山、海、遙遠(yuǎn)的恒星。
所有這一切都存在于空間中,如我們一樣。我們的身體會(huì)占有一定的空間,當(dāng)我們?cè)诼飞闲凶邥r(shí),我們?cè)诳臻g中穿行。
但是什么是空間?甚至說(shuō)它真的是一個(gè)實(shí)際的物理實(shí)體嗎?
早在1717年,就有人圍繞這個(gè)問(wèn)題展開(kāi)了一場(chǎng)爭(zhēng)論。 300年后的今天,爭(zhēng)論仍在繼續(xù)。
你或許會(huì)認(rèn)為物理學(xué)家已經(jīng)解決了“空間”問(wèn)題。
數(shù)學(xué)家赫爾曼·閔可夫斯基和物理學(xué)家阿爾伯特·愛(ài)因斯坦等人教導(dǎo)我們,將空間和時(shí)間看做為一個(gè)統(tǒng)一的連續(xù)體,有助于我們進(jìn)一步了解如星體一類(lèi)的大尺度宏觀物體和如原子般的小尺度微觀物體的運(yùn)動(dòng)。
盡管如此,我們還是沒(méi)能解決“空間是什么”的問(wèn)題。如果將宇宙中所有的物質(zhì)都吸出去,那么空間還會(huì)存在嗎?
21世紀(jì)的物理學(xué)與兩種截然不同的空間觀念——“關(guān)系論”和“絕對(duì)論”——相容。
這兩種觀點(diǎn)都應(yīng)將它們受人歡迎的功勞歸功于安斯巴赫的卡洛琳,因?yàn)樗且幻聡?guó)出生的英國(guó)女王,酷愛(ài)哲學(xué)。
卡羅琳是一位敏銳的哲學(xué)家,18世紀(jì)初,她計(jì)劃讓她這個(gè)時(shí)代的杰出哲學(xué)互相競(jìng)爭(zhēng)。那時(shí)在歐洲大陸上,哲學(xué)家正被“唯理論”困住,往往紙上談兵。
與此同時(shí),英國(guó)的哲學(xué)家卻正在發(fā)展以觀察結(jié)果為基礎(chǔ)的科學(xué)理論,一種“經(jīng)驗(yàn)論”。他們崇拜的是如羅伯特·波義爾和艾薩克·牛頓這樣的科學(xué)家。
卡羅琳指定了兩個(gè)人,要求他們互通信件:一個(gè)是德國(guó)哲學(xué)家戈特弗里德·萊布尼茨,一位卓爾不凡的唯理論者;另一個(gè)則是牛頓的密友,英國(guó)哲學(xué)家塞繆爾·克拉克。兩人同意交換信件,并且這些信件后來(lái)在1717年被發(fā)表為一個(gè)《論文集》。
沉悶的標(biāo)題聽(tīng)起來(lái)或許并沒(méi)什么新意,但它們的價(jià)值卻是顛覆性的。這些論文里探討的核心問(wèn)題之一就是空間的本質(zhì)。
萬(wàn)物?還是虛無(wú)?
