空間與時間
正文
物質固有的存在形式。空間是物質客體的廣延性和並存的秩序；時間是物質客體的持續性和接續的秩序。空間、時間與物質不可分離，空間與時間也不可分離。空間知覺和時間知覺在人類早期就已形成。人們在改造客觀世界的過程中，必然要感知到各種物質客體的大小、形狀、場所、方向、距離、排列次序等等，也感知到各種事件發生的先後、遲速、久暫等等，離開空間和時間的知覺就不可能感知物質客體及其運動，無從進行任何有目的的活動。但是人類早期的時空知覺是與對物體及其運動的知覺糾葛在一起的。隨著抽象思維能力的提高，人們才逐步形成空間和時間的觀念，形成標誌這兩種觀念的概念或範疇，並發展到對空間和時間的特性作獨立的考察，形成種種關於空間和時間的理論和學說。時空觀的歷史發展表征著人類對空間時間認識的逐步深化。
古代的時空觀 以直觀經驗和思辨為基礎，具有樸素的特點。據《尸子》一書的記載，中國戰國時期就提出了“上下四方曰宇，往古來今曰宙”的命題，這裡的“宇”和 “宙” 就是空間和時間的概念。後期墨家在《經上》和《經說上、下》中提出：“宇，彌異所也”，“宇，蒙東西南北”；“久，彌異時也”,“久,合古今旦莫”。這裡的“宇”是指一切具體場所的總和，“久”是指一切具體時刻的總和，這是當時的空間和時間概念。後期墨家還認識到空間時間與具體實物運動的一定聯繫以及空間與時間的一定聯繫，指出：“遠近，修也；先後，久也。民行修必以久也”；還猜測到空間時間都是有限和無限的統一，指出：“窮，域不容尺，有窮；莫不容尺，無窮”，“久，有窮，無窮”。這種時空觀把空間時間與物質、運動聯繫起來理解並把它們的不可分離性作為不言而喻的前提，實質上是正確的。但它還不能從特殊的可感知的實物中抽象出一般的時空概念。在西方，古希臘的德謨克利特最早提出有獨立意義的空間概念──虛空，認為萬物的始基是原子與虛空；原子是不可再分的最小的物質微粒,虛空是原子運動的場所;虛空雖然是不同於原子(“存在”)的“非存在”，但“非存在”不等於“不存在”，“並不比實體不實在”。原子和虛空都是無限的，因而空間也不是“創造”出來的。這種把空間作為“容納”物質的獨立實在的觀點，後來被人們稱為“實體論”的時空觀。這種時空觀為伊壁鳩魯、盧克萊修所繼承，並成為近代機械唯物主義時空觀的先驅。亞里士多德反對虛空說，認為不存在無物質的空虛的空間，只有充滿著物質的“充實的空間”。空間不是個別物體的廣延性，而是某物體與包含著它的另一些物體之間的關係。因此，“充實的空間裡面能夠有變化”，而“空虛其實倒會把運動取消”。至於時間，則是“按照先後得出的運動的數目”，同運動一樣不生不滅。但是，他又斷言空間是有限的；在說明時間是可以計算的“數目”時，認為只有“靈魂”才能計數，因而時間的存在依賴於“靈魂”。亞里士多德的時空觀把時空看作關係而不看作實體，所以後來被人們稱為“關係論”的時空觀。這種時空觀在近代的G.W.萊布尼茨等人的學說中得到繼承和發展，對現代的時空觀也有重大影響。
