三、物质运动的存在形式是时间和空间
(一)空间和时间是运动着的物质的基本存在形式
1.空间的含义和特性
哲学上讲的空间,是指运动着的物质的伸张性、广延性,即任何事物都有一定的体积、规模、形态、所处位置等特性,而空间就是从总体上表明这些特性的范畴。
空间的特性是三维性,三维空间可以用几何学的“立体坐标系”来描述,即通过空间中的任何一点,可以也只能引出三条相互垂直的直线。现实的空间是三维的,物理学和几何学设想的一维空间,二维空间都是不存在的。所谓“四维空间”是现代科学根据时间和空间不可分离的特性,把三维空间和一维时间结合起来的一种现实性描述,它有利于更完整、具体地反映现实事物的运动过程。
2.时间的含义和特性
哲学上讲的时间,是指物质运动过程的持续性、间隔性和顺序性。它表现为:一事物运动过程的久暂,一事物与另一事物运动过程出现的先后次序,以及它们之间间隔的长短。
时间的特性是一维性。时间的一维性有两个方面的含义:第一,度量任何一个物质运动的时间,只需要一个数值就可以表现出来。第二,时间总是朝着一个方向前进,具有不可逆性。通常人们所说的“机不可失,时不再来”,指的就是时间的这个特性。时间的一维性也要求我们要珍惜时光,切不可虚度光阴。
3.空间和时间与物质运动不可分离
如同物质和运动不可分一样,运动着的物质与空间、时间也不可分离,没有时间、空间的物质运动和离开物质运动的时间、空间都是不可想象的。
首先,没有脱离物质运动的时间和空间。时间和空间是运动着的物质的存在形式,运动着的物质则是时间和空间的内容。离开物质运动的时间和空间是不存在的。人们对时间和空间的度量以及表示时间和空间的方法都证实了这一点。时间是以物质在空间中的运动来度量的,例如,人们靠天体在空间的运动来确定年、月、日,太阳公转一周是一年,地球绕地轴自转一周是一日。古代用滴漏、沙漏、日晷等方法测定时间,今天人们用石英钟或更为精确的“原子钟”来确定时间,均表明时间是物质运动的持续性,它不能脱离物质及其运动。同样,空间也是以物质在时间中的运动来度量的。例如,测定宇宙间天体相互距离是用光运动的行程,即光年、光分、光秒作单位的。对微观世界内极小的长度用电磁波或其他基本粒子波的运动来测定。实际上,我们常用的长度单位“米”,被定义为光在以铯原子钟测量的0.000000003335640952秒内走过的距离。这些事实都说明,时间、空间和物质运动不可分。
其次,物质运动也离不开时间和空间。离开时间和空间的物质运动,是不可能存在的。没有过去或将来,也不占任何体积和位置的事物只能是头脑中的主观抽象,决不是客观存在。我们知道,一切物体,大至宏观的天体星球,小到微观的基本粒子,都存在于一定的空间中,都占有一定的位置,都有一定的体积、规模、形状,各个物体之间都有一定的距离和排列次序(上下、左右、前后);同样,任何物体也都存在于一定的时间之中,都有一个产生、发展和灭亡的过程,即使是非实物的场也有其作用的范围和过程。如果设想有不经历时间的物质运动,那说明这种运动的速度是无限的,而科学实验告诉我们,即使具有最大速度的“光”,也不过每秒30万公里。可见,物质运动离不开时间和空间。
总之,时间和空间与物质运动不可分割,时间和空间是运动着的物质的存在形式。运动着的物质具有不依赖于我们的意识而存在的客观实在性,时间和空间也同样具有不依人的意识为转移的客观实在性,这是辩证唯物主义在时空观上坚持的基本观点。
