时间和空间，最让人感到熟悉，又最让人感到陌生。古往今来，面对时间和空间，人们无不为宇宙之伟大和自身之渺小而赞叹。孔子面对滔滔江水，体悟时间的一去不返，禁不住感叹：“逝者如斯夫！不舍昼夜。”[108]朱子曰：“天地之化，往者过，来者续，无一息之停，乃道体之本然也；然其可指而易见者，莫如川流。”古人观看河水流逝，感悟时间的无尽永前，思考天地万物的运行演化。古罗马哲学家奥古斯丁问道：“时间究竟是什么？没有人问我，我倒清楚，有人问我，我想说明，便茫然不解了”，“我知道如果没有过去的事物，则没有过去的时间；没有来到的事物，也没有将来的时间，并且如果什么也不存在，则也没有现在的时间”。他继续追问：“时间不论如何悠久，也不过是流光的相续，不能同时伸展延留，永恒却没有过去，整个只有现在；而时间不能整个是现在，他们可以看到一切过去都将被将来所驱逐，一切将来又随过去而过去，而一切过去和将来却出自永远的现在。”[109]“空间”更是难以名状，它无限、永有，既实在又虚无。老子曰：“天地之间，其犹橐龠乎；虚而不屈，动而愈出。”[110]老子认为，天地之间就像一个巨大的风箱，虚空而永不枯竭，愈取而愈多。
古希腊哲学家德谟克利特提出“一切事物的始基是原子和虚空”。他认为原子是不可再分的最小“存在”，而“虚空”则是原子运动的场所，“存在并不比非存在更实在”。[111]这种“相对空间”的概念为亚里士多德所继承：第一，空间乃是一事物直接包围者，而又不是该事物的部分；第二，直接空间既不大于也不小于内容物；第三，空间可以在内容事物离开以后留下来，因而是可分离的；第四，整个空间有上和下之分，每一种元素按本性都趋向它们各自特有的空间并在那里留下来，空间就根据这个分上下。[112]德国哲学家康德认为，空间是一种感性直观的先验形式，他在《纯粹理性批判》中提出，“空间是一个作为一切外部直观基础的必然的、验前的表象”，是“先验的阐明”。[113]
在物理学和天文学发展的基础上，出现了以布鲁诺为代表的无限宇宙观，认为宇宙是无界的，也不存在中心。牛顿在《自然哲学之数学原理》中对“绝对空间”与“相对空间”的概念进行了区分。他认为，“绝对的空间，它自己的本性与任何外在的东西无关，总保持相似且不动，相对的空间是这个绝对空间的度量或者任意可动的尺度，它由我们的感觉通过它自身相对于物体的位置而确定，且被常人用来代替不动的空间，如地下的空间的、空气的或天空的空间的尺度由他们自身相对于地球的位置而确定”。[114]
当代以来，出现了一种涉及人类自身的新空间观。“空间本身既是一种‘产物’，是由不同范围的社会进程与人类干预形成的，又是一种‘力量’，它要反过来影响、指引和限定人类在世界上的行为与方式的各种可能性”。[115]法国哲学家梅洛·庞蒂认为，身体意味着世界存在的含混性，“身体”是一种包括肉体和心灵的整体性存在，并积极主动地参与世界的建构；“我的身体在我看来不只是空间的一部分，而且如果我没有身体的话，在我看来就没有空间……身体的空间性不是如同外部物体的空间性或空间感觉的空间性那样的一种位置的空间性，而是一种处境的空间性。”[116]
随着近现代科学的发展，人们以理性主义为根基建构了宏伟的知识体系，展开了对时间和空间奥秘的新探索，数学、物理学领域的“空间”概念逐渐与哲学领域的“空间”概念相分离。
欧几里得是古希腊著名数学家，他的不朽巨著《几何原本》是古希腊数学思想的集成，两千多年来历经翻译和修订，至今已有一千多种版本，成为西方除了《圣经》之外流传最广的书籍。该著作从非常少数的公设、公理和定义出发，按照严密的逻辑规则推导出了古希腊人已经掌握的近五百条定理。它使人们看到了理性思维的力量，增强了人们对于理性思维的信念，从而产生了一种理性精神。爱因斯坦由此感叹道：“世界第一次目睹了一个逻辑体系的奇迹，这个逻辑体系如此精密地一步步推进，以至它的每一个命题都是绝对不容置疑的——我这里说的是欧几里得几何；推理的这种可赞叹的胜利，使人类理智获得了为取得以后的成就所必须的信心。”[117]这种思维方式，在西方文化中被誉为真理性、可靠性典范和一切科学真理的源泉，被称为“欧几里得理性”。[118]