近代的時空觀 以實驗科學為基礎，抽象的程度高於古代的時空觀，在細節上也比古代的時空觀精確得多，但帶有早期實驗科學的形上學的局限性。N.哥白尼的擁護者G.布魯諾反對亞里士多德的時空觀，繼承和發展了德謨克利特的虛空說。G.伽利略進一步把時空看作物體運動的不變的框架，建立了運動相對性的原理（即在諸慣性系中物理定律等效）和落體定律。I.牛頓在前人的基礎上系統地論述了“絕對空間”和“絕對時間”的概念,他說：“絕對的空間,就其本性而言，是與外界任何事物無關而永遠是相同的和不動的”；“絕對的、真正的和數學的時間自身在流逝著，而且由於其本性而在均勻地、與任何其他外界事物無關地流逝著，它又可以名之為‘延續性’”。按照這種時空觀，空間時間是不依賴於任何物質系統而獨立存在的實體，是物質的“容器”和表演物理事件的“舞台”；空間和時間本身是絕對均勻、處處同一，沒有任何差別的。在這種機械唯物主義的時空觀的基礎上，牛頓成功地建立了經典力學的龐大體系。萊布尼茨反對牛頓的時空觀，從客觀唯心主義的“單子論”出發，繼承和發展了亞里士多德的時空觀。他認為空間是事物並存的秩序，時間是事物接續的秩序，空間和時間都是事物之間的關係，是純粹相對的東西，而不是獨立存在的實體。牛頓的“實體論”和萊布尼茨的“關係論”展開了激烈的爭論。I.康德則根本反對把空間時間理解為事物或事物的規定性。他認為空間時間不屬於“自在之物”,不在我們之外,而是我們感知“自在之物”對我們的作用時的主觀形式，這兩種主觀形式既不依賴於外物，也不依賴於具體經驗，是我們生而具有的，即所謂“純粹直觀”或“先天直觀形式”。這是唯心主義先驗論的時空觀。G.W.F.黑格爾承認空間和時間是事物自身的規定性,主張空間是充滿物質的,物質本身也是具有時間性的。他深刻地指出：“人們決不能指出任何空間是獨立不依地存在的空間,相反地,空間總是充實的空間，決不能和充實於其中的東西分離開”；“時間並不象一個容器”，“事物本身就是時間性的東西”。他還指出：“空間和時間都屬於運動”，運動是“空間和時間的直接的統一”。但是黑格爾的這些論斷都從屬於他的客觀唯心主義體系。他所謂的物質、自然界都不過是“絕對精神”的“外化”，因而空間和時間也不過是“外在化的觀念的抽象規定”。而且，按照他的說法，“絕對精神”在掙脫了自然界的桎梏，發展到了歷史階段後，自然界就成了死的軀殼，只能在空間上展示自己的多樣性，在時間上不能有任何發展。這種牽強附會的臆造違反科學揭示的基本事實，也與他本人的時空觀中的合理成分相矛盾。
辯證唯物主義的時空觀 古代和近代的各種有代表性的時空觀都從一定的側面推動著時空觀的深化。但是，由於歷史的局限，它們都通過不同的途徑陷入了唯心主義和形上學,不能全面正確地把握時空的本質,並被哲學和科學的發展所揚棄。19世紀40年代產生的辯證唯物主義批判地吸取了以往各種時空觀中的合理因素，克服了它們的唯心主義和形上學的謬誤，從原則上正確地闡明了空間時間和物質運動的關係，從而創立了科學的時空觀。它不斷地為科學成果所證實，並在吸取科學成果和戰勝現代唯心主義和形上學時空觀的過程中不斷地深刻化、精確化、完善化。辯證唯物主義時空觀的最基本的內容在於肯定時空與物質運動的不可分離性、時空的客觀性和時空的無限性。
空間和時間與物質運動的不可分離性 辯證唯物主義認為空間和時間是物質自身固有的存在形式，離開空間時間的物質和離開物質的空間時間都是不可能的。
