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第7章 哲学宇宙框架

哲学宇宙显然不是物理学宇宙,物理学宇宙也未必就是物理宇宙。哲学宇宙和物理学宇宙的关系,就类似于物理学宇宙和物理宇宙之间的关系。物理学宇宙是物理宇宙的一种近似,哲学宇宙是物理学宇宙的一种近似因而也就成为对物理宇宙近似的近似。

本卷的所有文字只有三个方面的目的:一是从尽可少的几条公理、假设中推导出哲学宇宙的基本框架,如此也就部分弥补了第一卷文字在逻辑上的不足。此即第五章的内容。二是在第五章的基础上尝试着解释时间的本质,也附带着回答一些物理学和宇宙学上的问题,哲学宇宙的图像也逐渐丰满起来。此即第六章的内容。第七章着重谈谈“数”的本质,在哲学宇宙中几乎所有的数都和自然数一样有着坚实的实际意义而不是仅具有“虚”的意义——人类知识也因此重新获得了客观实在性这一坚实的宇宙学基础。

——卷首小语

开始本章的讨论之前,检讨一下我们出发时的起点和必要的装备。遵从最小作用量原理,装备越少越好。

公理0.1:宇宙是真实的、统一的、和谐的。

知识0.1:宇宙关系(存在即关系)。

知识0.2:宇宙大爆炸理论。

一条公理就是起点,两条知识(暂没有必要称它们为定理)就是装备——你甚至可以说是我们飞往宇宙深处的两只翅膀。

先看公理。“宇宙真实”是指有一个物理宇宙,它在那儿,只要它在那儿它就是真实的。而不涉及你我看到的、感觉到、意识到的宇宙是否真实的问题。这是两个不同的问题:前者关心的是物理宇宙是否真实的问题,而后者涉及的则是哲学宇宙是否真实的问题。按照关系哲学的视角看,前者关心的是物理宇宙与自身的存在关系是否和谐的问题,如该关系和谐则物理宇宙确实存在着——即是真实的;后者关心的则是哲学宇宙和物理宇宙之间的关系是否和谐的问题,如和谐则哲学宇宙就是真实的——真实地描绘了物理宇宙。此是后话。

物理宇宙的真实应该是不证自明的,故将它作为公理提出。一个统一的宇宙是由一个真实的宇宙自然派生出来的。“宇宙”这个词的本意——天地四方日宇,古往今来日宙——就是集合了全部个在的时间和空间,物理宇宙自然就是集合了全部物理个在的宇宙。一切物理个在都在物理宇宙之中、也仅仅在物理宇宙之中,“宇宙之外”这样的说法也就没有了任何意义。就物理宇宙自身来说,宇宙只有此在(即宇宙)而没有彼在,没有彼在的物理宇宙自然就是一个统一的宇宙,而一个统一的宇宙自然也是和谐的宇宙——和谐与统一原本就是一枚硬币的两面。也没有任何力量能从宇宙中拿走任何存在——如果你想从宇宙中拿走能量A,你就必须留下与A等量的能量。此即“宇宙禁闭”思想,它保证了宇宙的统一。

至于宇宙关系这里就不再赘述,可参考第一卷相关文字;宇宙大爆炸理论也预留在进一步讨论宇宙图像时展开。当务之急是尽快出发。第一节假如宇宙爆炸收缩爆炸了无数次……

问题来源于宇宙大爆炸理论。该理论说,我们眼下的宇宙从数百亿年前的一次大爆炸而来,且仍然处在爆炸的效果(持续膨胀)之中。至今还没有确切的证据表明,宇宙持续膨胀的过程会在将来的某一天结束。科学家们为宇宙的未来描述了两种以上的可能:一是宇宙持续膨胀下去,直至彻底死寂;二是宇宙会在某个临界点上结束膨胀,开始收缩过程。至于其他的可能这里谨略。

想必绝大多数地球人都不乐意接受一个彻底死寂的宇宙:空间无限,时间为零,运动和时间均已停止,宇宙中任何一点的温度都为宇宙中的绝对零度,甚至所有的质能都已不再是质能,而是转化为空间无限、时间为零的宇宙时空。这样的宇宙会出现吗?科学家们也拿不准,从目前的迹象看,只要宇宙不断膨胀的过程不被限制,这一天迟早会到来。但笔者认为,宇宙不会死寂。即使出现了短暂死寂的情况,宇宙也会在某一个地方开始启动它的收缩过程。道理很简单,“对称破缺”而已。

死寂的宇宙是一个完全对称的宇宙:宇宙中任何一点上的质能,都被摊平为空间。在这样大的空间里,尽管已经没有任何形式的运动了,但有没有可能在其中的某一点上重新开始运动呢——没有运动的“对称”有没有可能开始在某一点上发生“破缺”呢?

