空[M].山西科學(xué)技術(shù)出版社，2005.

[2]伽利略.關(guān)于托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話[M].上海人民出版社，1947.

[3]坂田昌一.理論物理學(xué)和自然辯證法[J].譯載自然辯證法研究通訊，1995(1).

[4]愛因斯坦.潤殷譯.狹義與廣義相對論淺說[M].北京大學(xué)出版社，2005.