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七、近代科学空间观的建立
若是离开容器、物体等具体内容去泛谈空间,再过两万年也探索不出个究竟,人类的空间观念一开始就是与自己所生活的宇宙相关联的。从史前时期的埃及到欧洲的文艺复兴,中国盖天说、宣夜说与托勒密地心说一直是人类观念中的宇宙空间。这个空间的范围就在人的头顶上,其半径不超过20亿千米。尽管人们能想到更加遥远的天区,但那些天区已经是神与上帝才认识的空间,是人类的一种文学遐想。
1543年,波兰神父哥白尼的《天体运行论》发表,空间坐标发生了第一次位移,宇宙空间的中心从地球移向了太阳,人类观念中的空间范围开始向一光年远的外部延伸。1600年,意大利的布鲁诺在罗马鲜花广场接受了火刑,可被他生前移走的空间坐标原点已经稳稳地落入了银河系深处,人类观念中的空间半径已经在向十万光年延伸。
17世纪,伽利略做了个望远镜,想看看外面的世界。他第一次看到美丽的月亮女神曾患过“天花”(喻月面陨石坑),遥远的木星在拖儿带女(指木星卫星),银河外部到处是密密麻麻的星点与亮云,人类观念中的空间范围已经无法丈量,宇宙大罐的罐壁远不可测,宇宙空间的坐标原点消失在黑暗无际的远空。
1686年,牛顿《自然哲学的数学原理》出版,空间第一次被完整地纳入科学研究的领域,空间从哲学、几何学走进了物理学。“绝对空间,就其本性而言,是与外界任何事物无关,且永远是相同的和不动的。相对空间是绝对空间的可动部分或者量度。我们的感官通过绝对空间对其他物体的位置而确定了它,并且通常把它当作不动的空间看待。如相对于地球而言的地下、大气或天体等空间,都是这样来确定的”,“在恒星所在的遥远地方,或者也许在它们之外更遥远的地方,可能有某种绝对静止的物体存在。”
牛顿的绝对空间概念包含以下三层含义:一、科学地归纳了人类对空间的直观认识,它相当于老子的橐、尸子的宇、墨子的兼、庄子的六合、柏拉图的场所、亚里士多德的地位。牛顿的相对空间从几何与物理上指明了具体事物的空间位移,相当于墨子的体、亚里士多德的内容物。把绝对空间与相对空间分离开来,则相当于墨子的体分于兼和亚里士多德的场所定义Ⅳ。绝对空间作为兼和场所而言,它为体和容积提供了一种背景空间,使体和容积能表现出自己的体积与容量,并表现出自己的运动与速度。如果没有这种绝对空间作为背景,几何学与物理学都没有办法去具体讨论物体的空间量度与运动,故绝对空间概念的提出,是物理学真正从哲学中分离出来的标志之一。也就是说,不把体从兼中分离出来,不以绝对空间作为背景,就没有办法讨论物理学与宇宙学问题。
二、牛顿认为绝对空间永远是相同的,犹如一张空间大幕,不会随时间与区域的改变而不同;而相对空间是由不同的物体与容积(包含无特殊边界的观念容积)构成的,绝对空间与相对空间的关系,有如无边的银幕与影像的关系,银幕是恒定、相同、空白的,影像是变化、丰富、多彩的。
三、牛顿绝对空间是不动的、静止的,相对空间是运动的。我们已经注意到,一批相对论者全力攻击牛顿绝对空间的这第三层含义,认为宇宙间不可能存在一种绝对静止的物体,因而无法以它为参照坐标来确定一块绝对不动的空间大幕。
其实,牛顿只是设想远处有这样一种绝对静止的物体,并没有具体说这个物体是什么。当他把地球空间作为绝对空间时,显然是以地球为绝对静止坐标的,牛顿使用“通常把它当作不动的空间看待”的语句,就是在表明这种设定与设想。如果牛顿不把地球当作绝对静止坐标,那么我们根本无法讨论火车、飞机、导弹的运动。如果我们把这个绝对静止的坐标换成宇宙核,把宇宙核当成牛顿所猜想的那个绝对静止的物体,我们就可把宇宙核作为坐标原点,把宇宙空间看成是一个绝对空间,一切可观测星体的运动都可以以绝对宇宙空间为背景。可见,牛顿关于绝对空间不动的表述是非常正确和必要的,这个不动是以人们所选定的天体(地球、太阳、银心、宇宙核)为参照标物而确定的,它本身是物理学研究的内在要求。如果背景空间自己乱动一气,那么物理学就没有办法研究清楚任何物理运动或天体运动。
事实上,相对与绝对的关系本身是不能分离的,绝对存在于相对之中,宇宙核既是绝对静止物标,也是相对静止(相对运动)物标,我们不能希望在无限大的空间中找一个有限绝对静止物。但这不意味着宇宙中只有相对,没有绝对,没有绝对静止,相对运动也就同时消失了。如真像相对论者那样否定绝对空间,把相对空间绝对化,最后只能搞得空间大乱,物理学也就难逃被彻底葬送的命运。