对称破缺适合运动系统。在完全没有了任何运动形式的死寂宇宙中,对称破缺是否依然有效?如果有效,那它的结果就只能是重新开始运动。笔者之所以相信它依然有效,没有任何科学道理和依据,完全来自于对对称破缺思想的深信不疑——对称破缺应该适应于运动过程中任何形式的对称。

死寂宇宙的对称破缺,其结果只能是运动的重新开始,运动的方向也只能是宇宙的收缩。此时,另一个理论就开始起作用了,这就是存在的自组织理论。假设死寂宇宙中的某点发生了对称破缺,依据自组织作用,对称破缺引起的运动在该点上不断被强化、被自组织起来(通过万有引力),最终的结果就是整个宇宙都按照收缩运动方向被重新组织起来——整个宇宙开始了它的收缩过程。

另一种可能就是,宇宙会在它持续膨胀的临界点上结束膨胀过程,并同时开始其收缩过程。

由于万有引力的作用,宇宙收缩过程的最终结果就是,宇宙收缩到一点上,收缩到宇宙爆炸前的初始状态。这样的宇宙图景是:空间为无限小(近乎为零),时间为零或者是没有意义,物质为零,而能量却无限大。

如此一来,我们就论证了第一个问题:从爆炸中而来的宇宙会在将来的某一天收缩回去,并且收缩到爆炸前的初始状态。接下来的问题是,宇宙会收缩到哪一个点上去呢?是当初它开始爆炸的原点吗?

结果当然是惊奇的!而所有的惊奇,都来自于一个很奇怪的提问:假设宇宙爆炸收缩爆炸了无数次,宇宙还会收缩到它当初爆炸的原点上吗?更正确一些的问法是:假设宇宙爆炸收缩爆炸了无数次,宇宙的每一次爆炸都会从同一个爆炸原点出发吗?宇宙的每一次收缩,都会收缩到同一个原点上吗?

宇宙学家们说,宇宙是精确的,如果宇宙在若干次爆炸、收缩、再爆炸、再收缩的轮回中,它的每一次爆炸都有可能从同一个原点出发,它的每一次收缩都有可能回到同一个原点。但我们的问题是:如果是无数次呢?这样的轮回如果重复了无数次会发生什么样的情况?

答案只能是:宇宙不可能再回到同一个原点,依据的同样是“对称破缺”思想。如果宇宙的每一次爆炸都从同一个原点出发、它的每一次收缩都回到同一个原点,这样的宇宙是一个完全对称的宇宙。依据“对称破缺”思想,这样的对称在重复了无数次之后,就有可能被打破或者说发生“破缺”,其结果就是宇宙第一次没有收缩到它这次(爆炸)出发时的原点。

宇宙在它爆炸收缩再爆炸这样的轮回中发生了第一次“对称破缺”!此后的宇宙图景意味着什么?意味着宇宙开始有了方向,宇宙不再是广义相对论所依托的各向同性的宇宙,而是一个有着运动方向的宇宙!连接从宇宙爆炸出发时的原点,到宇宙第一次“对称破缺”后收缩回来的点,就构成了宇宙运动的方向。

众所周知,广义相对论的基础就是“光速不变”也即“光速恒定”定律,其宇宙背景是一个光滑、平整、任何方向和任何坐标系都没有丝毫优越感的宇宙。反过来说,假设宇宙有了方向性,“光速不变”的定律就会被打破,广义相对论的整个基础就会随之动摇,我们看到的也就是一个和广义相对论完全不一样的宇宙。这样的宇宙,这样的问题,足以叫爱因斯坦出一身冷汗。

令我们的思想更加不安的问题是,这样一个有着方向性的宇宙,要去往哪里?它会引起什么样的严重后果?宇宙轮回中的“对称破缺”在宇宙的“自组织作用”下,其效果不断被加强,宇宙离开第一次“对称破缺”前的原点也就会越来越远。新的问题是:这一越来越远的过程有没有可能会终结呢?难道宇宙会一去不复返?

问题1.1:如果宇宙爆炸——收缩——再爆炸如此重复了无数个循环,会出现什么情况?

工具1.1:对称破缺思想。

工具1.2:存在的自组织理论。

答案:宇宙有了方向性。准确地说,宇宙不仅在时间上有方向,在空间上也有方向。宇宙(及所有存在者)的时空原本就是统一的。

该答案给出了一个全新的宇宙运动模式,一个有着空间方向的宇宙也就成为我们飞向宇宙图景深处的入口。第二节你给我基本粒子,我给你哲学宇宙我曾经认真地思考过这样的问题:爱因斯坦理论带给哲学上的最大贡献是什么?广义相对论中最有价值的的哲学暗示是什么?答案就是:爱因斯坦的理论科学表达了存在的质能时空统一关系。

