時間等於空間的邏輯證明

2020-08-27 億萬18

康德對時間和空間下的定義是:時間是物質的順序序列,空間是物質的並存列。而愛因斯坦的狹義相對論卻徹底地否定了同時性概念,於是,物質的空間性也隨之被徹底地否定了。因此,存在只有時間的意義,空間只是時間的一種表象。

下結論有的是大家的共識,有的很是離經叛道。

1、時間是運動;

2、空間=時間;

3、時間的一維性導致了空間的廣延性;

4、時間是無限的。由時間的無限性可以推出:

⑴、時空是同一的;⑵、時空是運動的;⑶、時空是連續的;⑷、空間是無限的;⑸、時空是無限稠密的。

一、感覺

存在的刺激通過感官進入大腦成為感覺。思維加工感覺以豐富意識,感覺為思維提供一切。感覺一經思維的處理、一經與思維加工後的成品或半成品相結合而得到深加工,就成了我們的意識和觀念,就成了指導行動的準則。隨著感覺發展和我們對感覺的體會越加精細,意識不斷被修正、更新,但意識無論怎樣向前,總不能越過感覺直接去把握存在,必須也只能通過感覺才能認識存在;感覺是認識的唯一源泉。

感覺和存在具有一種對應關係,存在是自變量,感覺是通過刺激和感官映射過來的存在的函數。研究感覺,也就是在研究引起感覺的刺激和產生刺激的存在,從認識的角度看,對象本身,對象的刺激和對象的感覺沒有本質的區別。也就是說,在認識論的範圍內,存在,刺激,感覺是同一的概念。這是本文的出發點。

二、運動

我們無時無刻不淹沒在刺激的汪洋大海中,任何對象的被感知都是在刺激背景中的被感知。多次感知「同一」對象,對象的現實感覺叫「現在」,對象的記憶表象叫「過去」。對比過去和現在,如果對象在背景中起了變化或背景本身起了變化,就說對象有了位置移動。如果以對象本身為背景,對象在兩次感知中有了區別,就說對象自身起了變化。根據對象和背景的變化程度,常以量變、質變、產生、消逝、轉化等稱呼之。相鄰兩次感知之間留下了感覺的真空,感覺的真空都被感覺的延伸而補充,這種延伸和補充是想像(或類比推理)的結果,它與真實的感覺攪在一起,對象任意狀態之間的所有真實的感覺和被充填的感覺叫「過程」,變化和過程就是運動。

三、時間

所謂運動,本質上就是記憶中的感覺(或對象的記憶表象)與現實中的感覺有了可以覺察的區別。我們發現,任選一個對象,只要背景適當,兩次感覺都是有差異的。準確地說,任選一個對象,至少存在一個背景使再次感覺具有區別。經過想像的補充,於是我們確信,世界上所有一切都在不停地運動。

直觀地說,運動就是產生和消亡,就是進行和發展,就是一種存在形態向另一種存在形態的不斷地轉化。也就是現實感覺不斷地被記憶保留為過去。感覺因此有了一個順序,這個順序就是時間。時間具體表現為人無法挽留逝去的過去的不斷成為過去的現在。但是,過去也並不因此消逝得無蹤無影。在記憶和文字的幫助下,人多少還保持著對過去的感覺。不過,這個對過去的感覺並不是真實的,原來的,自己的那個過去,僅僅是過去的「印跡」在記憶中留下的順序。見不到也摸不著更無法置身於那個原來的,真實的,自己的過去,只有回憶能彌補一下這個遺憾,這就是時間的一維性。

時間的一維性也就是物質存在的順序性,它是時間的本質。或者它就是時間本身。時間就是物質存在的順序序列。具體從存在和過程的前後相繼,不斷流逝和不可回歸上表現出來,這已是人們廣泛承認的時間概念。

