理解空間

空間的本性是一個涉及世界本原的問題，對空間本性的理解，不同的學派會有相異的說法。其中，物理學界對空間本性的描述最為精彩奪目，令人驚嘆不已。

大爆炸理論使得許多人相信，空間并非一開始就有的，它是隨著大爆炸的發生而被開辟出來的。在這里，所謂的奇點指的是宇宙學奇點，又叫初始奇點，它具有所有物質的勢能，因大爆炸而轉化為宇宙物質的質量和能量。其名雖然為“點”，但其實什么都沒有，空間、時間以及所有的物質形態都是在大爆炸之后才出現的。宇宙學的初始奇點是一個怪物，科學家利用它巧妙地回避了人們對宇宙誕生這一問題的刨根問底，任何追問都到此為止了。

在宇宙誕生之初，空間比現在小很多很多，它處于一種高溫、高密度的狀態，是一個沒有天體的基本粒子世界。那么，人們不禁要問，既然剛誕生的宇宙非常小，那么在這個膨脹著的小宇宙外面，又是什么環境呢？小宇宙是一種存在，它就應該有自身存在所依賴的外部環境，否則，小宇宙向何處膨脹？如果說小宇宙的外部環境就是空間，這無疑是給“奇點”之說的一記耳光。

“奇點”的出現與觀測到宇宙膨脹有關。然而，即便宇宙真的在膨脹，難道宇宙的膨脹事件就一定是由零開始的嗎？

其實，在20世紀30年代初期，很多宇宙學家并不相信“宇宙由密度無限大的奇點開端”這種說法。然而，反駁者認為，壓力只不過是能量的另一種形式，它等價于質量，當它變得非常巨大時，就會產生一種與排斥相對抗的引力。而且，根據愛因斯坦關于質量和能量等價的觀點，人們發現附加的壓力其實助長了奇點的產生。為了讓人相信奇點真的存在，還有人以地球的經緯線網為例，把子午線相交于南北兩極的會聚點視為奇點，并且把奇點原本“密度與溫度無限之處”的定義，改為“當任何光線穿越空間與時間的軌跡到達某個終點而不能繼續延伸時，在該處便出現了一個奇點”。

有一個很簡單的例子。把注射器活塞棒拉出，然后用dcc02a4e64c4ce14fe956fda131bd2fa60bbfde1ac2775ab4f14acb24acfa544手指封住沒有針頭的注射口，接著把活塞棒往注射口方向推進。結果是，即使再用力推，也不能把活塞棒完全推進注射器里。一個細小的空間如此，宇宙空間又是怎樣被壓縮為零的呢？我們真的能夠用數學語言或者其他技術手段計算并模擬出一個名副其實的宇宙學奇點嗎？

如果說，把球體子午線相交于南北兩極的會聚點視為奇點成立的話，那也是因為有了子午線的相交才顯示出奇點，一旦沒有了球體子午線，我們又如何在一個球體中找到南北兩極和那個奇點呢？為什么只看見南北兩極處的奇點，卻對球面和子午線視而不見？同樣的，“當任何光線穿越空間與時間的軌跡到達某個終點而不能繼續延伸時，在該處便出現了一個奇點”，這一定義的說法更加難以否定空間和時間的存在。

人類的科學真的需要宇宙學奇點這樣一種終極理論嗎？誠然，世界上的許多事物并不是從一開始就有的，它們的出現的確有一個從無到有的過程。但是，難道世界上的任何事物都必須從徹底的無開始嗎？

說到這里，我們有必要提及一個問題：什么是空間？空間的本性是什么？

關于空間，經典物理的解釋是：宇宙中物質實體之外的部分。因此有人認為，空間的性質是相對于物質而言的，物質具有質量，而空間就是沒有被占據的部分，是透明和沒有質量的。另一種說法認為，空間的概念應該用物質的廣延性來定義，不存在空虛空間，空間同運動著的物質有著不可分割的聯系。

對空間本性的不同看法由來已久。牛頓認為存在著絕對空間，這種絕對空間就它的本性來說，與任何外在的情況無關，始終保持著相似和不變。在愛因斯坦的狹義相對論中，不同慣性系的空間和時間之間遵從洛倫茲變換，長度和時間間隔也變成相對量；引力的作用可以使空間彎曲，不再是經典力學中無限延伸的絕對空間。而在廣義相對論中，空間的性質不再與物體的運動無關。

運動的尺相對于靜止的尺變短，光經過大質量天體附近時變得彎曲，這些例子能夠代表空間固有的本性嗎？運動的尺看上去變短，但實際上其長度沒有改變，那只是在不同參照系里得出的表面觀測結果。星光經過太陽附近時變得彎曲，也可能是由太陽的引力場或者高溫熱力場造成的，只能說明是引力場使光線彎曲了。

空間的本性應該是它本身所固有的、根本的屬性。由意外事件或外物干擾所產生的空間現象只是空間具有的特質，卻不是空間的本性。

什么是空間？我們不能只用人類的眼光去看待這個問題。在魚類看來，浩瀚的海洋就是空間，漂浮在海面上的浮冰就是物質。然而，這些空間形態并不是自然空間的本性。同樣，人們所說的一維空間、三維空間、多維空間以及網絡空間等名目繁多的“某某空間”，也只是人的“知識空間”，是人的某種認知的產物。因此，我們討論空間的本性，首先要清楚的是，這里的空間指的是宇宙的自然空間。

空間，表面虛空，是宇宙存在的最基本的一種形式，是產生物質以及物質存在所依賴的場。由于空間可以包容物質并且能被物質包容（僅限于局部空間），因此在宏觀上它是無限的，而在微觀上是有限的。

關于空間，人們還提出了這樣一個問題：空間是怎樣產生的？遺憾的是，討論和探索空間起源是目前人類力所不能及的事情。