先将爱因斯坦的著名质能关系式E=MC2转换成E/L2=M/T2(C2=L2/T2),再假设用这个公式来描述宇宙自身(依据的是宇宙关系同构的思想)。那么,这里的L就是宇宙的空间尺寸——具体含义有待于科学家们进一步明确,这里的T就是宇宙的时间——具体含义同样需要进一步明确,E是宇宙的能量,M是宇宙的质量,E/L2可以看成是宇宙能量在宇宙二维空间上的分布,M/T2表示的应该是宇宙质量在宇宙二维时间上的特殊分布方式,虽然其具体含义我们不得而知,但我们确切知道它的数值等于宇宙能量在宇宙二维空间上的分布数值。因此,我们确信无疑的是,宇宙的质能时空是统一的——这是该关系式也是爱因斯坦理论带给哲学上的最大贡献。爱因斯坦的质能关系式也因此被我命名为“质能时空统一关系式”。当然你也可以将E:MC:转换成E/M=L2/T2(能量除以质量的商等于空间除以时间商的平方)来表述同样的思想。需要说明的是:第一,这里没有“力”的位置,力在这里是多余的。第二,因为时间、空间、质量和能量四因子总是可以通过另三个因子之间的关系来表达,即你总是可以消除四个因子中的任意一个因子——被消除的因子也意味着它是多余的。

知识2.1:宇宙的质能时空统一关系。

知识2.2:宇宙同构的思想——宇宙关系在它的任何一个层次上都重复着宇宙关系的结构和无限性。

推论2.1:存在的质能时空统一关系——宇宙间的任何存在都遵守着质能时空统一的关系。

爱因斯坦的质能关系式所表达的质能时空统一的思想不仅适用于宇宙自身,也适用于宇宙中的任何存在。引进我们此前有关“宇宙同构”的思想,就可以得出这一推论。

此时再联想起爱因斯坦那部在真空中以重力加速度上升的电梯(从中你可以无中生有地得到地球引力),你就能明白该电梯是以空中引力场的形式描述着存在的质能时空统一关系。甚至量子物理学的“测不准原理”也因为被你测量的物体严格遵守着质能时空统一关系的缘故:你将原本统一的东西分拆开来进行测量,你就必须对它进行干预,而你的干预最终导致你测不准。我甚至猜想,量子物理和广义相对论在质能时空统一的理论层次上是可以被统一起来的,描述两者大一统后的具体细节那是物理学家们的事情。

推论2.2:宇宙间的任何物理存在都携带着自己的质能时空统一,如果物理学家将它们分拆开来表述,那就是任何物理存在都各自携带着自己的质量、能量、时间和空间。

这里省略了一个前提:宇宙携带着自己的质量、能量、时间和空间,再结合“宇宙同构”的思想,就可以轻易地得出上述推论。

假设2.1:基本粒子——作为宇宙的终极构件,所有的物理存在最终都由基本粒子构成,基本粒子不可再分。

所有向上(即在宇观方向上)寻找的哲学都是寻找宇宙本源的哲学,寻找的都是宇宙整体出发的路线;而所有向下(即在微观方向上)寻找的哲学都是寻找宇宙本原的哲学,寻找的都是宇宙终极构件的路线。物理学家已经告诉我们,这两条路线实际上是相交在一起的——基本粒子只可能存在于宇宙的开端处。因此,假设基本粒子的存在就可以突破旧哲学的所有困境,为我们的“思想实验”提供了充分的自由。

接下来,我们思考的问题是:什么是存在的质能时空统一?如果这个问题太笼统了,我们先将它们分拆开来提问:什么是存在的物质和能量?什么是存在的时间和空间?更具体一点的问题是:什么是宇宙的物质和能量、时间和空间?什么是基本粒子的物质和能量、时间和空间?

基本粒子肯定是有质量的,因为宇宙有质量、宇宙中的万物有质量。如果物理学家们测不到基本粒子的质量,那只能说他们的仪器精度不够,也因为基本粒子的质量近乎为零——但绝不等于零。那什么是基本粒子的能量呢?回答这样的问题需要引进能量场的概念。

三角形表示的是一个动态的能量场,圆形表示的是一个静态的能量场,它们既可以用来表示宇宙,也可以用来表示基本粒子。所不同的是,静态能量场中的圆心不是三角形的中心,而是三角形的一个顶点,至于是哪个具体的点要视具体情况而定。三角形的边长等同于圆的直径。理解这一图景的关键,是将宇宙和存在者的时空描述为一个漏斗形的光锥(参阅霍金《时间简史》)。光锥的水平截面即为圆形,它无疑是静态的;光锥的垂直截面即为三角形,它无疑是动态的。下一个问题是:这里的三角形和圆形到底有多大?是不是无限大?谁决定了它们的大小?

这就不能不提到引力,它是宇宙间唯一超距的力——好像能到达宇宙的任何地方,也是唯一瞬时的力——好像不需要时间能瞬时到达受力者那里。此时将的能量场具体化为引力能场,上述问题就可以转换为:宇宙和基本粒子的引力能场到底有多大?是不是无限大?