恒星之間存在空間嗎?關(guān)系論者萊布尼茨認(rèn)為空間是指事物之間的空間關(guān)系。例如澳大利亞是在新加坡“南部”,這顆樹(shù)在灌木叢“左邊三米處”左右,你站在灌木叢“后面”等等。
這意味著空間不會(huì)獨(dú)立存在于它連接的東西之外。對(duì)于萊布尼茨來(lái)說(shuō),如果物體不存在,就不可能存在空間關(guān)系,也就是說(shuō)如果我們的宇宙被毀滅,那么空間就不會(huì)存在。
相反的是,絕對(duì)論者克拉克認(rèn)為:空間是一種無(wú)處不在的所在,它是一個(gè)巨大的容器,包含宇宙中的萬(wàn)物:恒星、行星,還有我們。
是空間的存在才讓一個(gè)物體從一個(gè)地方到另一個(gè)地方的移動(dòng)變得合理,讓整個(gè)物質(zhì)宇宙通過(guò)空間移動(dòng)變得有意義。
更重要的是,克拉克認(rèn)為空間是神圣的:空間是上帝在世間的存在。
從某種程度上說(shuō),空間就是上帝。對(duì)克拉克來(lái)說(shuō),如果我們的宇宙被摧毀,空間將仍會(huì)在那。就像你不能刪除上帝一樣,你無(wú)法刪除空間。
萊布尼茨和克拉克的通信引爆了18世紀(jì)初的一波辯論。像牛頓這樣的已經(jīng)參與到辯論中的思想家,被拉入這一問(wèn)題的更深處。
牛頓認(rèn)為,空間不僅僅只是物質(zhì)物體間的關(guān)系,它是一個(gè)所有一切都與之相關(guān)的絕對(duì)實(shí)體。
這導(dǎo)致了“相對(duì)運(yùn)動(dòng)”與“絕對(duì)運(yùn)動(dòng)”間的區(qū)別,例如地球相對(duì)于其他物體——如太陽(yáng)——移動(dòng),但它相對(duì)于空間來(lái)說(shuō),它也是在絕對(duì)地運(yùn)動(dòng)。
后來(lái)加入這場(chǎng)辯論盛會(huì)的還有其他大哲學(xué)家,如伊曼努爾·康德,他就相信空間只是人類(lèi)用來(lái)理解世界的一個(gè)概念,而不是一個(gè)真正的實(shí)體。那時(shí)不是只有哲學(xué)家和物理學(xué)家才能對(duì)空間發(fā)表看法,無(wú)論是批發(fā)商還是佃農(nóng),誰(shuí)都有權(quán)各抒己見(jiàn)。
人們對(duì)克拉克認(rèn)為空間就是上帝的觀點(diǎn)特別躁動(dòng),大家問(wèn)這是否意味著我們一直繞著商定運(yùn)動(dòng)?所以說(shuō)上帝不僅是能看到所有的一切,他也無(wú)處不在?他們還也擔(dān)心一些“大事情”,例如鯨魚(yú)比一個(gè)神職人員占據(jù)的空間還要大,那是不是鯨魚(yú)比神職人員更神圣呢?山也是如此之大,那山也像上帝嗎?
20世紀(jì)偉大的哲學(xué)家伯特蘭·羅素曾經(jīng)說(shuō),我們不應(yīng)該根據(jù)大小而選擇崇拜。
他寫(xiě)道:“牛頓爵士可比河馬小多了,但我們并不會(huì)因此認(rèn)為他的價(jià)值比那頭野獸要低?!安贿^(guò)18世紀(jì)的一些思想家或許不會(huì)贊同羅素的話(huà),因?yàn)樗麄冊(cè)娴膿?dān)心過(guò),比起牛頓,河馬是否更應(yīng)該被崇拜。
到了今天,辯論中與上帝有關(guān)的那部分觀念已幾近消失。然而,一些當(dāng)代哲學(xué)家認(rèn)為,刨去跟宗教有關(guān)的那部分,當(dāng)前的物理學(xué)理論實(shí)際上是支持克拉克的觀點(diǎn)的,即時(shí)空是一個(gè)巨大的容器,我們所有的人都圍繞著它而行進(jìn)。
還有一些現(xiàn)代哲學(xué)家認(rèn)為,最好的物理學(xué)理論能兼容這兩種不同觀點(diǎn),也還存在其他理由來(lái)相信萊布尼茨的理論是正確的。如果物理學(xué)真的與絕對(duì)論或關(guān)系論相容,那么或許我們應(yīng)該把關(guān)系論作為更簡(jiǎn)單的理論呢?畢竟,我們?yōu)楹畏堑眉俣ㄒ粋€(gè)巨大的像容器一樣的實(shí)體呢?
