我们生活在空间里,但是空间的本质到底是什么?
当我们站在大街上,我们眼中的世界满是东西,比如建筑物,小汽车,公交车和人群,最明显的地方莫过于像上海和北京这样拥挤的大城市。然而在建构起日常世界万物的周围,有个同样重要,但更加迷离的东西,就是这些东西所存在的空间。
想象一下,要是把这些东西拿掉会是什么情景?全部拿掉,包括人群,汽车,建筑物,还不只是地球上的东西,也包括地球本身,同时还要拿掉所有的行星,恒星还有星系;而且不只是大的东西,也包括小东西,直至气体和尘土的最后一个原子!要是把这些通通拿走,剩下的会是什么?
我们多数人都会想到什么都不剩了,这样说是没错。但奇怪的是,这样说也等于是错的。因为剩下的是虚无空间,但虚无空间并不是无物,而是有物,这个东西有着隐藏的特性,就和我们日常生活所见到的东西一样真实,这就是空间。
事实上,空间真实到还能弯曲,空间可以扭转,也能涟漪荡漾,真实到虚无空间本身帮忙塑造了我们周围的一切,也形成了宇宙根本的结构。我们只有了解了空间才能去了解世界,因为那就是世界,世界就是里面有东西的空间。我们通常不会很意识到空间,就像鱼对水八成也没有感觉一样,因为它们一直呆在水里。空间其实不是无物,空间里面其实很热闹。
我们大多数人想象到空间,都会想到外太空,一个非常遥远的地方,但空间其实无所不在,可以说空间是宇宙最丰沛的东西,就连最小的东西,好比原子,这是你我和世界上所有其他东西最基本的成分,就连原子也几乎完全是虚无空间。事实上,如果你把组成帝国大厦之中石头,玻璃和钢铁的原子里头的空间通通拿掉,剩下的只会是一颗米粒大小的东西,但重量却又好几亿磅,其余的只是虚无空间!
但空间到底是什么呢?在物理学家牛顿眼里,牛对是宇宙中所有事件的框架,宇宙中的好戏都在那里上演,空间是绝对的,永恒而不会改变的,空间里的所有行为都无法影响到空间本身,而空间也无法影响到里面的行为。
靠这样来设想空间,牛对得以描述出前无古人的世界,他这个不会改变的空间让他能够去了解我们周围所见几乎所有的运动,也导致了能预测一切的定律,从苹果从树上掉下来的方式,到地球绕行太阳的路径。这些定律非常管用,我们今日都还在用,从发射卫星,到飞机降落,而这些定律全归于一个破格的概念:空间是真有其物,即使你看不到,闻不到也摸不着,空间也是够真实的实体,能提供特定运动的基准,比如以为滑冰选手,以牛顿的观点,当滑冰选手旋转手时手臂会展开,因为他是相对于某个东西在旋转,那个东西就是空间本身。
哲学家长期争论过空间的本质,牛顿做的事改变了辩论的内容,而现代科学也由此诞生。牛顿关于空间的观点在当时可谓一炮而红,之后的两百多年都是聚光灯的焦点。但在20世纪初,出现了一套新的概念,撼动到牛顿关于空间观点的根基,提出这些概念的是一名年轻的办事员,在瑞士一家专利局上班,他就是爱因斯坦,他的相对论彻底颠覆了牛顿关于空间本质的传统理论,也堪称20世纪物理学界最伟大的理论。