物質不可能離開空間和時間。任何形態的物質客體都具有一定的廣延性和持續性，這種廣延性和持續性也就是空間和時間。古希臘的巴門尼德認為作為世界本體的“存在”沒有過去也沒有將來；黑格爾認為自然界在時間上沒有發展；E.杜林宣稱自然界一切前後相繼的多樣化現象都必然淵源於某種“自身等同的狀態”，這種“狀態”是不經歷時間的。這些都是荒誕的虛構。牛頓在解釋引力的傳遞時假定了“超距作用”，等於承認了某種物質的運動可以不經歷時間。對這一點牛頓本人也感到不安，僅僅由於經典力學體系的需要才容忍了這個假定。現代量子力學揭示了微觀粒子的“測不準關係”後，有人又以不能同時測定微觀粒子的位置和動量為理由，得出微觀粒子不具有時空形式的錯誤結論。實際上，微觀領域中的某些特異規律的存在只表明了處在不同運動狀態中的物質客體具有不同的時空形式，並不意味著物質客體可以根本不具有任何時空形式。任何領域中的物質客體只要“存在”，就不可能沒有任何廣延性和持續性。幾何學或數學上的沒有大小的點、沒有寬度的線、沒有厚度的面、沒有持續性的瞬間等等，只是思維對現實的抽象，並不是現實本身。現代科學表明，從宇宙天體到微觀粒子，從實物到場，無不具有廣延性和持續性。即使直徑小到只有10-13厘米的微觀粒子和壽命短到只有10-23秒的某些共振態粒子，也不能不具有空間和時間的形式，任何能量或信息的傳遞都不能超越空間和時間。空間和時間之外的物質是不可能有的。
空間和時間也不能離開物質。“物質的這兩種存在形式離開了物質,當然都是無,都只是在我們頭腦中存在的空洞的觀念、抽象”（《馬克思恩格斯選集》第 3卷，第91頁）。有些形上學唯物主義者把時空理解為與物質並存、 可以脫離物質而獨立存在的實體， 即承認有“空無一物”的空間和“空無一事”的時間，這是錯誤的。牛頓的“絕對空間”和“絕對時間”是這種觀點的典型代表。這種“實體論”的觀點在相對論出現以前所以長期統治著科學界，主要根源在於：①這種觀點符合人們日常生活中的樸素經驗。在機械論的物質觀還統治著人們的頭腦時，人們只把具有靜止質量的實物看成物質，很容易構想“空無一物”的空間，也很容易構想這種空間所經歷的時間是“空無一事”的時間。例如人們很容易認為箱子所包圍的空間及其經歷的時間與箱子裡的“物件”沒有不可分離的聯繫，即使把“物件”全部搬走，也不會影響“空處”的存在和時間的流逝。②當時科學實踐還沒有進入高速現象和微觀世界的領域。而在低速巨觀領域內，時空隨物質狀態的變化而發生的變化極其微小，因而經典力學的定律與現實的誤差也極其微小，完全不影響其實際套用上的巨大成功，這種成功似乎印證了作為經典力學前提的絕對時空觀的正確。因此，儘管亞里士多德和R.笛卡爾早就斷言不可能有空無一物的空間和空無一事的時間，萊布尼茨和黑格爾又為反對絕對時空觀作了許多論證，但都不能動搖它。場的發現本來應該是對絕對時空觀的衝擊，但由於機械物質觀的桎梏，科學家們仍然認為場不能離開有靜止質量的實物質作為它的載體，並不把場本身看作獨立的物理實在，所以也就未打破機械唯物主義的絕對時空觀。辯證唯物主義在19世紀中期就指出了絕對時空觀的謬誤，論證了不可能有脫離物質的空間和時間。現代科學的發展愈來愈令人信服地證實了辯證唯物主義論斷的正確性。