或许您会纳闷:引力应该发生在两个以上物体之间啊,单个的物体谈得上什么引力?为回答您这个问题,我们得花点时间说一下什么是“引力通量”。先抄写一遍枯燥无味的引力公式:F=GM1M2/R2,公式中的F指的就是两个物体(质量分别为M1和M2)间的引力,R是两个物体质点之间的距离,G是引力常数(它是基本不变的),可以不去管它,物理学家还说,通过改变引力的单位数值,你就可以让G的数值为“1”,上述公式就可以简化为F=M1M2/R2.

接下来就可以得出“引力通量”概念了。设想以两质点M1和M2之间的距离R为半径形成一个球面体,该球体的表面积为4πR2.再用表面积4πR2去乘以两质点之间的引力M1M2/R2就得到引力通量,数值为4πM1M2.它表示两点之间的引力通量与它们之间的距离无关,在任意有效半径内,球体表面积上的引力通量恒等于4πM1M2.假如你再去掉质点M2,两点间的引力是没有了,但我们也就得到了一个有关于质点M1的引力能场。该引力能场的数值应该是4πM1与一个常数的积,如果你将该常数设置为“1”的话,就可以近似地写成4πM1.引力能场的含义是指:在质点M1为球心的有效半径内球体表面积上的引力能场恒等于4πM1.

之所以选择引力,还有着一个更为深刻的原因:引力是存在者的质能时空统一关系最为典型的个在表现形式。第一,引力(包含其它的力)将存在的质能时空统一关系通过自己的力的形式表现出来;第二,如果有一天科学家发现了质能时空统一的数学方程式,则所有的力都是多余的,也都是可以被清除的;第三,引力因为具有瞬时和超距特征,被科学家们视为最基本的力,至少是最典型的力。

有了引力能场之后,我们就可以追问:宇宙和基本粒子的引力能场是否是无限大?谁决定了它们的大小?质点M1的引力能场的有效半径意味着什么?它有多大?

质点M1的引力能场的半径应该是一条线段(或射线),该线段(或射线)实际上是由若干个(或无数个)从球心向外移动的点构成的,在每点处都可以画上一个球体,虽然每个球体的表面积越来越大,但每个球体表面积上的引力能场的总量是相等的且恒等于球心上的引力能场总量。所以随着半径的不断增大,表面积每点(这里“点”的含义应该是:该球体表面上所能获得的最小单位的物理存在所携带的空间,下同)上的引力能场效应就会减少。关键的问题是:这样不断减少的势头有没有一个终点?有终点就意味着终点以外的球体表面积上的引力能场效应为零——因为该球体表面上每一点处引力能场效应均为零。连接上述终点(但不包含终点在内)到球心的距离就是引力能场的有效半径,在有效半径范围内任意一处球体表面上任选一点,该点上的引力能场效应均不会为零。

基本粒子假设在这里就大有作为了。设M1质点引力能场的有效半径的最大值为R,则半径为R的球体表面上任意一点的引力能场效应均等于基本粒子自身的能量——称为“基本能量”,则R数值的大小取决于M1质量和基本粒子质量之间的比值。设宇宙的半径为R0,宇宙的质量为M,基本粒子的质量为m,它们应满足下面代数式:f(MC2)=f(4πR02mC2),其中C为光速。宇宙有效半径也因此有了自己的代数式f(R02)=f(M/4πm),它表明宇宙的质量同基本粒子的质量之比决定了宇宙的空间尺度。至于基本粒子的空间尺度有两个:一是粒子态的空间,其数值近乎为零;二是场态空间,即引力能量场的空间,其大小与粒子的质量有关。基本粒子的质量被称为“基本质量”,其场态空间尺度被称为“基本空间”。

基本粒子假设真是个很好的假设!第一,它证明了宇宙不可能是无限可分的,而是有基本粒子的。没有基本粒子的宇宙就意味着任意一个大小质量的质点,其引力能场尺度都和宇宙的引力能场尺度一样大——这是叫人无法接受的。也就是说,基本粒子假设可能是有根据的。第二,它进一步说明了宇宙的空间尺度可能是有限的——如果它的质量是有限的话,也可能是无限的——如果它的质量也是无限的话。第三,宇宙、基本粒子和任一物理存在,都因此获得了自己的空间——它们的引力能场就是它们自己的空间。如果你不喜欢“引力能场”这个名词、或者觉得它概括性不够的话,也不妨用一个宽泛的“能量场”概念替代它,存在者的空间就是存在者之能量场的存在形式。

空间原本是个复杂且飘忽不定的概念,哲学家说,存在者的空间就是存在者所在的范围。物理学家说,空间是物质自身所具有的广延属性,在牛顿力学里它像是一个空的容器,而在爱因斯坦的理论中它成了在质能时空统一关系中的空间。但没有人就具体存在者的空间尺度给出一个固定的度量。有了基本粒子假设之后,情况就有了根本的改观。