《几何原本》的诞生，标志着数学史上第一个较为完整严格的几何公理化体系的诞生，对后世的数学和自然科学的发展产生了深刻而久远的影响。但是，人们也发现，欧几里得几何体系在其建立之初，就带有自身无法克服的“难言之隐”。例如，作为最基本的概念之一的“直线”定义是“直线是它上面的点一样地平放着的线”，而“点”的定义是“点是没有部分的[119]”，这相当于用一个未知的定义来描述另一个未知的定义，显然是不严密的。作为其本公设之一的第五公设（平行公设）是这样的：“同平面内一条直线和另外两条直线相交，若在某一侧的两个内角的和小于二直角的和，则这二直线经无限延长后在这一侧相交[120]”。然而，这一公设仅在普通平面当中可以得到经验的印证，在非平面（如地球这样的大曲面）之中却不能成立。这些作为整个体系基础的概念、定义或公设却在描述上存在明显的缺憾，成为欧几里得几何逻辑体系上空挥之不去的阴霾。除此之外，由于对逻辑性和简洁性的强烈追求，欧几里得几何学已经完全脱离了生活原型，而成为一门纯粹理性的学科。因此，克莱因指出：“由于坚持要把他们的几何学搞得统一、完整和简单，由于把抽象思维同实用分开，所以古希腊几何就成为一门成就有限的学科。它狭隘了人们的视界，使他们的头脑接受不到新思想和新方法。它的内部存在着使它自己死亡的种子。”[121]
尽管不够完美，尽管带着与生俱来的“逻辑原罪”，欧几里得几何学的理性主义光环却始终照耀着后世的科学发展。其鲜明的直观性和严密的逻辑演绎方法，启发和支撑了后来的哥白尼、开普勒、笛卡尔、惠更斯、牛顿、莱布尼茨、欧拉、拉格朗日和高斯等科学巨匠的伟大思想。人类满怀好奇与敬畏之情，随着经典力学体系的建立，叩响了近代科学的大门。
欧几里得几何第五公设的复杂冗长，始终让那些完美主义情结的数学家们难以释怀。从《几何原本》问世以后的两千多年里，数学家们对此投入了极大的精力，一直试图弥补这一缺憾。到了十九世纪，第五公设的研究出现了非凡进展。被誉为“数学王子”的高斯发现，第五公设不能被证明；而只要假定一个与此不同的前提，就会产生一种同样逻辑严密的全新的几何学。[122]1826年，俄罗斯数学家罗巴切夫斯基在喀山大学数学物理系的学术讨论会上做了题为《关于几何原理的扼要叙述及平行线定理的一个严格证明》的报告，他用命题“过直线外一点至少可以作两条直线与之不相交”代替第五公设而保留欧几里得几何学的其他公理与公设，经过严密逻辑推理，建立了一套全新的几何体系（罗巴切夫斯基几何）。1854年，另一位数学家黎曼在德国哥廷根大学作了题为《论作为几何基础的假设》的报告，用命题“过直线外一点所作任何直线都与该直线相交”代替第五公设而保留欧几里得几何学的其他公理与公设，建立了另外一种完全不同的新几何（黎曼几何）。这两种新的几何学，称为非欧几何。三种不同的几何体系分别建立了截然不同的几何空间：在欧几里得几何学中，平行的“直线”总是保持平行，三角形的内角之和为180度，所构建的是一个平直空间；在非欧几何中，起初平行的“直线”最后汇聚相交或者相互发散，三角形的内角和大于或者小于180度，所构建的是两种不同的弯曲空间。[123]简洁地说，欧几里得几何中的“直线”是“平直”的，而非欧几何中的“直线”是“弯曲”的。(www.xing528.com)