唯心主义否认物质的客观实在性,也就必然否认时间、空间的客观实在性。主观唯心主义者康德把时空看成是人的头脑中固有的“先天形式”,人们通过这种“先天形式”去感知事物,才有了时间和空间。客观唯心主义者黑格尔不但认为时间和空间是绝对观念的产物,而且割裂两者的关系,提出绝对观念外化为自然界后,出现了空间,但还没有时间,只有绝对观念到达精神阶段,才有了时间。无论是主观唯心主义,还是客观唯心主义对时空的理解都是错误的,不科学的。
时间和空间与物质运动不可分割,以及时空的客观性要求我们在实际的学习和工作中要重视事物发展的时空条件,遵循一切以时间和地点为转移的原则,避免犯脱离实际的主观错误。
(二)时间和空间的绝对性和相对性
1.时间和空间的绝对性
所谓时间和空间的绝对性,是指时间、空间作为运动着的物质的存在形式,具有不以人的意志为转移的客观实在性,人们的时空观念不过是客观存在的时间和空间的反映。作为运动着的物质的存在形式,既不能被创造,也不能被消灭,它们的客观存在是永恒的、无条件的、绝对的。当然,辩证唯物主义从时间、空间的客观实在性,与运动着的物质不可分割性这一点上讲的时空的绝对性和形而上学唯物主义的“绝对时空观”有着本质区别。形而上学唯物主义承认时空的客观性,但是,它把时间和空间同运动着的物质割裂开来,认为时间和空间可以脱离运动着的物质而独立存在。因而,时间和空间不受物质和运动形式变化的影响,具有绝对不变的特性。这种绝对时空观的代表人物牛顿在他的经典力学理论中指出,“绝对的、真正的和数学的时间自身在流逝着,而且由于其本性而在均匀地、与任何其他外界事物无关的流逝着”,“绝对的空间就其本性而言是与外界任何事物无关而永远是相同的和不动的”。这种时空观显然是错误的。
2.时间、空间的相对性(www.xing528.com)
辩证唯物主义在坚持时间和空间的客观性、绝对性的同时,也承认时间、空间具有相对性。时间、空间的相对性是指时间和空间的具体特性是随着物质运动状态和运动速度的变化而变化的,人们对时空特性的认识也是可变的。
首先,时间、空间随着物质形态的不同而不同。任何具体的物质形态,都在一定条件下产生、存在和发展,因而不同的物质形态各自有着特定的空间和时间。爱因斯坦的广义相对论指出,重力场的时空特性是依赖于物质的质量分布的;质量越大,分布愈密,重力场愈强,则空间的“曲率”愈大(即与欧几里德几何学所反映的空间特性的差距愈大),时间的流逝愈慢。地球上的不同高度的钟的速度不同,在目前是非常重要和实用的,因为我们在许多情况下要利用卫星发射的信号作精确导航,如果不理解相对论的理论,所计算的位置将会相差数公里。这些说明,时间、空间随运动着的物质形态的不同而不同。
其次,时间、空间随着物质运动的速度的变化而变化。爱因斯坦的狭义相对论揭示了时间和空间同物质运动速度之间的内在联系。当物体运动接近光速时,物体沿着运动方向上的长度会随着速度的加快而缩短,物体内部变化过程的时间持续性就会膨胀使时钟变慢。这就是“尺缩钟慢”现象。好比一对双胞胎孩子,如果一个孩子在以近于光速运动的太空飞船中作长途旅行,当他回来时,他会比留在地球上另一个年轻得多。
时间、空间特性的相对性,决定了人们的时空观念的相对性。随着现代科学技术的发展,时空的具体特性以及人们的时空观念还会发生变化,随着物质的运动状态的改变而改变,但时空的客观性、时空与物质运动的不可分性是不会改变的。
3.时间、空间的绝对性和相对性的辩证关系
时间、空间的绝对性和相对性是不可分割的,时间、空间的绝对性存在于它的相对性之中,并通过相对性表现出来。夸大时间、空间的绝对性而否认相对性,是形而上学的表现。夸大时间、空间的相对性,利用人们对时空认识的可变性,进而否定时间、空间的客观性,宣扬时间、空间是意识的产物,是人类感性直观的先天形式,则是唯心主义。这两种观点都是违背科学的,是错误的。
