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第三节:空间和时间二

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导师语录


第三节:空间和时间二

1。空间和时间的客观性

从空间和时间是运动着的物质的存在形式的原理中,必然要得出这样一个结论:“唯物主义既然承认客观实在即运动着的物质不依赖于我们的意识而存在,也就必然要承认时间和空 间的客观实在性。”如果承认了物质本身是意识之外的客观实在,却又不承认作为物质的存在形式的空间和时间的客观实在性,那是无论如何说不通的。因此,很自然地,凡是稍微彻底一点的唯物论哲学,都是承认空间和时间的客观实在性的。

但是,我们说空间和时间具有客观实在性,并不是说空间和时间也和物质本身一样是一种独立的实体。唯心论否认意识之外的客观实在,因此必然也否认空间和时间的客观实在性把空间和时间看作依赖于意识的东西。例如,黑格尔从世界是“绝对观念”的实现的前提出发,断言在自然界出现以前就存在着所谓绝对的时空观念;人们的时空概念不是反映着客观存在着的时空,而是接近于绝对的时空观念。这是客观唯心论的见解。

又如,马赫从“物体是感觉的复合”的前提出发,断言空间和时间仅仅是“感觉系列的调整了的体系”,是“判定方位的感觉”;不是物存在于时空之中,倒是时空存在于人的感觉之中。

这是主观唯心论的见解。这两种见解在本质上是一致的,即都否认空间和时间具有不依赖于意识的客观实在性。但是,这种论点同自然科学所证明了的事实是不相容的。

正如列宁指出的:“地球存在于任何社会出现以前、人类出现以前、有机物质出现以前,存在于一定的时间内和一定的(对其他行星说来)空间内。”仅仅这一点就足够证明唯心论的上述议论完全是无稽之谈。

唯心论者否认时空的客观实在性的重要手法之一,就是把自然科学关于时空的物理特性和几何特性的概念同哲学上的时空概念混淆起来。 有些唯心论者以自然科学关于时空特性概念的发展变化为理由,来否认时空的客观实在性。这种手法,同他们以物质结构观念的变化为理由来否认物质本身的客观实在性的手法如出一辙。

例如著名的马赫主义者、法国物理学家彭加勒主张,既然自然科学关于时空特性的概念是相对的、经常变化的,因而这就证明了 “不是然界把它们(按:指对空概念)给予我们,而是我们把它们给予自然界,因为我们认为它们是方便的。” 他认为,时间是由人的“心理”创造出来的。 比方说,如果两个表的快慢不一致,那么要确定哪一个表正确,就只能看哪一个表对我们有利些,方便些;至于说到哪一个表客观上正确些,那是毫无意义的。 在他看来,空间也同样只是一种先天的形式,是由于“肌肉不断反复”而产生的,是为了满足人们的“方便”才创造出来的,它只是一种单纯的“数的关系”,“不具有物理性质”。

我们研究地球运动规律,发现了地球的时空特性,由于地球自西向东自转,东经地区的时间会比西经地区的时间早。例如,当一个地区是中午12 点时,位于东经更东边的地方,时间将是下午1 点或更晚,自转导致不同经度的地区日出时间不同,从而产生了时差,这是特殊性。为了统一时间计量,人们将地球表面分为24 个时区,每个时区大约代表经度15 度的地方,每一地区的时间都要遵循这一规律,时钟只是为了方便查看时间,当然也要反应这一客观规律,而不是像彭家勒说的按照有用性来随意创造时间,这是一般性。

其他的主观唯心论者也异口同声地重复着诸如此类的滥调。 但是,主观唯心论者的这种滥调是不值一驳的。不错,自然科学关于时空特性的观念确实是在逐渐地变化着,从亚里士多德到牛顿,从牛顿到爱因斯坦,时空的观念经历了巨大的变化;许多过去被认为是正确的观念后来被证明是陈旧了,过时了,它们被新的观念所代替了。这是科学史上的事实。

但是,这个事实意味着什么呢?不过是意味着人们对于时空的物理特性和几何特性的认识正在逐步深化,正在越来越接近于客观地存在着的时空罢了。怎么能够从这个事实中得出结论,说空间和时间没有客观实在性呢?