欧几里得几何与非欧几何对数学、物理学和整个科学的进步都具有非凡的意义。牛顿基于欧几里得几何建立了经典力学体系，描述了宏观低速世界的物理规律，奠定了近代物理学的基础；而爱因斯坦则基于非欧几何发展了广义相对论理论，对宏观高速情况下的时间、空间和引力特点进行描述，使人们对物理世界有了更加全面和深入的理解，拓展了人类的想象力。在广义相对论中，时间和空间是“时空”的同一实体的表现形式；物质和能量是可以相互转化的；光线在传播过程中会被“弯曲”；初始平行的时空度规的短程线并不保持平行：换言之，时空是弯曲的。[124]非欧几何的创立是数学乃至整个科学的进步，它对现代物理学的巨大推动也使人们认识到：数学不过是人类思维的产物，它不独立于人类感知的世界，也不是真实的物理世界。
广义相对论给出了一个比牛顿力学更优美的万有引力理论，在诸如恒星和星系这样的宇宙尺度上描述了运动的基本规律。但是，当人们在研究诸如分子、原子、质子、中子这类微小尺度的世界时，发现广义相对论并不适用。就在爱因斯坦耗费数十年为寻找一种可以同时容纳引力和光的统一理论而孤独思索时，一种解释微小尺度物理现象的“量子力学”发展壮大起来。
一些物理学家发现，在量子世界，所有的微观粒子如电子、质子、光子等的行为，表现出与我们日常熟识的经典物理学大相径庭的现象：在同一时刻，它们可以既在这里又在那里，既是粒子又是波。如果我们不去观测它们的状态，它们就处于多个位置或多种运动状态的叠加态。而一旦我们去观测它们，它们或者呈现为一个确定的位置，或者表现出一种确定的运动状态。[125]1927年，沃纳·海森堡提出，人们不可能在同一时刻精确地得知一个电子的位置和速度，但却能够以很高的准确性预言大量电子以某种方式运动的概率。1935年，薛定谔通过一个“思想实验”揭示了量子理论的诡异：在一个盒子里有一只猫、少量放射性物质和一个毒气瓶。在一段时间内，放射性物质将有可能会衰变并释放出毒气杀死这只猫。但是，由于该放射性物质的衰变状态无法确定，因此，这只猫的境遇只能由一个包含死和活的概率的“波函数”来描述。换言之：根据量子理论，这只猫既是死的，又是活的。一只猫处于死和活之间的一种说不清的状态，这一说法已经令人觉得十分怪诞，而更令人惊愕的是，根据量子理论，测量过程本身决定测量结果，因此，猫的生死居然是由人们打开盒子这一动作而决定的。这种诡异现象，被人们称之为“薛定谔猫佯谬”。“薛定谔猫佯谬”作为一个量子力学问题，在科学领域触动了哲学的神经。1932年，冯·诺依曼给出了一个量子测量“波包塌缩”过程的著名证明，由此得出“物理——心理平行主义”的结论，成为对量子现象进行主观主义解释的主要根源之一。这种主观论解释曾受到物理学家伦敦、鲍厄和维格纳等的极力推崇，使量子力学解释始终处于主观论与客观论、实在与反实在的拉锯之中。[126]
由于观察在量子测量中起着不容忽视的关键作用，导致了意识与物质的关系问题的辩论。对量子系统的观察会导致它的态骤然改变，这一事实与“意识支配物质”十分相像。[127]以物理学家欧金·维格纳为代表的部分科学家认为：根据量子力学，由于所有物质的存在都依赖于测量，而只有有意识的人或实体才能进行测量，因此世界的存在也就依赖于意识。[128]1962年，维格纳在《评心灵肉体问题》一文中积极倡导以意识为基础的测量理论，将精神引入物理世界并让其占据突出地位，以解决量子测量中从相干态到无相干态的不可逆的骤变。在这一论文中，他提出了著名的被称为“维格纳朋友”的思想实验。维格纳假设，让他的一个“朋友”取代关在盒子里的“薛定谔猫”，用通常的探测器和指针取代放射性物质和毒气瓶，当经过一段时间之后打开盒子时就可以询问这位“朋友”发生了什么。假设“维格纳朋友”是足够诚实的，那么他会告诉维格纳测量的观察结果，即：在他被关在盒子里的这段时间里，指针在某一时刻的确切读数。因为“维格纳朋友”的意识对测量结果起着决定性作用，此时盒子里的指针在整个盒子及其内部所有的“内容”不能再被当作一个量子系统，因为维格纳在观察前，指针处于确切状态而非叠加状态。