牛顿的绝对空间与相对空间是同一种空间的两种不同特性,即空间既有相对的一面,又有绝对的一面。说它相对,是指它相对于物体、容器等具体空间形态而言的,说它绝对,是指它本身具有客观性、广延性。如果空间的广延性不是客观存在的,那么物体、容器等相对空间就没有表现自身形态的可能。因此,捍卫牛顿科学的空间观,不仅是在捍卫物理学理论的基本概念,也是在捍卫人类的正常理智。
1543年,波兰神父哥白尼的《天体运行论》发表,空间坐标发生了第一次位移,宇宙空间的中心从地球移向了太阳,人类观念中的空间范围开始向一光年远的外部延伸。1600年,意大利的布鲁诺在罗马鲜花广场接受了火刑,可被他生前移走的空间坐标原点已经稳稳地落入了银河系深处,人类观念中的空间半径已经在向十万光年延伸。
17世纪,伽利略做了个望远镜,想看看外面的世界。他第一次看到美丽的月亮女神曾患过“天花”(喻月面陨石坑),遥远的木星在拖儿带女(指木星卫星),银河外部到处是密密麻麻的星点与亮云,人类观念中的空间范围已经无法丈量,宇宙大罐的罐壁远不可测,宇宙空间的坐标原点消失在黑暗无际的远空。
1686年,牛顿《自然哲学的数学原理》出版,空间第一次被完整地纳入科学研究的领域,空间从哲学、几何学走进了物理学。“绝对空间,就其本性而言,是与外界任何事物无关,且永远是相同的和不动的。相对空间是绝对空间的可动部分或者量度。我们的感官通过绝对空间对其他物体的位置而确定了它,并且通常把它当作不动的空间看待。如相对于地球而言的地下、大气或天体等空间,都是这样来确定的”,“在恒星所在的遥远地方,或者也许在它们之外更遥远的地方,可能有某种绝对静止的物体存在。”
牛顿的绝对空间概念包含以下三层含义:一、科学地归纳了人类对空间的直观认识,它相当于老子的橐、尸子的宇、墨子的兼、庄子的六合、柏拉图的场所、亚里士多德的地位。牛顿的相对空间从几何与物理上指明了具体事物的空间位移,相当于墨子的体、亚里士多德的内容物。把绝对空间与相对空间分离开来,则相当于墨子的体分于兼和亚里士多德的场所定义Ⅳ。绝对空间作为兼和场所而言,它为体和容积提供了一种背景空间,使体和容积能表现出自己的体积与容量,并表现出自己的运动与速度。如果没有这种绝对空间作为背景,几何学与物理学都没有办法去具体讨论物体的空间量度与运动,故绝对空间概念的提出,是物理学真正从哲学中分离出来的标志之一。也就是说,不把体从兼中分离出来,不以绝对空间作为背景,就没有办法讨论物理学与宇宙学问题。
二、牛顿认为绝对空间永远是相同的,犹如一张空间大幕,不会随时间与区域的改变而不同;而相对空间是由不同的物体与容积(包含无特殊边界的观念容积)构成的,绝对空间与相对空间的关系,有如无边的银幕与影像的关系,银幕是恒定、相同、空白的,影像是变化、丰富、多彩的。
三、牛顿绝对空间是不动的、静止的,相对空间是运动的。我们已经注意到,一批相对论者全力攻击牛顿绝对空间的这第三层含义,认为宇宙间不可能存在一种绝对静止的物体,因而无法以它为参照坐标来确定一块绝对不动的空间大幕。
其实,牛顿只是设想远处有这样一种绝对静止的物体,并没有具体说这个物体是什么。当他把地球空间作为绝对空间时,显然是以地球为绝对静止坐标的,牛顿使用“通常把它当作不动的空间看待”的语句,就是在表明这种设定与设想。如果牛顿不把地球当作绝对静止坐标,那么我们根本无法讨论火车、飞机、导弹的运动。如果我们把这个绝对静止的坐标换成宇宙核,把宇宙核当成牛顿所猜想的那个绝对静止的物体,我们就可把宇宙核作为坐标原点,把宇宙空间看成是一个绝对空间,一切可观测星体的运动都可以以绝对宇宙空间为背景。可见,牛顿关于绝对空间不动的表述是非常正确和必要的,这个不动是以人们所选定的天体(地球、太阳、银心、宇宙核)为参照标物而确定的,它本身是物理学研究的内在要求。如果背景空间自己乱动一气,那么物理学就没有办法研究清楚任何物理运动或天体运动。
事实上,相对与绝对的关系本身是不能分离的,绝对存在于相对之中,宇宙核既是绝对静止物标,也是相对静止(相对运动)物标,我们不能希望在无限大的空间中找一个有限绝对静止物。但这不意味着宇宙中只有相对,没有绝对,没有绝对静止,相对运动也就同时消失了。如真像相对论者那样否定绝对空间,把相对空间绝对化,最后只能搞得空间大乱,物理学也就难逃被彻底葬送的命运。
牛顿的绝对空间与相对空间是同一种空间的两种不同特性,即空间既有相对的一面,又有绝对的一面。说它相对,是指它相对于物体、容器等具体空间形态而言的,说它绝对,是指它本身具有客观性、广延性。如果空间的广延性不是客观存在的,那么物体、容器等相对空间就没有表现自身形态的可能。因此,捍卫牛顿科学的空间观,不仅是在捍卫物理学理论的基本概念,也是在捍卫人类的正常理智。