列宁说得好:“人怎样依靠各种感觉器官感知空间,抽象的空间概念怎样通过长期的历史发展从这些知觉中形成起来,这是一个问题;不依赖于人类的客观实在是不是符合于人类的这些知觉和这些概念,这完全是另外一个问题。”把这两个不同性质的问题混为一谈,在逻辑上是站不住脚的。事实上,“正如关于物质的构造和运动形式的科学知识的可变性并没有推翻外部世界的客观实在性一样,人类的时空观念的可变性也没有推翻空间和时间的客观实在性。” 唯心论者一方面以时空特性概念的可变性为理由来否认时空的客观实在性,另一方面又以时空特性概念在一定时期中的相对稳定性为理由来否认时空的客观实在性。康德就是一个典型。他抓住时空特性的概念从亚里士多德到牛顿的两千多年没有发生根本变化的事实,来证明空间和时间只是“感性直观的先天形式” (不是物质的存在形式),是和“自在之物” (物自体)完全没有关系的纯粹主观的东西。那么,为什么不能取消这种“先天形式”呢?

他回答说,因为它们是我们所必需的,没有这种“先天形式”就不能认识现象。这就是康德的主观唯心论的观点。洛巴切夫斯基所创立的非欧几里得几何学沉重地打击了康德的这种谬 论。

因为按照康德的说法,空间和时间既然只是“直观的先天形式”,那就应该是永远不变的了;可是非欧几里得几何学却证明了空间的特性是随着物理条件的变化而变化的,这就从根本上推翻了康德的论据。爱因斯坦的相对论的出现,更进一步地证明了空间和时间对于物质的依赖关系,从而使康德的上述观点失去了任何立足的余地。

2。空间和时间的无限性

唯物辩证法认为物质世界是无限的,因而作为物质的存在形式的空间和时间也是无限的。

正如恩格斯所说:“自然界和历史的这种无限的多样性具有时间和空间的无限性”。 空间的无限性实际上就是物质在广延性方面的无限性。显然,物质的任何一种具体形态的广延性都是有限的,有边有际的。

但是,由有限的、有边有际的具体物质形态所组成的整个宇宙的广延性却是无限的、无边无际的。没有固态物质的地方有液态物质或气态物质,没有固态、液态或气态物质的地方有超固态或超气态(即等离子态)物质。人们可以发现每一种具体事物的边际,但是人们永远不会发现整个宇宙的边际。宇宙是无所谓边际的。这就是空间的无限性的涵义。

时间的无限性实际上就是物质在持续方面的无限性。显然,物质的任何一种具体形态的持续性都是有限的,有始有终的。但是,由有限的,有始有终的具体物质形态所构成的整个宇宙的持续性却是无限的、无始无终的。从任何一个事件出发,无论向前追溯多少年,总还有别的事件发生过,总不会遇到时间的“起点”;无论往后延续多少年,总还有别的事件将要发生,总不会遇到时间的“终点”。 人们可以发现每一种具体事物的始终,但是决不会发现整个宇宙的始终。宇宙是无所谓始终的。这就是时间的无限性的涵义。

恩格斯说:“时间上的永恒性、空间上的无限性,本来就是,而且按照简单的字义也是:没有一个方向是有终点的,不论是向前或向后,向上或向下,向左或向右。” 康德在时间的无限和有限的问题上,提出了著名的“二律背反”说。他认为,说世界在时间上有开端或者没有开端,在空间上有界限或者没有界限,是同样可以证明的,反过来也可以说是同样荒谬的。他企图以此证明,理性根本无法解决时空的无限或有限的问题。实际上,康德在这里认为是理性的矛盾的东西,正是客观世界本身固有的矛盾,是无限和有限的辩证关系的表现。一切具体事物、过程、现象在空间上和时间上是有限的,但是由无数有限的具体事物、过程、现象的总和所构成的整个宇宙在时间上和空间上又是无限的。康德把无限和有限绝对地对立起来,把二者看成没有联系的范畴。他不了解无限即寓于有限之中,无限通过有限而存在,他不懂得无限同有限的辩证关系。

杜林为了论证他的所谓世界在时间上有起端的荒谬思想,把康德的上述“二律背反”的论据的前半截(即关于世界在时间上有开端、空间上有限的证明)剽窃过来,算作自己的“创作”。他也“承认”世界在时间上是“无限”的,但是按照他的说法,这种“无限”正像数学上的无限系列一样,应该有一个“起点”,否则就会遇到所谓“算完无限系列”的困难。

恩格斯揭穿了这种毫无根据的说法。 他指出,世界的无限性同数学上的无限系列是不能混同的。数学总是从有限的东西出发推到无限的东西,因此数学上的无限系列当然应该有起点;世界的无限性却是另外的一回事,它根本不需要从有限的东西出发推到无限,根本不存在所谓 “算完无限系列”的问题。