对于一个物理存在来说,它自身携带有两种空间。一是它自身结构的物质态空间即体积,二是它所能影响到的场态空间即能量场。就存在即关系的角度来看,前者是空间的内在关系或是由内在关系构成的空间,后者是空间的外在关系或是由外在关系构成的空间。对于任何统一的存在者来说,它的内在空间和外在空间是连成一体的而不是各自为阵的。但宇宙和基本粒子是两个特例:宇宙只有内在空间而没有外在空间,基本粒子只有外在空间而没有内在空间。它们虽然都只保留了片面的空间特性,但各自所保留的部分却是它所没有保留部分的出发点——宇宙的内在空间构成了宇宙自身外所有存在的外在空间,基本粒子的外在空间构成了基本粒子自身外所有存在的内在空间。任何存在的空间都因此而被统一在宇宙的空间之内,并被建立在基本粒子的空间之上。

关于空间的卷缩、复合和变形等复杂问题,将在下一个章节中叙述。现在来看时间,对基本粒子和宇宙来说它们的时间又意味着什么?如果基本粒子是以粒子的形式存在着,那它的空间就只能是三角形的一个顶点或圆形的一个圆心——两者是等价的,其尺度是无限小、近乎为零但又不等于零。如果是以能量场的形式存在着,那它的空间就是一个完整的三角形或圆形,其尺度同样是无限小、近乎为零但又不等于零。接下来的问题是:基本粒子所携带的基本时间是如何计量的?

爱因斯坦的质能时空统一关系式说明,能量是在空间上分布的,而质量则是在时间上分布的。存在者的空间和它的能量有关,其时间则和质量有关。由此而来的推论是:基本粒子所携带的基本时间就是基本粒子作为物质粒子存在的时间,而不是它作为基本能量存在的时间。基本粒子作为物质粒子存在的时间是瞬时的,衰变粒子的时间尺度给出了这样的暗示。相比较人类目前所能捕捉到的衰变粒子而言,基本粒子存在的时间只能是更短。

还有两个神秘的问题需要解决:一是基本粒子作为基本能量存在的时间有多长?二是基本粒子作为物质粒子存在的时间是不是一个固定值?为回答第一个问题,需要从物理学家那里引进“宇宙真空”的概念。假设宇宙空间近似于一个三维球体的话,绝对(即“最薄”)的“宇宙真空”就只能存在于宇宙的边缘处,该边缘处球体表面积上每点的能量场仅仅只有一个基本能量。甚至光线都到不了这里,因而该处的基本能量就可能以能量的形式存在较长的时间,对不同的基本能量来说,其时间的长短也就不可能是一固定值。至于基本粒子的存在时间是不是固定值的问题,衰变粒子的时间基本上为一固定值的事实或许暗示着能给出一个肯定的回答。拥有一固定值的基本粒子存在的时间可以作为存在的基本时间,并因此成为宇宙间所有存在者时间的最小计量单位。

由此,我们得出本节的第二个推论。

推论2.2:基本粒子的质能时空统一可具体描述为基本质量、基本能量、基本时间和基本空间的统一,基本质量、基本能量、基本时间和基本空间也因此成为所有存在者描述其质能时空统一关系时的最小计量单位。

在一个相对稳定的宇宙时空中,它们都应该拥有一个固定值——因为它们都来自于基本粒子。有了这样的基本构件,一个相对完整的哲学宇宙可以说是呼之欲出了,剩下的也就只是一些细节问题了。但在给出哲学宇宙的细节之前,还有一个关于哲学宇宙的思想问题——宇宙是一个存在者的宇宙还是一个观测者的宇宙——需要解决。该问题可等价地表述如下:宇宙的基本构件是谁给出的?是宇宙即存在者自己?还是爱因斯坦的观测者?

第三节 爱因斯坦坐标:观测者而非存在者

在本章第一节里我们曾说过或许爱因斯坦错了。现在的问题是:如爱因斯坦确实错了,他在哪儿出错的可能性最大?答案是在时空观上;进一步追问“为何在时空观上出错”?答案是错在光信号上;又问“为何错在光信号上”?答案是错在观测者身上。简单地说,是光信号骗了观测者,观测者骗了爱因斯坦。

爱因斯坦在广义相对论的“坐标变换”(如在真空中以重力加速度上升的爱因斯坦电梯就属于这类变换)中提出了一个十分深刻的物理学思想:对物理定律来说,每一个坐标系都是平等的,没有哪一个坐标系更优越一些。问题是:这一深刻的物理学思想在它的思想者爱因斯坦那里,有没有获得同样深刻的形式?众所周知,广义相对论中的“坐标变换”是在不同观测者之间的坐标变换。上述问题等价于下面的提问:在不同观测者之间的坐标变换是不是一种最彻底的坐标变换?更进一步也更深刻的问题是:从终极的意义上说,物理学(包括哲学)是关于观测者的知识?还是关于存在者的知识?