作為一個(gè)研究空間和時(shí)間的歷史學(xué)家,我對(duì)這場(chǎng)300年前就開(kāi)始的辯論會(huì)如何演變感到著迷,300年前開(kāi)始的事情如何展開(kāi)和成長(zhǎng)。
顯然,雖然萊布尼茨和克拉克的信件論文在哲學(xué)之外并不為人所知,但他們開(kāi)始的這場(chǎng)辯論卻一直繼續(xù),其功勛章也有安斯巴赫的卡洛琳的一半。
那么空間跟維度又有什么關(guān)系?
“維”是一種度量,在三維空間坐標(biāo)上,加上時(shí)間,時(shí)空互相聯(lián)系,就構(gòu)成四維空間。
科學(xué)家的理論認(rèn)為整個(gè)宇宙是十一維的,只是人類(lèi)的理解只能理解到3維。
打個(gè)比喻:一個(gè)智能生物生活在我們周?chē)?,但只能理解二維,那它就處在二維空間了嗎?但在它們周?chē)奈覀儏s分明認(rèn)為是三維空間,雙方都是智能生物,誰(shuí)對(duì)誰(shuí)錯(cuò)?
零維:沒(méi)有長(zhǎng)寬高,單純的一個(gè)點(diǎn),即奇點(diǎn) [1] ,黑洞也是奇點(diǎn)。
一維: 只有長(zhǎng)度,即線(xiàn)。
二維: 平面世界 只有長(zhǎng)寬,即面。
三維: 長(zhǎng)寬高 立體世界 我們?nèi)庋塾H身感覺(jué)到看到的世界三維空間是點(diǎn)的位置由三個(gè)坐標(biāo)決定的空間。客觀存在的現(xiàn)實(shí)空間就是三維空間,具有長(zhǎng)、寬、高三種度量。數(shù)學(xué)、物理等學(xué)科中引進(jìn)的多維空間概念,是在三維空間基礎(chǔ)上所作的科學(xué)抽象,而三維空間又叫做四維時(shí)空。
四維: 一個(gè)時(shí)空的概念 日常生活所提及的“四維空間”,大多數(shù)都是指阿爾伯特·愛(ài)因斯坦在他的《廣義相對(duì)論》和《狹義相對(duì)論》中提及的“四維時(shí)空”概念。
我們的宇宙是由時(shí)間和空間構(gòu)成。時(shí)空的關(guān)系,是在空間的架構(gòu)上比普通三維空間的長(zhǎng)、寬、高三條軸外又加了一條時(shí)間軸,而這條時(shí)間的軸是一條虛數(shù)值的軸。
根據(jù)阿爾伯特·愛(ài)因斯坦相對(duì)論所說(shuō):我們生活中所面對(duì)的三維空間加上時(shí)間構(gòu)成所謂四維空間。
五維:在這個(gè)空間中時(shí)間或許是以具體的以線(xiàn)的方式存在
弦理論預(yù)言空間維度總共有十一個(gè)維度,再加上反物質(zhì)空間等特殊空間,大概有26個(gè)空間,但我們?nèi)祟?lèi)僅探索到五個(gè)維度,而其它的六個(gè)維度則被稱(chēng)為超空間。
零維是點(diǎn),一維是線(xiàn),二維是面,三維是靜態(tài)空間,四維是動(dòng)態(tài)空間。
我們?cè)谖锢韺W(xué)中描述某一變化著的事件時(shí) 所必須的變化的參數(shù)。這個(gè)參數(shù)就叫做維。幾個(gè)參數(shù)就是幾個(gè)維。比如描述“門(mén)”的位置就只需要角度所以是一維的 而不是二維。
點(diǎn)動(dòng)成線(xiàn),線(xiàn)動(dòng)成面,面動(dòng)成體
若干的點(diǎn)成線(xiàn),若干個(gè)線(xiàn)成面,若干個(gè)面成體
因?yàn)槿说难劬χ荒芸吹饺S,所以三維以上很難解釋。正如一個(gè)智力正常,先天沒(méi)有一只眼睛,一只耳朵的人,他就很難理解距離了,他很可能認(rèn)為這個(gè)世界是2維的。
一個(gè)簡(jiǎn)單的說(shuō)法:N維就是N條直線(xiàn)兩兩垂直所形成的空間。
因?yàn)?,人?lèi)只能理解到3維,所以后面的維度可以通過(guò)數(shù)學(xué)理論構(gòu)建,但要仔細(xì)理解就很難.在量子力學(xué),仍在建立的膜理論,認(rèn)為宇宙是11維的。
《宇宙哲學(xué)》對(duì)宇宙維度數(shù)的觀點(diǎn)
在現(xiàn)實(shí)中,宇宙是五維的:
時(shí)間一維,空間三維,物質(zhì)一維。共五維。
在精神中,是可以無(wú)限維的,因?yàn)榫袷怯洃浻谶^(guò)去事物,在那里可以天馬行空!