3 世紀產生的歐幾里得幾何學曾經在很長的時期里被公認為唯一可能的幾何學。經典力學的空間觀念完全是歐幾里得式的，空間的特性被認為當然如此，到處如此,不能構想還存在著具有別的特性的空間。但是,19世紀30年代俄國數學家Н.И.羅巴切夫斯基採取了一條與歐幾里得幾何學的第五條公理（即過已知直線外一點必能且只能作一條直線與已知直線平行）相反的命題（過已知直線外一點至少可以作兩條直線與已知直線平行）作為前提，成功地建立了另一個演繹系統，即雙曲幾何學。19世紀50年代德國數學家G.F.B.黎曼又採取了與以上兩者都相反的命題（即過已知直線外一點不可能作出直線與已知直線平行）作為前提，又同樣成功地建立了第三個演繹系統，即橢圓幾何學（見非歐幾里得幾何）。這三種幾何學的許多命題是不相容的。例如三角形的三內角之和在歐氏幾何中等於兩直角，在羅氏幾何中小於兩直角，在黎氏幾何中則大於兩直角。這一事實的物理意義在當時雖然還不清楚,但是隨後科學的發展表明,這三種幾何學都是空間幾何特性的反映。歐氏幾何反映的是地面狹小範圍內的空間特性，羅氏幾何反映的是廣大宇宙空間的特性，黎氏幾何反映的是非固態物質空間的特性。這就有力地表明了空間並不是象經典力學所理解的那樣與物質無關、與外界任何情況無關的獨立實在，它的特性是隨物質狀態的變化而變化的。
給分離時空與物質的錯誤觀點以決定性衝擊的是20世紀初期產生的相對論。A.愛因斯坦從相對性原理（即諸慣性系中一切物理定律等效）和光的傳播定律（即光在真空中的速度為恆值，與光源的運動無關）出發，首先建立了狹義相對論的理論體系，打破了經典力學的框架，揭示了時空的量度與物體的相對運動的依賴關係。它證明了在一個慣性系中同時而異地的事件在另一個慣性系中不同時，在一個慣性系中同地而異時的事件在另一個慣性系中不同地。當物件對一定的參考系作接近光速的運動時，從這一參考系就會測得該物體沿運動方向的空間縮短，物體內部過程的時間變慢。空間和時間表現為四維的空-時連續區。 這是對經典力學把空間時間的量度看成絕對不變的觀點的有力否定。但是，在狹義相對論中，空-時連續區還被看作實物和場的載體,即看作物理實在的獨立部分，即使構想把實物和場從整個宇宙“移走”了，空-時連續區也仍然存在,因而還沒有證明空間時間不能離開物質。隨後愛因斯坦把狹義相對論原理推廣於引力場的研究，建立了廣義相對論，進一步證明了空間以及與它聯繫著的時間的性質依賴於物質的狀態。實物的分布愈密，引力場愈強，空間的“曲率”愈大。他總結說：“空間 -時間未必能看作是可以脫離物質世界的真實客體而獨立存在的東西。並不是物體存在於空間中，而是這些物體具有空間廣延性。這樣看來，關於‘一無所有的空間’的概念就失去了意義”（《狹義與廣義相對論淺說》第15版說明）。這是用自然科學的成果有力地證明辯證唯物主義關於時空與物質不可分離的哲學原理。
空間和時間的客觀性 辯證唯物主義確認空間和時間是物質固有的存在形式，因而也確認空間和時間的客觀性，反對以各種形式出現的否定時空客觀性的錯誤觀點。
主觀唯心主義直接否定時空的客觀性，把時空說成人的意識的產物。除了康德的唯心主義的先驗論把時空說成與“自在之物”無關的“先天直觀形式”之外，G.巴克萊和D.休謨的唯心主義的經驗論又從另一種角度否認時空的客觀性。巴克萊反對J.洛克關於“第一性的質和第二性的質”的區分，認為被洛克斷言為物體本身具有的廣延、形相、堅、重、運動、靜止等第一性質，同顏色、聲音、滋味、氣味等第二性質一樣，也是心靈中的感覺。他以物體從不同的距離看來有不同的大小為理由，證明物體的廣袤不存在於物體以內，而僅僅是主觀自生的感覺經驗。休謨認為除了知覺、印象和觀念以外沒有任何東西可以存在於心中，因而空間和時間也只是印象和觀念。客觀唯心主義一般不直接否認時空的客觀性，但它所說的“客觀”僅僅是指不依賴於人的意識而言的，是從所謂超人類的“客觀”的精神實體，從萬物的本原這一根本論斷出發的，而“客觀”的精神實體實際上不過是被神化為世界創造主的人類意識，所以歸根結柢還是把時空看成意識的產物，否定時空的客觀性。