答案应该是后者,物理学(包括哲学)应该是关于物理存在者的知识,观测者对物理存在的观测只是获得关于存在者知识的途径而已。因而,最为彻底的坐标变换应该是存在者之间的坐标变换,而不是观测者之间的坐标变换。将爱因斯坦的观测者坐标变换还原为存在者的坐标变换,就能发现爱因斯坦的这一错误。

说爱因斯坦的坐标变换属于观测者之间的坐标变换想必都能认可——那正是爱因斯坦理论的最伟大之处,如果说存在者之间的坐标变换比观测者之间的坐标变换更为彻底,肯定会招致一片骂声——物质“第一性”的静止时空观不正是被爱因斯坦否定了的时空观吗?存在者的时空观很容易被人误认为是牛顿绝对时空观的现代翻版。换一种说法误解者也许能察觉其中的奥妙。爱因斯坦最伟大的哲学贡献是关于存在的质能时空统一关系——广义相对论的另外一种说法——的描述,其质能时空关系式潜含了爱因斯坦致力于“统一场论”的企图,甚至有可能将广义相对论和量子物理统一起来(如科学家能给出描写它们的方程式的话),问题是:质能时空统一的关系在何处被统一起来更为彻底——是在观测者那里?还是在存在者那里?思想的直觉告诉我们:在存在者那里的统一才是最为彻底的统一。

接下来我们要做的工作,就是将观测者的坐标变换还原为存在者的坐标变换,看看两者到底有些什么样的区别。

先从广义相对论所依托的的黎曼空间开始。黎曼几何说,现实中的三维空间只是近似的三维,“近似”二字意味着三维空间在微观尺度上是不平滑的,呈弯曲或扭曲的性质,类似于曲面上的小丘,以波的方式从空间的一部分过渡到空间的另一部分。这种不平滑的空间性质被称为“流形”。如果您能想像一下平滑的玻璃表面在微观尺度上的实际情景,会有助于您理解空间的这一特殊性质。

“流形”空间概念应该是符合物理学观测结果的,可能还符合数学计算的要求,问题是:它符不符合全体物理存在者的事实?如果基本粒子中也有物理学家的话,它肯定会说:这不符合基本粒子观测到的事实。基本粒子可以为最小的小丘(即基本粒子,其空间也可以是弯曲的)建立一个三维坐标系,并能确保该空间是平滑的。此时再回头来审视黎曼几何中的“流形”空间,它实际上是源自于这样一个潜意识:我们生活于其中的三维空间具有独特的优越性。也正是以这样一个优越的三维空间为坐标,空间的波动与不平滑就成了问题。

有了基本粒子这样的物理学家帮忙,我们就可以为任何尺度上的存在者建立一个平滑的三维空间坐标系。所有存在者的三维空间也都是平滑的(当然也可能都是弯曲的),所有的三维坐标系都是平等的,物理定律包括空间特性对所有的三维坐标系都同等有效。只是我们还要认识到以下事实:如果要为宇宙本身建立一个三维空间坐标的话,太阳系的空间都可能会“卷缩”成一个点,地球上的我们是没有办法在这样的坐标系中标明位置的。

考虑到宇宙关系在不同层次上的连续性和无限性特征,我们实际上是可以在宇宙关系的任一层次上建立起三维空间坐标系,只是该坐标系的维数——相对于我们生活于其中的日常三维空间来说——就不一定是整数了。数学家眼中那些千奇百怪的空间维数——从零维到无限维,盖缘于此。存在者原本是很简单的,而我们的语言(含数学语言)局限将事情弄得过于复杂了。

再来看看时间和光信号,爱因斯坦观测者的时间只与光信号有关。爱因斯坦说,光子返回时的时间与出发时一样——无论它走多远,所花费的时间数值总是为零。对观测者来说,光速总是恒定的——无论观测者是追赶着还是逆着运动着的光源进行测量,光速不变。哪怕你以0.5倍光速去追赶光子,光相对于你的速度数值依然为c,至于它自己的运动速度也依然是c而不是c的1.5倍。在爱因斯坦观测者那里,光虽然有速度但绝对不需要时间(光携带的时钟被钉死了),也从不花费任何长度的时间——时间实际上是由光速来度量的,光实际上成了时间的上帝。时间和空间的相对性是由光的时间为零这一恒定性派生出来的。

在本书看来,爱因斯坦观测者所给出的时间,实际上可以还原为一个新的存在者的时间,这个新的存在者就是“存在者 观测者”,爱因斯坦时间实际上也就是这个“存在者 观测者”所携带的时间,既不是观测者所携带的时间,也不是存在者所携带的时间。不同的观测者因其所处位置和相对速度不同,测量到的又都是同一个光速,所以他们对同一事件(如物体w从一点到另一点处的时间和位置)测量的结果(时间和位置)也就各异,该结果(按我们的理解)属于不同“存在者 观测者”所携带的时间和位置。没有一个观测者的坐标是优越的,他们的测量都是相关的且遵守着同样的物理定律。相对论说,只要清楚了每位观测者的位置和相对速度,就能计算出每位观测者该赋予同一事件的时间和位置。

所有的关键就出现在“赋予”这两个字上。作为测量结果的时间和位置并不是作为存在者的物体W所携带的时间和位置,更不是观测者所携带的时间和位置。而是观测者“赋予”存在者的时间和位置,本质上乃是“存在者 观测者”所携带的时间和位置。用A、B、C表示不同的观测者,其不同的观测结果就是“物体W A”、“物体W B”、“物体W C”等不同的时间和位置。问题是:这样的结果对相对论来说意味着什么?对本书来说又意味着什么?