现代唯心论利用科学上某些还没有得到确切解释的问题,来宣扬宇宙有限的谬论。现代天文观测发现了所谓“红移”现象(即银河系以外的类星体所发射的能量波的谱线向红端即波长较长的方向移动的现象)。一部分宇宙学者认为,这种现象说明河外类星体正在以接近光速的速度远离地球而去,因而提出了一种假说:我们观察所及的宇宙早期的密度和温度非常高,后来温度逐渐降低,密度逐渐减小,体积逐渐膨胀。另一部分宇宙学者则不同意这种解释,认为“红移”现象可能是由一些还没有弄清楚的其他原因造成的,并不能说明我们观察所及的宇宙在膨胀这本来是一个自然科学问题,是可以而且应该探讨的。

但是,有些唯心论者却把我们观察所及的这一部分宇宙同整个宇宙混为一谈,抓住宇宙学的一个学派的观点加以歪曲,硬说整个宇宙正在“膨胀”,这就荒谬绝伦了。显然,“膨胀” 这个概念只对有限的、有边有际的东西才有意义,而对无限的、无边无际的整个宇宙是毫无意义的。说整个宇宙在“膨胀”,就是把宇宙有限作为当然的前提,而这正是唯心论和宗教所需要的结论。实际上,“宇宙膨胀论”作为一种自然科学的假说,即使将来被科学实践证明为正确的理论,也得不出整个宇宙有限的结论;因为它讨论的并不是整个宇宙,而只是我们观察所及的宇宙,即整个宇宙的一个极小的部分。整个宇宙的无限性还是不可动摇的。

与时空的无限性和有限性密切关联着的问题,是时空的连续性和非连续性 (即间断性)的问题。特定的空间和时间总是同某种具体的物质运动联系着、并且有自己的特点的。例如,各种特定的空间会有密度、曲率等等的差异,各种特定的时间会有流逝快慢的差异。因此,特定的空间和时间只是在一定的界限之内才是连续的;超出一定的界限,就不再是这样的空间和时间,它们的连续性就终止了。这就是空间和时间的非连续性。

但是,某种特定的空间和时间的终止,并不等于一般的空间和时间的终止,在一种特定的空间和时间终止了的地方,另一种特定的空间和时间紧接着就开始了,其间并没有空间上和时间上的“空隙”;因此,就一般的空间和时间说,又是永远不会间断的。这就是空间和时间的连续性。空间和时间的非连续性是有条件的,因而是相对的;空间和时间的连续性则 是无条件的,因而是绝对的。

具有特定运动形态的具体物质有特定的时空特性,特定的空间和时间之间被它们各自的特点分割开来,超出各自范围就是非连续的;但是非连续的空间和时间又被它们所共有的一般性联结起来,被分割的具体物质都处在一般的时间和空间范围内,这又是连续性。一块土地上的小树苗长成参天大树,最终又枯萎死亡,这块土地和寿命就是树的特定时空,在这个范围内是连续性的,树死亡了超过其范围的时间就是非连续性的,但是树枯死之后时空并不终止,树死亡后转化成其他物质,其他物质的时空是接续不断的,这又是连续性的。

3。空间的三维性和时间的一维性

以上我们就空间和时间的共同点作了分析,现在再来分析它们的区别点。 空间和时间都是物质的存在形式,但它们是物质的两种不同的存在形式。它们的区别点在于:空间是三维的,时间是一维的。

空间的三维性表现在:任何一个现实地存在着的物质客体,都具有一定的长度、宽度、高度;任何一个物质客体同其他物质客体的位置关系,都只能是上下、 左右、前后。用几何学的术语表示起来,就是:通过空间中的任何一点,都可以、而且也只能引出三条互相垂直的直线;或者反过来说,确定空间中某点的位置的坐标系总是由三条互相垂直线(X 轴、 Y 轴、Z 轴)组成的。空间不能多于三维,也不能少于三维。现实的空间必然是三维的。

时间和空间不同,它只有一维。时间的一维性表现在:它只按照由过去到现在、由现在到将来的方向前进,而不能按照别的方向前进。时间是一去不复返的,这种不可复返性是由事物的发展过程的不会绝对重复所决定的。事物的发展永不停息,作为事物发展过程的持续性的时间也永远向前流逝。时间不能多于一维,也不能少于一维。现实的时间必然是一维的。