形上學唯物主義力圖肯定時空的客觀性。例如牛頓的絕對時空觀把時空理解為意識之外的客觀實在。但是，由於他把時空理解為與物質並列的存在，就使堅持時空客觀性失去了依據。這種不以物質為內容的時空不可能具有客觀性，因為按照這種觀點，完全有理由構想把全宇宙的物質“搬走”之後而空間時間還能繼續存在，這樣的空間和時間當然只能是神的別名。這種時空觀最後還是陷入了唯心主義。
否認時空客觀性的錯誤觀點有其認識論根源：①要形成時空的概念，就不能不在思維中把時空的物質內容作為不相干的東西暫時撇開。進行這種抽象活動時如果忘記了思維中的抽象並不等於現實的存在，就可能誤認為現實的時空也沒有物質內容。②相對論和量子力學產生以前，人們關於時空特性的觀念長期沒有變化，而同一時期人們對物質特性的認識卻有明顯的進展，這就有可能使人們誤認為時空是某種永恆不變的主觀形式。③相對論和量子力學產生以後，長期沒有變化的時空觀念突然發生了“崩潰”性的變革，這又使人有可能誤認為時空是人們主觀經驗的產物。把時空的觀念與現實的時空混為一談，是通過這樣那樣的途徑走上否認時空客觀性道路的緣由。辯證唯物主義指出，時空的觀念是現實的時空在人們頭腦中的反映，是主觀的東西；而現實的時空則是物質固有的存在形式，是客觀的東西。時空觀念無論長期不變或者急遽變化，都不能推翻現實時空的客觀性。
空間和時間的無限性 辯證唯物主義從世界的物質統一性原理和時空是物質存在形式的原理出發，肯定空間和時間的無限性。物質的任何一種具體形態和相應的具體時空都是有限的，然而由各具特點的有限時空組成的整個物質世界的時空卻是無限的。這種無限性不是相同要素的迭加。時空無限性原理的實質在於確認不斷發展著的物質世界在質和量的多樣性上具有不可窮盡性。
時空無限性的原理是唯物主義世界觀不可缺少的組成部分。如果認為物質世界在空間上是有限的，就必然導致承認在物質世界“以外”還存在著沒有物質的世界的結論；如果認為物質世界在時間上是有限的，就必然導致承認物質世界有“開端”和“終結”，而在“開端”之前和“終結”之後曾經和將要存在著沒有物質的世界的結論。否認空間和時間的無限性必然陷入唯心主義。
康德在時空的有限無限問題上，提出過一個著名的“二律背反”，認為時空的有限和無限都可以得到證明。他企圖通過這個“二律背反”和另外三個“二律背反”來說明理性去認識“自在之物”就會陷入自相矛盾。為他的不可知論作論證。他的論證違反了形式邏輯中的矛盾律。辯證唯物主義肯定空間時間是有限和無限的矛盾統一，其涵義並不是同時肯定“整個”世界的空間和時間既是無限的又是有限的，而是肯定整個世界的無限時空是由各具特點的有限時空構成的，而有限時空與整個世界的無限時空之間具有對立統一的關係。