相对论说,上述结果就是物体W相对于不同观测者的时间和位置,这本来也没有错。但内中有个含混的问题没有交代清楚:物体W相对于不同观测者的时间和位置,是否就是它自己的时间和位置?这可是两个相差很远的概念。而在物理学家们看来,他们所测量出来的数据就是观测对象自己的数据,在相对静止的世界里确实如此,至少可以近似地看成是如此。也就是说,上述不同的测量结果被物理学家们当成了物体W自己不同的时间和位置——物体W的时间和空间的相对性竟然是在不同观测者之间相对着!

我们也承认时间和空间是相对着的,但那是在质能时空统一关系中相对着的,而不是像上面这样在不同观测者之间相对着的。在本书看来,不同观测者在测量同一个运动事件时,实际上都生成了不同的“存在者 观测者”这样新的存在,因而其不同的测量结果,乃是不同的“存在者 观测者”所携带的时间和位置——这才是时间和空间相对性的本来面目!他们的观测结果之所以不同,是因为不同的“存在者 观测者”——作为新存在者——的质能时空统一关系不同。但具体到每个新存在者(“物体W A”、“物体W B”、“物体W C”等)来说,它此时的时间和位置则是确定着的。

无论是观测者或存在者,也无论是“存在者 观测者”或物体w,它们各自携带的时间都是以基本时间为量度单位的,都是基本时间的整数倍,也都可以用基本时间进行描述。在相对论中,观测者携带的时钟所记载的既不是观测者自己携带的时间,也不是存在者自己的时间,而是“存在者 观测者”所携带的时间,但被模糊为存在者(即被观测者)的时间。所以我们说,是观测者欺骗了爱因斯坦。而更为严重的后果是,观测者还“偷”走了存在者的客观实在性——此是后话。

最后,我们再来看看光信号是如何欺骗观测者的。

光速在某一段连续的宇宙时空中的确是恒定的,但在宇宙时空的全程中却未必遵守一个速度。光速在一段连续时空中恒定——作为物理学事实、乃至它在宇宙全程中不恒定——作为猜想,应该都有着深刻原因。光速的这种反常行为所表达出来的恰恰是宇宙在其空间结构上的反常现象!换句话说,光是按照宇宙空间结构运动着的,它每次都必须走完从出发点到观测者之间的空间结构。存在者的空间结构就是存在者所携带的能量场。

对运动中的光子来说,从A点到B点的距离不是理想中的直线距离(尽管从宏观上看光是直线传播的,但在微观上看光却是一种波即光波),而是光按波的形式走过的距离——有点像时装模特们走的S型步子一样。有趣的是,时装模特们的步幅(即每一步的长度)和迈动步子的频率是非常一致、协调的,但光子们却有着不同的波长(相当于模特们的步幅)和频率而且差异很大。能量较高的光子频率高、波长短——快速地迈着小碎步,精力十足;能量较低的光子频率低、波长长——懒洋洋地拖着大步,但也不掉队。如果能观看到这样的一场模特表演肯定是非常有趣的。

静止地考察某一个波长的光子从A点到B点的轨迹,它的步幅长度即波长是一固定值X1,每迈出一步的时间也是一个固定值T1,则光速C=X1/T1.与此同时,它所要走过的从A点到B点的步子数量也是一个固定值。

再假设光源以速度V1做匀速运动,而测量者以速度V2做相向匀速运动。此时光速C=X1/T1依然成立,即光子每迈出一步的速度没有变。但是牛顿告诉我们说,此时光子和测量者的相对速度变快了(C V1 V2),不再是静止时的光速C了,也就是说,此时测量者看到的光速应该是“C V1 V2”。但科学家实际测量和推算的结果都是,光速与观测者的相对运动速度无关,光速总是C。

如果光速没有变快,那就需要给出更为合理的解释,存在者的空间结构在这里开始起作用了。在我们看来,每个存在者都携带着自己的时空结构,光源是如此,测量者也是如此。当光源和测量者做相向运动时,同时发生了两件事。一是我们在经典物理中所看到的,因为光源和测量者的相向运动,光子到达测量者的距离应该变短了,这就意味着光子所要迈出的步子数量被减少了。二是在微观尺度上的时空叠加效应。相向运动的光子和测量者各自的时空结构有一部分被叠加起来了——光源和测量者各自携带的空间被叠加了一部分,光子的步数因这一段路程而增加了。

