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絕對空間是“沒有任何物理功能的純場所”

 更新時間:2016-08-23 21:49

  絕對空間與相對空間的本質區別是什么?

  長期以來物理學一直存在著這樣的一個爭議:空間到底是絕對的還是相對的?根據牛頓理論,空間是絕對的,根據愛因斯坦理論空間是相對的。那么,這兩個理論哪個才是正確的呢?它們似乎都正確又都不正確。二者始終沒有統一起來。不能統一起來的關鍵問題是這兩種空間在本質上存在著不同。

  首先,二者關于“空間”的定義是一致的;疽馑季褪“宇宙中任何可以容納實體物質的地方都可以被叫做空間”。“空間就是可以容納實體物質的場所”。當然,如果那個場所比它所容納的實體物質的尺寸更大,物體就可以在其中運動。所以,空間的基本概念就是“容納物體存在與運動的場所”。在這一點上,“絕對空間”和“相對空間”是一致的。

  那么,絕對空間與相對空間的本質區別是什么呢?其實,“絕對空間”所指的是一個“沒有任何物理功能的純場所”。這個空間除了是一個物體存在和運動的場所之外沒有任何其他物理意義。而“相對空間”則不同。“相對空間”指的是一個“具有物理功能的‘場空間’”。我們知道,“場”是物理學中經常涉及到的一個物理存在。什么是場?簡單地說,物理的“場”就是“具有物理功能的空間”。從這個簡單的定義上就可以看出,物理場除了具有與絕對空間同樣的“場所”意義以外,它比絕對空間多了“物理功能”。

  所以說,“相對空間”實際上就是“物理場”。既然是場就一定有場源。而場源一定都是實體物質。每個實體物質都具有一個獨立的質心。質心與質心是永遠都不可能重疊在同一個空間點上的。這就導致了相對性的出現。A物體的質心僅僅是A物體的質心,相對于B物體而言就不是質心了。同樣道理,如果A物體所產生出來的場是“場a”,B物體產生出來的場是“場b”。把這兩個物體同時放在一起,就可以說A物體處于場b之中,B物體處于場a之中。每個場都是相對獨立的。但是,在沒有從“場”這個本質上對上述這類現象做出分析的情況下,人們就很容易會用“空間”的概念去代替“場”。估計愛因斯坦就是這樣。于是就出現了“相對空間”這樣的概念。單純從“場所”這個立場出發,不涉及到物理功能的話,把“場”當成空間是可以的。但是,一旦涉及到物理功能,把場當成一個相對空間就很容易造成混亂。所以,我反對把“場”叫做“相對空間”。而應該明確地把它叫做“場”。只有這樣才不會導致混亂?臻g就是空間。如果把一個“場所”叫做空間的話,那個空間就應該是沒有物理功能的。如果那個“空間”是有物理功能的,它就應該被叫做“場”,而不再是“空間”。否則,若是每個人都按自己的想法去用移花接木式的方法隨意亂造概念,物理學的天下是不可能不大亂的。因此,以后還是不要再繼續使用“相對空間”這樣的概念了。真正的空間不可能是相對的。

  其實,歷史上類似的情況也發生過?梢越梃b。

  關于自由落體運動的問題,亞里士多德認為“物體越重下落速度越快”。伽利略則認為,物體的重量與自由下落速度無關。這兩個理論之間的不同是“空氣”造成的。因為空氣對下落物體來說也是具有物理功能的。   對比“空間理論”與“自由落體理論”,我們可以發現,亞里士多德的理論與相對空間理論是屬于同一類的,都涉及到了某種物理功能的參與。從這一點上說,現代人完全可以把亞里士多德的理論叫做“自由落體運動相對論”。因為那個理論是相對于空氣的存在而形成的。并且,在空氣存在的環境下可以證明它是正確的。而伽利略的理論則與絕對空間理論是屬于同一類的。是“理想化”了的理論。也就是排除了所有影響因素之后形成的理論。

  然而,在現實世界中,“理想化”的實驗是不可行的。在亞里士多德時代根本就沒有真空環境可以做落體實驗。伽利略的實驗也是忽略了地球自轉等影響因素的近似實驗。理想化的結果都是純理論的。但是,這種對純理論的研究并不是沒有意義的。相反,意義非常重大。它可以讓人們從本質上看清一個事件的來龍去脈。

  絕對空間也是如此。它只能是一個以理論形式存在的理想空間。我們在現實世界中根本就見不到絕對空間的影子。宇宙中的所有空間都早已被“場”充滿。但是,如果不知道理想的絕對空間是什么,就不可能形成正確的科學理論。也就不能正確認識清楚“相對空間”的本質。

  所以,科學研究總是把一個復雜事件分拆成復數個單一組件進行研究。這樣就可以把復雜變簡單了。從這一點上來看,我們還是應該堅持絕對空間的世界觀。對那些所謂“相對空間”的物理現象則是應該從“場”的技術上去進行分析和解決。否則,用“空間是相對的”這種世界觀只會把事情搞得越來越復雜和難解。至于現實中的那個與“相對空間”對應的“場”到底是什么,才是物理學家需要關注和仔細研究的問題。

絕對空間是否真實存在?該如何去證實?如果宇宙中的所有物質都瞬間消失,空間是否還會存在?艾薩克·牛頓的答案是肯定的。在牛頓的眼中,空間就像《星際迷航》里的全息甲板——一個三維的虛擬現實網絡,上面投射有模擬的人和物。正如牛頓在其《原理》中所寫:“絕對空間,就其本性而言,與外界任何事物無關,而且永遠是相同的和不動的。”

這一理論在日常生活中頗具說服力。我向東走,你向西走,但郵局仍在原地不動:參照系保持不變。但與牛頓同時代的德國數學家和哲學家萊布尼茨不相信絕對空間這個觀點,認為如果組成宇宙的眾多物體都消失的話,空間就不再具有任何意義。事實上,如果將太空作為觀察對象,萊布尼茨的理論會更站得住腳,因為在太空中,你能注意到的只有你和太陽的距離,以及彼此間相對運動的眾多行星。萊布尼茨認為唯一合理的解釋是,空間是“相對的”:空間只是你與其他物體間不斷變化的距離以及其他物體彼此間的距離,并非“絕對現實”。

絕對空間是“沒有任何物理功能的純場所”

這與牛頓的看法恰恰相反。絕對空間的影響非常容易觀察,牛頓也通過旋轉水桶實驗對其進行了證明。實驗聽上去很簡單,但它引發了時至今日仍未停止的關于空間、時間、運動、加速度和力量的爭論。

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