形上學唯物主義不能正確地堅持時空無限性原理，原因在於：①它脫離物質來思考時空。這種脫離物質的時空同神沒有本質區別，斷言這樣的時空“無限”並不是對物質世界的時空無限的正確反映，而是宗教神學也可以接受的觀點。②它對時空性質的理解是單調的、死板的，僅僅局限於經典力學的框架。因此，它所理解的空間無限性只是平直的歐幾里得空間在各個方向的無止境的延伸；時間的無限性只是絕對均勻的時間無終結的流逝。這種理解不符合現代科學揭示的時空性質。③它對時空無限性的理解僅僅局限於量的方面，沒有把時空結構和層次的無限多樣性和不可窮盡性包括在時空無限性的概念中。
現代宇宙學提出了各種宇宙模型。愛因斯坦在1917年根據廣義相對論曾提出過“有限”而“無界”的宇宙模型，那時他認為，相對於適當選定的坐標系，諸星的速度與光速相比可以近似地看作靜止。如果宇宙的幾何性質是“準歐幾里得的”,個別部分有不規則的彎曲,而整個宇宙的曲面與平面沒有顯著差別,是無限伸展的,那么宇宙中物質的平均密度將為零，這將導致極大的理論困難;但若宇宙中物質的平均密度不為零,那么宇宙的幾何性質就不可能是“準歐幾里得的”，而只能是“準球”的，即雖然“無界”（從球面上的任何一點向任何方向延伸都不會碰到“邊界”），但都是“有限”的（體積不是無限大）。20年代蘇聯數學家A.弗里德曼提出膨脹的宇宙假說， 隨後 E.P.哈勃又發現河外星雲的光譜線“紅移”現象後，愛因斯坦就放棄了他原來推出的宇宙模型，認為這個模型的前提即宇宙空間是靜態的觀點是不能成立的，並謹慎地指出，根據目前天文學的數據和宇宙膨脹假說還不能得出宇宙空間有限或無限的結論。
對各種宇宙模型的科學內容的評判是自然科學的任務，是依靠科學實踐的發展才能解決的問題。辯證唯物主義根據宇宙發展的最一般規律認為：①一切宇宙模型所論及的都只是一定階段人類觀察所及的宇宙，對這一部分宇宙使用“體積”、“年齡”等等術語並不是原則上不可容許的。②提出這些模型所依據的理論都只是相對真理，必然會被更普遍更深刻的理論所揚棄，以這種具有歷史局限性的理論為依據而導出的結論也必然具有歷史的局限性。③這些模型所依據的經驗數據不可能十分全面，尚未觀察到的現象必然大量存在，由此導出的結論不可能沒有片面性。④時空無限性的概念包括著時空結構和層次的不可窮盡性。因此，由任何宇宙模型導出整個宇宙時空有限的哲學結論都是錯誤的。
唯物主義和唯心主義在時空問題上的分歧，不在於對時空的物理特性或幾何特性如何說明，而在於對時空在物質與意識的關係問題中的地位如何說明。唯物主義者和唯心主義者對時空的物理特性或幾何特性的理解這一自然科學問題完全可能沒有分歧，但是，當對時空的解釋涉及物質與意識的關係這一哲學基本問題時就有根本分歧了。
辯證唯物主義的時空理論是從物質與意識關係的角度考慮時空的哲學理論，不是以探索時空物理特性或幾何特性為任務的自然科學理論，它並不對關於時空特性的自然科學理論的具體是非作出結論。但是辯證唯物主義密切注視並充分研究自然科學在時空特性研究方面的新進展、新成就，從哲學的角度給予正確的解釋，反對一切唯心主義和形上學的曲解，並從中吸取理論營養，使自己更加完善。
參考書目
恩格斯：《反杜林論》第一編，見《馬克思恩格斯選集》第3卷，人民出版社，北京，1972。
列寧：《唯物主義與經驗批判主義》第三章，見《列寧選集》第2卷，人民出版社，北京，1972。
A.愛因斯坦、L.英費爾德著，周肇威譯：《物理學的進化》，上海科學技術出版社，1962。
A.愛因斯坦著,楊潤殷譯:《狹義與廣義相對論淺說》，上海科學技術出版社，1964。