時間是存在或感覺的順序,而感覺的順序是因為同一對象的感覺的區別造成的,區別即運動,所以時間就是運動。

為了進一步理解「時間即運動」這一命題,有必要從現實感覺中抽象出這個結論。

時間是一秒一秒、一分一分、一天一天、一年一年地組成起來的。要認識一般的時間,必須先認識時間的基本單位:即一秒,一分,一小時,一天,一年等等是什麼。

從歷史的角度看,時間的基本單位不是秒,而應該是日,月,或年。

泰國和烏幹達以雨、旱季的一次交替為一年。北冰洋的曖斯基摩人以這次落雪的第一天和上次落雪的第一天之間的間隔為一年。印度尼西亞的凱拉比特人以候鳥的一次往返為一年,非洲的某些民族以作物的一次成熟為一年,古埃及以尼羅河的一次漲落與另一次相鄰的漲落為一年……。人們通過不同的對象來認識「年」。或者是氣候的交替,或者是候鳥的往返,或者是作物的成熟,或者是河水的漲落。這些對象雖各不相同,但卻有著極其顯著的共同點:反覆出現,周期運行。事實上,我們都是通過周期來感知時間的。晝夜交替叫「天」,月亮盈虧叫「月」,四季輪迴叫「年」。現在我們知道,地球自轉出現晝夜,月亮繞地球運行出現盈虧,地球繞太陽公轉出現四季。由於地球、月亮的周期運動而使人們觀察到周期的現象,從而感知到時間,並從周期現象中得到了時間的基本單位「日」、「月」、「年」。因此,基本的時間單位應該是周期運動的一個或若干個周期。現代物理學中使用的基本時間單位「秒」就是銫——133原子在基態和二超精細能之間躍遷輻射9192631770次。

如果以年為單位,當我們說「參宿四離地球300光年」,「 人的壽命可達150歲」等等諸如此類的話的時候,我們是在幹什麼呢?這其實是在用一種運動去「度量」另一種運動。「參宿四離地球300光年」是說光從參宿四到地球相當於地球繞太陽轉了300圈。這個「相當於」就是不同運動的相互比較。不同的運動能夠相互比較,所有運動必然要有可比的共性。就象商品都可以比較是因為凡商品都有價值一樣。規定某種商品作為價值的尺度,所有商品都可以通過它而相互比較。指定一種運動作為一切運動的共性的量尺,所有運動都可以用這種運動去度量。我們通常用周期運動去度量其它的運動,度量的結果就是任意數值的時間。一切運動都可以通過周期運動而相互比較,互相度量,這個比較和度量的內容就是時間。所以,時間是所有運動的共性的抽象,是運動的本質,時間就是一般的運動,作為概念的運動。而所有的運動都表現為時間的流逝。

四、空間

在生活的環境中和感覺的範圍內,我們觀察和體會到物質是相互排斥的、互不相容的並列的存在,綜合對物質的視覺和我們活動於物質間而產生的觸覺等感覺的抽象,就得到了空間的表象。空間的表象直觀地反映出物質的廣延性,而物質的這種廣延性被認為是物質的並存造成的。於是,康德就把空間定義為物質的並存序列。

但是,空間果真就是物質的並存序列麼?

感覺雖然是思維的源泉,但若不對感覺進行細緻地覺察體會,思維也會誤入歧途。我們對空間的認識正是這樣。空間不是物質的並存序列,和時間一樣,空間也是物質的順序序列。也就是說:空間就是時間。

如果只有觸覺,「摸著石頭過河」是認識空間的唯一方式。撫摸自己親愛的人兒,多次溫柔的觸感已把空間的順序給了我們。如果只有聽覺,便如蝙蝠一般地去把握空間。對著高牆山壁呼喊,頻頻傳來的回聲也揭示出空間的順序。不幸的是,除了觸覺和聽覺,我們還有視覺,而更為可悲的是,視覺獲取的信息量佔了我們獲取的信息總量的70%。因為視覺在感覺中所居的重要地位,由於視覺的順序差別感受閾限太大而確切直觀明晰的絕對感受閾限又太小,把我們摸到的和聽來的空間的順序全給掩蓋了。所幸的是,現代物理的觀測方法和實驗手段大大地延伸和完善了我們的感官。我們的視區已廣達260億光年之遙 ,而精細感覺能力已深入到質子的內部。同時,相對論從理論上否定了物質並存的可能性,無論在宏觀領域還是在微觀方面,同時性的概念已不復存在。也就是說,依據現代物理學的理論和觀測,我們根本無法感覺到物質的並存,我們根本就沒有並存的感覺,從來有也只有順序的感覺。硬要將根本不存在的感覺定義為空間,顯然是極其荒唐的。如果僅憑我們粗糙的感官,並不對感覺認真細緻地體察就這樣說還情有可原,但在現代物理學提供的理論和方法能夠區別和覺察到空間的順序的時候,還有什麼理由去作習慣形成的觀念的奴隸?實際上,此時看到的月亮是前1.3秒的,看到的太陽是前8分鐘的,看到的離我們最近的恆星(半人馬坐α)是前4. 3光年的,看到的織女星是前26光年的……。很明顯,這完全是物質的順序序列,是實實在在的時間。事實上,由近及遠的空間表象對應著由現在到過去的時間記憶;無限廣袤深遠的宇宙就是無限久遠以前的時間;無法區分的瞬間就是目力明晰地感知著的空間;片斷的時間就是有限的空間;無限的宇宙就是所有的時間。以光的運動為時間單位,我們現在能感知的最大空間是260億光年,能感知到的最遠時間也是260億光年。