我們?nèi)祟?lèi)一直都在不斷的探索宇宙的奧秘,科學(xué)讓我們了解了很多,知道了很多,我們也從科學(xué)中探查到了許多我們不曾了解過(guò)的事情。
而我們對(duì)宇宙的認(rèn)知,也一直都在不斷的加深,未來(lái),我們?nèi)祟?lèi)該在宇宙中何去何從,這將是我們難以遇見(jiàn)的。
在探索過(guò)程中,我們知道了人類(lèi)是生活在三維宇宙中的。宇宙維度從1維度開(kāi)始,那么0維度空間是什么?看完長(zhǎng)知識(shí)了!
據(jù)了解,空間緯度是科學(xué)家在提出平行宇宙的基礎(chǔ)上提出來(lái)的,現(xiàn)在的理論認(rèn)為,整個(gè)宇宙的維度是11個(gè)維度,而我們所處的是一個(gè)三維空間。維度是從1開(kāi)始的,那么宇宙存在0維度的空間嗎?0這個(gè)數(shù)字一般就是代表什么都沒(méi)有,空空如也。但有時(shí)候也會(huì)引申為“開(kāi)始”的意思,即從零開(kāi)始。
科學(xué)家表示,0維空間是一個(gè)沒(méi)有任何維度的空間,它沒(méi)有大小,沒(méi)有任何數(shù)據(jù)可以建立,因此也被用一個(gè)點(diǎn)來(lái)表示,而這個(gè)點(diǎn)就是奇點(diǎn)。物理學(xué)上給它的定義很矛盾,是一個(gè)存在又不存在的點(diǎn),在這個(gè)點(diǎn)上,時(shí)間跟空間都具有無(wú)限的曲率,0維空間也被視為可以終結(jié)時(shí)間跟空間的奇點(diǎn)。
愛(ài)因斯坦在廣義相對(duì)論中也提到過(guò),在一定情況下,奇點(diǎn)是必然存在的,特別是宇宙必須開(kāi)始于一個(gè)奇點(diǎn),但它又是一個(gè)沒(méi)有任何大小的點(diǎn),就是實(shí)際不存在的點(diǎn)。相信在這里大家已經(jīng)被繞暈了,其實(shí)就是說(shuō),這個(gè)0一樣是萬(wàn)物的開(kāi)始,但是什么都沒(méi)有,科學(xué)家經(jīng)常用奇點(diǎn)描述黑洞中心。
因?yàn)楹诙匆彩且粋€(gè)密度引力極大的個(gè)體,而在黑洞中心會(huì)是密度最大的地方。向心力吸引極強(qiáng),最后被壓縮成一個(gè)點(diǎn),這個(gè)點(diǎn)也被稱(chēng)為基點(diǎn)。看到這里,大家應(yīng)該懂了吧,其實(shí)宇宙中一共有11個(gè)維度,處于第三維度的我們是沒(méi)有辦法去了解比我們高級(jí)的維度的生命的形式,就像二維空間的生命沒(méi)辦法理解我們 一樣。