现在的穿越小说有魂穿和魂体双穿,都是否认了时间的一元性,认为可以穿越过去或将来还有被歪曲的平行宇宙说,认为在世界其他地方存在着另一个自己,而且是同时间发展的但人生经历完全不同。更有甚者说地球的人类文明是其他高级文明的殖民地,把埃及金字塔和百慕大三角、黑洞等一些未解之谜,当作是外来文明留下的痕迹。这些都是歪曲了事物的本质。金字塔就是古埃及奴隶的创造成果,体现了劳动群众的伟大智慧,它不仅仅是物质财富更是奴隶主的陵墓或祭祀场所,是奴隶主剥削的真实写照,流尽了奴隶们的血汗科幻小说和电影更是重灾区,其中的高等文明星际争霸反应的就是帝国主义之间的争霸和殖民侵略。当然我们也不反对有外星人的存在,物质世界无限大,肯定也有适合人类存在的其他星球,只不过我们没有发现,如果有外星人发现地球,无疑证明它的文明更高,可能是共产主义或更高阶段的社会,但不可能是来殖民地球的。

现代物理学中常常使用“四维世界”的概念。这是什么意思呢?是不是说空间有四维呢?不是的。“四维世界”的概念所表示的,不过是事物存在于三维的空间和一维的时间之中的事实罢了。实际存在着的事物不仅存在于三维的空间中,而且还存在于一维的时间中。

例如,对于航空线的交通管理员说来,单单知道飞机的空间位置的坐标是纬度 X,经度 Y、高度 Z,是没有意义的;只有当他同时也知道时间的坐标 T,即知道飞机是在什么时候处在上述的空间位置时,他才能获得关于这架飞机的飞行情况的观念。可见,飞机的飞行不是仅仅在三维的空间中进行的,而是在由三维空间和一维时间所构成的四维的时空连续区中进行的,它的飞行轨迹是这个四维的时空连续区中的一个连续的曲线。“四维世界”的概念,正好证明了唯物辩证法关于时空是运动着的物质的存在形式的原理,以及空间的三维性和时间的一维性的原理。

唯心论者异想天开地去设想三维空间以外的空间。他们为什么要这样做呢?因为他们也知道,只有三维的空间是现实的空间,这个现实的空间已经被物质占满了,要想在这里为 “上帝”、“宇宙精神”之类的东西找一块容身之地是越来越困难了。因此,他们只好到三维空间以外去找出路。他们硬说,既然物质只能存在于三维空间之中,不能存在于三维以外的空间之中,那么三维以外的空间就应该是“上帝”的天地,“上帝”就是在这样的“空间”里操纵物质世界的一切的。但是,这样的“空间”究竟到哪里去找呢?除了在唯心论者的幻想里可以找到以外,是任何地方也找不到的。

当理论物理学和数学中引进了“多维空间”的概念时,唯心论者如获至宝,以为找到了“科学论据”。实际上这个“论据”是帮助不了他们的。“多维空间” 是怎么一回事呢?是不是说现实的空间果然不止三维呢?完全不是的。例如,物理学上的所谓“相空间”,是表示物质体系的个别质点除了具有位置的坐标以外,还有动量的坐标。动量根本不是空间,这是很显然的。又如,色度学中的所谓“颜色空间”,是把每种基本的颜色当作这种“空间”的一个“维”,有多少种基本颜色就可以有多少“维”,并用这样的“多维空间”来表示被考察的客体的色调。

很显然,颜色根本不是空间,颜色的“维”数同空间的维数完全是两回事。

因此,“多维空间”的概念只具有比喻或摸拟的性质,它并不表示现实的空间是多于三维的。

大家都知道,当我们用一定长度的线段(加上代表方向的箭头)来表示一定大小和一定方向的力的时候,并不是说力果真就是一个线段。同样,当自然科学用“空间”来表示动量、 颜色等等的时候,也决不是说动量、颜色等等果真就是空间。唯心论者的这个“论据”,完全是文字游戏,是经不起驳斥的。

以上,我们从各个方面阐述了空间和时间的范畴,现在总起来说几句:三维的空间和一维的时间是运动着的物质的存在形式。空间和时间的物理特性和几何特性是随着物质运动的情况而变化的,人们关于空间和时间的特性的概念也是随着认识的发展而变化的;但是空间和时间的客观实在性却是永远没有变化的。任何特定的空间和时间都是有限的;但是由无穷多的特定空间和时间所组成的整个宇宙的空间和时间却是无限的。

特定的空间和时间之间被它们各自的特点分割开来,因而是非连续的;但是非连续的空间和时间又被它们所共有的一般特性联结起来,因而又是连续的。这里所说的不变性、无限性和连续性都是无条件的,这是空间和时间的绝对性;这里所说的可变性、有限性和非连续性都是有条件的,这是空间和时间的相对性。空间和时间的绝对性和相对性是互相依存的,绝对性即寓于相对性之中。这就是唯物辩证法的时空观。

总括以上三节的内容,我们可以把物质、运动、时间、空间四个范畴联系起来,得出如下的结论:物质是运动于空间和时间之中的、离开人们的意识而独立又能为意识所反映的客观实在。