時間最本質的特點是不被佔有。此時此刻是根本不在存在的東西。我們不可能把握住此時此刻,此時此刻不停地流逝為過去,只有記憶能留下一個順序。空間也同樣不能被佔有,因為此時的彼處是那個已經逝去的過去的景象。當我們達到彼處時,彼處已被自身的運動所否定,同時原來的此處又成了新的彼處。同樣此處也是不能被佔有的。不要以為我們自身無疑地佔有著自身,來自自身身體內部的感覺到達大腦時,反應的也是產生刺激的部位已經逝去的情況,而記憶本身也因腦內多肽的代謝而不斷地轉移藏身之所。記憶本身都無法持續存在,還有什麼是並存的呢?由於一切(包括我們自己)都在不斷地流逝,存在才是有意義的,也才是可感的。因為時間才有存在。

五、時間和空間的性質

1、一維性和廣延性

時間是刺激或物質的順序序列,前後相繼,一去不返,不被佔有;這就是所謂時間的一維性。一維性是時間的本質,因此我們常常稱時間為一維的時間。一談到一維的時間,我們總喜歡用直線來比喻。然而一維的時間與一維的直線是根本不同的。直線上有兩個方向,而時間的運動方向只有一個,時間只能從過去到現在再向將來,不能作任何非流逝方向的移動。時間的一維性,就是時間運動方向的單向性。

直線是絕對單調的,而宇宙中處處充盈著時間,所以時間又是廣延的。

時間的廣延性就是空間的廣延性,時空的廣延性是時間的一維性造成的。

在刺激的背景中,每一個刺激都有自己的順序,刺激只是沿著自己的順序單向變化。這是時間的一維性在每一個刺激上的體現。因為時間的一維性,各刺激上的順序不可能互相重疊。即甲刺激上的順序不可能被移動到乙刺激上去。這就是時間不可能作非流逝方向的移動的體現。如果沒有時間的一維性,如果時間可以作非流逝方向的移動,那麼所有的刺激將溶合成一個刺激,世界將變得一無所有。因為時間有一維性,因為時間不能作非流逝方向的任何移動,各刺激才成了所謂相互並列的東西,存在就有了廣延性,時間就表現成了空間。因此,空間的廣延性就是時間的一維性,時間的一維性就是空間的廣延性,時間和空間是等價的。

2、無限性與間斷性

所謂無限,就是每一次的感覺都比前一次的感覺要多(關於無限的數學定義我就不在這兒介紹了,有興趣的可以參閱高等數學中的實數理論或極限理論)。比如我說我1,你說2,我再說3,你又說4,…,如此下去,無論我說個什麼數,你都可以說一個數比我的大,接著我又可以說一個數比你的大,這就叫無限大。

無限是存在的公理,但感覺到無限這種情況要歸功於感覺的間斷性。

思維以感覺為基礎,但大腦具有保護性抑制機能,人不能連續不斷地感受刺激,還受感覺感受閾限的限制。因此,很多東西我們並不能感覺。比如某個人每天天黑以前睡著,真到二天天亮了才醒來。那麼他就沒有黑夜的感覺。但是如果有一天他從黑夜醒來,那麼他就知道了黑夜。他就具有了新的知識。因此,感覺總不能窮盡對象,感覺總是有缺陷的。以後的感覺總對前面的感覺有所補充告訴我們:認識不可能毫釐不差地原樣反映存在,而只能是「拷貝」式的,即電影膠片式的反映存在。這就是感覺的間斷性。感覺的間斷性告訴我們,我們總可以在感覺之間的「真空」中再發現感覺。當我們還沒有發現那些感覺之前,電影膠片中每相鄰的兩個「象」(真實刺激點)之間的感覺真空只有依賴想像去填充完成。這種想像其實就是類比推理。類比推理是不可靠的,它只能提供一種可能性。然而無論那種可能性都是思維能動性的表現。思維提出的可能性至少是我們行動的一個理由。在這個理由的促使下通過自身的活動(實踐)來驗證它與現實感覺的吻合度而決定可能性具有的現實性。由此確定假設的真理性。這是日常行為、思維和科研的一般過程。