经典物理中的相向运动使得光子看起来变快了,加快的速度值正好是两者相向运动的速度之和。而空间叠加效应使得光子看起来变慢了,它所慢下来的原因正是它所要经过的叠加空间。最令人惊奇的是,光子所慢下来的速度正好是两者相向运动而加快的速度,也就是说两者相抵后为零——就像观测者和光源都没有挪动脚步一样,所以测量者看到的光速依然是一个恒定速度。如果进一步追问其原因,也只能做如下猜测:所叠加的空间结构(使光看起来变慢了)正好是两者相向运动(使光看起来变快了)带来的结果。

至于同向运动的情况正好相反,光速恒定的结论相同。

如果我们走得更远一点,还可以对光的运动现象做更多的猜想。第一,光波的波长都是基本粒子能量场的整数倍,光子运动中的最小计量单位应该都与基本粒子能量场有关,过程最短的时间则是光子通过单个基本粒子能量场所花费的时间——在一定的宇宙时空域里可能也是一恒定值。第二,既然所有的光子都是按照基本能量场的整数倍选择波长的,也就决定了无论选择什么样的波长,光子在同一空间距离中通过基本能量场的数量总是相等的——这是简单的几何问题,所以不同波长的光波也是恒速的。第三,宇宙中应该存在有以基本能量场为波长的光波——宇宙中最短的光波,其速度会大得惊人,它应该出现普朗克能量级上,出现在宇宙爆炸的出发点处。有了这样速度的光子,宇宙初期的暴胀也就成为可视事件。第四,光子所有的秉性都源自于它的本质,光是一束在亚粒子能量场中“流淌”着的能量。光“照亮”它走过的每一个亚粒子能量场的过程,可以看成是一个能量接力的过程——以波长为单位的亚粒子能量场们就是一个个接力队员。但它们有个不好的习惯,将接力棒当成了食品,每位接力者都会“咬”上一口,最后的结果是接力棒不见了——光被吸收了。以上内容也就构成了光子的质能时空统一关系。它甚至还能解释为何没有质量的光子在强大的引力作用下会弯曲——因为有质量的空间结构被弯曲了,光子也就只能是沿着弯曲的空间结构朝前走。

没有什么比光还快,所以选择光信号作为不同观测者之间或先后发生的两个事件之间的观测标杆是可以理解的——光因其在空间结构中独特的运动方式实际上已成为不同存在者空间相互联系的桥梁。但如果因此将光信号作为存在者或事件(即被观测者)所内禀的时间和空间的标杆、并由此出发进一步讨论被观测者的时空相对性,那可就大错特错了——错把媒婆当成新娘了。光信号在不同的观测者眼里原本是位媒婆(是给观测者与观测者做媒的),在不同的被观测者那里也只是一位媒婆(借助光速不变的假定,给被观测者与其时空关系做媒),而最后的错误结果却是观测者将这位媒婆当成是被观测的新娘(被观测者的时空关系)了。媒婆和新娘的根本区别就是媒婆与新郎不可能是一家人,而新娘与新郎却是一家人。

犯了这样的错误或许不是爱因斯坦的本意,爱因斯坦不仅坚信“上帝不会掷色子”,而且也始终坚信存在有一个不依赖于任何理论系统的物质宇宙。倒有可能是因为广义相对论和量子物理学同时接纳了观测者而干扰了爱因斯坦的思考方向,使得他在考虑理论解释的具体细节时说了一些与客观实在性不一致的话——换句话说是观测者骗了爱因斯坦。

需要说明的是,存在者之间的坐标变换与观测者之间的坐标变换,对数学和物理定律来说同样有效,换句话说,两者之间的计算结果如通过两者之间的坐标变换还可以还原。但两者之间的哲学意义却是南辕北辙:存在者之间的坐标变换将我们导向存在者的哲学,而观测者之间的坐标变换则将我们导向观测者的哲学。本书认为,哲学应该是关于存在者的哲学,存在者自身连续与离散的矛盾成为哲学第一矛盾。而自英国经验主义以来的主流哲学则认为,哲学是关于观测结果的哲学,也是观测者给出的哲学,存在与意识的矛盾也就当然地被视为哲学第一矛盾。

现对本章三个单节的内容小结如下。第一节描述了宇宙运动的基本模式,无数次的爆炸收缩再爆炸轮回之后出现了一个有着空间方向的宇宙。第二节在“宇宙同构”和“质能时空统一”的背景下描述了宇宙的基本构件,宇宙的基本构件是基本粒子,具体表现为基本质量、基本能量和基本时间、基本空间的统一。第三节谈论的实际上是哲学宇宙的基本思想:宇宙是一个存在者的宇宙还是一个观测者的宇宙?答案只能是前者。模式、构件和思想,共同完成了一个客观实在的、有着基本构件、遵守着质能时空统一、有着方向性的哲学宇宙的框架。描述该框架下的宇宙时空图景并进而探索存在者的时空之谜,也就成为下一个章节需要完成的首个任务。

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