这一假设导致我们的理解陷入一个两难困境：一，按照量子理论，“维格纳的朋友”不应该被采信，除非他在盒子中处于无意识状态；二，我们不能否认“维格纳朋友”与我们具有相同的感觉意识，否则就会陷入唯我论；但是，相信“维格纳朋友”又意味着，一旦测量信息进入观察者的意识，“薛定谔猫”的叠加态就会立即塌缩成具体的实在状态。如此看来，按照维格纳的观点，人脑是这一测量链的终结点，在测量尚未到达这一点时，无论是薛定谔猫还是维格纳的朋友，都处于叠加态中；一旦测量达到人脑这一终结点，观察者就会决定被观测到的结果。[129]
“维格纳朋友”思想实验凸显了观察者的意识在量子测量中的重要性，其主观主义解释也与实验结果相符。但是，这一观点在解释物质世界时面临着难以克服的尴尬：它将导致人们对物质和精神的认识再次陷入二元论，并且将世界变成一个虚幻的存在，或者世界根本不存在。
量子力学问题引发了多种解释，其中之一就是埃沃雷特的“多宇宙”或“平行宇宙”观点。1957年，埃沃雷特提出了一个关于量子力学的独特解释：一个处于一态或多态叠加之中的量子系统，骤然跃迁到一个确定的具体态，是因为宇宙发生分裂而形成了多个包含不同态的拷贝宇宙。如薛定谔猫实验中猫的活死叠加态跃迁时分裂成两个宇宙，一个宇宙中包含活猫而另一个中包含死猫，每个宇宙中也都含有实验人员的拷贝，他们各自都认为自己所处的世界是唯一的。按照这一观点，如果一个量子系统为n个量子态叠加，则该宇宙会因测量而分裂成n个拷贝。通常n值为无限大，因此，在任何时刻都存在着与我们所处所见的这个世界同时存在的无限多个“平行世界”，每一个世界中都有一个与我们一模一样的个体。
多宇宙理论的支持者不乏费曼和霍金这样的著名物理学家，但该观点也受到了两个主要的批评：其一是将“超形而上学的东西”引入到我们关于物理世界的描述之中，这种为了解释一个我们所体验的宇宙中的某一现象而引入无限个其他宇宙的作法，有违奥卡姆剃刀原理；其二是平行宇宙无法被检验，即我们无法在意识到自己被局限于某一宇宙的同时证实或否定其他的宇宙是否存在。因此，大多数人宁愿支持只存在一个宇宙系统的观点，因为这一观点可以对物理学、生物学和宇宙学中的巧合性和偶然性事件给出更容易的解释。多宇宙理论的早期支持者惠勒后来说：“开始时，我支持这种思想，是因为它似乎代表量子理论表达形式的逻辑继续；今天我已经改变我对于它的观点，因为它带来的形而上学的累赘太多了；我的意思是指：每一次当你看到这事或那事在发生，你必须设想许许多多别的宇宙，在其中将会看到别的事在发生。这使科学堕入某种神秘主义。”[130]量子理论跨越了科学与哲学的雷池，不仅震荡了自然科学家的平静，也点燃了哲学家和神秘主义者的激情，由此而产生的许多违反“常识”的新奇概念让人们错愕不已。因此，尼尔斯·玻尔宣称：“谁要是没有为量子理论而感到震惊的话，他就没有懂得它。”[131]
古希腊哲学家赫拉克利特认为，万物处于不断的流动变化之中，“人不能两次踏进同一条河流，因为新的水不断地流过你的身旁。”[132]牛顿的经典力学使人们认识了一个客观运行的物理世界，而他对第一推动力的思考又将人们带入一个神秘的未知领域；爱因斯坦广义相对论的时空理论，使我们认识到空间、时间和质量之间存在着密切的联系，却又对量子力学的不确定性感到束手无策；量子测量虽然在微观领域取得了顺利进展，却始终难以将其成果有效地放大到宏观的经典世界，使我们陷入了对世界本质的好奇与困惑的挣扎之中。尽管如此，人类毕竟走在探索和认识世界的道路上。无论是科学、哲学还是神学，在不同的人类智慧山峰于云端相见之前，它们仍然以各自特有的方式引领着人类文明的前进。
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