既然感覺本身具有間斷性,因此有存在就具有了無限性。所以,時間是無始無終的。由此可以推導出時空的諸多性質,這些性質都與現實感覺相吻合。

1、時間是自身同一的(簡稱為時間的同一性),既不由非時間的其它物質轉化而來也不會轉化為非時間的任何其它存在。

2、時間是不停地運動著的(簡稱為時間的恆動性)。它不間斷地流逝,以前從來沒有,現在也未發生,今後也絕不可能停頓。

3、時間是連續的(簡稱為時間的連續性)。

以上三個命題都可以由時間的無限性證明。

如果時間可以由其它非時間的東西轉化而來,那麼產生時間的存在就成了時間的起點;如果時間可以變成非時間的其它東西,那麼時間消逝的地方就是時間的終點。這與時間無始無終的假設相矛盾。

如果時間可以停頓下來,那麼時間停頓的地方就是時間的終點,時間重新開始運動的地方就是時間的起點;也與時間無始無終的假設相矛盾。

如果時間可以間斷,那麼時間就被分成了一段一段的。每段時間的兩個端點就是時間的起點和終點,還是與時間無始無終的假設相矛盾。

由時間的連續性還可以得到時間的無限稠密性。我們稱它為時間的稠密性定理。

我們把時間的無限性稱之為時間的公理,時間的同一性,恆動性和連續性叫時間公理的推論。由於時間和空間是等價的,所以馬上可以得到空間的五個定理。

定理1、空間是同一的。

定理2、空間是恆動的。

定理3、空間是連續的。

定理4、空間是無限的。

定理5、空間是無限稠密的。

我們知道,時間區間對應著空間區域。時間的無限稠密性就導致了空間的無限稠密。無論把空間分到多小,空間依然是空間。即空間在微觀方面也是無窮無盡的。結合可對可觀測物質質量的測定,空間的無限稠密性還從有限體積的無限容量性表現出來。

從天體觀測的結果看,每立方釐米體積所含質量,星雲不到10-25克,水為1克,地球為5.5克,白矮星是1噸,脈衝星是1億噸,而脈衝星的中心可達10億噸。並且,高能質子互撞,多數情況是相互穿過。這表明在每立方釐米十億噸的中子星內部仍然是「空空如也」,裡面還可以容納質量。從光速是一切運動的速度上限這個觀測事實,狹義相對論在理論上證明了無限接近於光速的有限體積的物質具有無限大的質量。

時間與運動,空間與時間的關係,黑格爾早有論述。黑格爾認為:運動是真正的世界靈魂的概念,運動是自我,是作為主體的主語;物質就其本質而言就是運動。物質本身就是時間性的東西,正是客觀事物本身的歷程構成時間。這不就是說,時間即運動麼?(詳見黑格爾在《自然哲學》中有關時間,空間,運動的論述)。

黑格爾又說:「已處存在直接分離為兩種形式:首先是肯定的形式,它是空間;其次作為否定的形式,它是時間。」①「空間在其自身是漠不相關的彼此處在存在與沒有差別的連續性之間的矛盾,是其自身的純粹否定性,是首先向時間過渡。」⑵「空間的真理性是時間,因此空間本身過渡到時間,空間就變為時間」⑶「時間的過去和將來,當它們成為自然界中的存在時,就是空間,因為空間是被否定了的時間;同樣反過來說,被揚棄的空間最初是點,自為地得到發展,就是時間。」⑷

綜合這些話的意思,黑格爾的本意是說,時間流逝成為空間,空間否定成為時間。兩者都是運動的實現——同一對象「已處存在」的不同表現方式。

雖然說,黑老先生用概念玩弄的這個邏輯遊戲確實叫人太難領會。然而他能在愛因斯坦以前那個年代就猜想到時空的同一性,實在令人感嘆不已。我從直觀的感覺出發,利用狹義相對論對同時性的否定,很輕鬆很愉快地就得到了時空等價性的結論(掌聲鼓勵),真有點撿便宜的感覺,因為這個推證也太簡單了。

注釋⑴ ⑵ ⑶ ⑷見黑格爾《自然哲學》(中文版)第39、第55、第47、第52

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