(三)时间、空间的无限性和有限性
1.时间、空间的无限性
时间的无限性是指物质运动的持续性是无限的,即时间的一维持续性是不可穷尽、无始无终的。物质运动是永恒的无限发展的过程,所以宇宙在时间上没有开端和终点。随着天体演化学、地质学等各门学科的发展,人们已对几十亿年,甚至上百亿年以前的过程进行研究,仍未发现宇宙的开端,随着科学的日益发展,人们还将追溯到更加遥远的过去,但永远不会发现宇宙的“开端”。同样,向后延续,也永远到不了“终点”。
空间的无限性,是指物质的广延性是无限的,不可穷尽的。宇宙在空间上,其范围是无限的,无边无际的,地球只是太阳系的一颗行星,在我们的太阳系之外是由约1500颗恒星构成的银河系,银河系的直径为10万光年(1光年为95000亿公里),厚度为7千至2万光年。而银河系也只是人们观察到的10亿多个星系中的一个。我们现在能观察到距我们200亿光年遥远类的星体,但这仍不是宇宙的边缘。从微观世界看,物质的结构、层次是无限的。基本粒子虽小,但利用先进的仪器可以测出它的直径,其内部仍有结构。
2.时间、空间的有限性
时间、空间的有限性是指每一个具体事物在持续性和广延性上是有限的。任何事物都有它发生、发展和灭亡的历史,都只是经历或长或短的有限时间;任何事物都有它或大或小的体积或规模,都占有一定的有限的空间。从微观世界的基本粒子、原子、分子到宏观世界的太阳系、银河系、总星系等不同的物质层次,其时间和空间都是特定的、有限的。因此,辩证唯物主义在肯定时空的无限性的同时,必须承认时空的有限性。
3.时空的无限性和有限性的辩证统一关系
一方面,无限离不开有限,无限是由有限构成,无数有限的时空之总和构成了整个宇宙无限的时空;另一方面,有限也离不开无限,无限包含着有限,无限的时空既通过有限的时空把自己表现出来,又把无数的有限时空包含于自身之中,具体事物有着无限的结构层次,而且有限事物由于自身包含着否定因素会使之辩证转化,从而超越有限趋于无限。
时间、空间的无限性和有限性相统一的原理是辩证唯物主义世界观的重要组成部分,对批判唯心主义,破除宗教迷信有着重要意义。如果否认时间、空间的无限性,主张空间、时间的有限论,必然会引出一个超时空、超现实的神灵世界,给宗教神学、唯心主义留下地盘。
大爆炸宇宙学是现代西方最流行也是普遍得到认可的宇宙学理论,这种理论认为,宇宙曾经有过一段从热到冷的演化史,在这个期间宇宙体系不断膨胀,物质密度由密到稀,就像一次规模非常大的爆炸一样。因此大爆炸理论否认时空的无限性,认为它在爆炸前可能来自一个温度极高、密度极大的原始原子,并非今天的无边无际,宇宙的时间源于大爆炸,是有开端的。甚至有科学家提出只要知道宇宙膨胀的速度,便可直接推算出宇宙的年龄,算出宇宙的开端。
大爆炸理论的许多观点都是以科学探讨的事实作依据的,它较好地解释了大尺度范围内所观测到的一些天文现象,如河外星系谱线普遍红移,许多星体中有25%左右的氦丰度,但它和其他科学假说一样也有自己的缺陷,其否认时间、空间的无限性的说法是难以成立的。首先,宇宙学关于“宇宙”的概念,不是哲学上所说的宇宙概念,实际上他们所讨论的只是现在人们认识所达到的最大天体系统——总星系。其次,即使这些假说成立,也不能作为时间、空间有限的根据。因为它仅仅证实了人类目前所认识到的宇宙中某星系的时空的有限性。况且任何具体有限的时间、空间,都是时间、空间有限性和无限性的统一,都蕴涵着时间、空间的无限性。科学和哲学的发展,总是不断地冲破时、空有限论所设置的界限,不断证实着时空的无限性。
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