关于绝对空间与相对运动的悖论

关于绝对空间与相对运动的悖论

牛顿说：“绝对空间，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”。从绝对空间的概念派生出绝对运动，在直线运动中速度的大小在动力学上没有现实意义，甚至按照牛顿第一定律，一个物体是否具有运动速度也与受力没有必然关系，唯有速度的改变才与力或作用有关。但在旋转运动中，运动速度体现出了绝对性和现实性，例如牛顿提出了著名的水桶实验来证明绝对空间和绝对运动的存在。

牛顿的绝对空间被狭义相对论所抛弃，空间和运动的相对性被确立，通常认为绝对空间在物理学中已经销声匿迹。其实，绝对空间既然与“外界任何事物无关而永远是相同的和不动的”，它本质上就是一个外在性，它是在所有事物之外而存在的共同背景。然而，无论是相对于绝对空间发生的所谓绝对运动，还是相对于某一参照物发生的相对运动，运动都是外在的。外在的运动必然依赖于绝对空间而存在，唯有绝对空间才是“永远不动的”，才能作为衡量运动的真正基点。只是所谓的绝对运动直接以绝对空间为参照，而相对运动是绕一个圈子后再指向绝对空间，所以在相对运动观中，绝对空间从来没有被真正抛弃。

只有把运动看做是事物自身发生的内在的运动，运动是现实的因而也是绝对的，运动以运动事物自身为参照，抽象的绝对空间才是多余的累赘。而在外在的运动观中，绝对空间的存在具有逻辑上的必然性和在先性。无绝对空间一物不能有运动，难道不能选择另一个事物作参照来衡量该事物的运动吗？其实没有一个绝对空间作为两物的共同背景，两物之间没有任何关系可言，所以，绝对空间的存在是相对运动发生的前提。对于三个或三个以上的事物，如果没有一个绝对空间作为共同背景，运动关系不能在事物之间“传递”。狭义相对论既然否定了绝对空间，那么坐标变换又如何可能？

运动的本质是“变”，是“化”，只运动而不变化，运动就是抽象的、外在的。这种外在的运动观自从伽利略、牛顿批判亚里士多德的运动学说而奠定经典力学的基础时就登上了历史舞台，狭义相对论和量子力学沿着运动的外在性之路走得更远。狭义相对论是基于坐标变换的诡辩论，无须待言；量子力学声称不连续性是世界的本质特征，事物是由粒子堆积而成，然而没有连续的“永远是相同的”的绝对空间作为背景，就没有不连续的所谓量子，因为连续性与不连续性

是相互依存的。粒子在外在空间中排列而组成一个事物，粒子存在于外在空间中，可见，粒子与绝对空间是一对患难兄弟，不把粒子的观念破除，绝对空间就像幽灵一样挥之不去。事物如果是粒子堆积成的，事物也是存在于绝对空间中，空间是事物赖以存在的背景，这样的事物不是一个自我存在的统一体，不是一个“个体”。

其实绝对空间这个概念自身也是一个矛盾。牛顿说绝对空间“永远是相同的和不动的”，绝对空间是“无限”，是绝对均匀无差别的。然而在绝对均匀的空间中如何才能体现出运动变化？一个人在一面无限大而又光滑的镜子前面行走，他是看不到自己相对镜面运动的，如亚里士多德所言：虚空中没有运动。在所有事物之外而存在的均匀的绝对空间其实是一个普遍性，当我们以它为参照物来衡量物体的运动时又把它当做一个“个体”，只有作为个体才能反映出运动物体的“变”。作为电磁波传播媒介的所谓“以太”也存在类似的问题。

当选举某一事物作参照物来反映研究对象的运动时，如果不把参照物和研究对象置于一个作为“普遍性”的绝对空间中，那么参照物和研究对象之间不仅没有方向可言，甚至也没有距离，因为两个个体事物之间不可能有任何普遍性的关系。正是绝对空间赋予运动物体以“普遍性”，然后才有物体的运动，运动本来即是“变”（个体性）与“不变”（普遍性）的统一。如亚里士多德所说，点与点是不能连接成一条直线的，同一个点的连续运动才能形成一条直线。绝对空间的作用就是赋予运动以同一性，使得运动保持连续性。当把参照物作为原点从中延伸出三维的坐标轴时，参照物就不仅是作为一个个体，而是同时具有普遍性了。

现实的运动是“变”与“不变”的辩证统一，运动本身即是黑格尔辩证法意义上的“矛盾”，然而外在的参照物却把“个体性”与“普遍性”割裂，以参照物反映物体的运动出现了真正的矛盾。假如物体以一个恒定的速度运动，如果只考虑运动物体的移动距离，物体其实是在外在的绝对空间中运动，运动是均匀的，是标量，物体当下的运动状态不会对下一瞬间的运动产生影响。但真正以作为“个体”的参照物来反映物体的运动时，运动是矢量，运动不再是均匀的，不同位置或时点的即时速度不再是独立的，而是具有“继承性”。虽然一个物体在坐标系中是以一个恒定的速度作匀速直线运动，但它相对坐标原点的速度是时刻

变化的，除非物体的运动轨迹穿过原点。

这就是以一个他物为参照反映物体运动所带来的问题，参照物作为一个个体必然不能客观反映物体的运动规律，而是要打上参照物自身的烙印。再如，一个圆在坐标系中平移，圆上的每个点都移动同样的距离，圆上所有点之间的关系没有变化，移动后所有点还是组合成原来大小的圆，因为在圆的定义中，圆周上的所有的点之间是通过圆自身的圆心而建立一种关系。但圆的解析方程是以坐标原点为参照而构建的，即圆周上所有的点是通过与一个外在的点作为中介而建立它们之间的关系，当圆在坐标系中平移时，圆的方程必然改变，就像在点电荷产生的电场中运动一样，运动背景不再是均匀的，那么运动就具有继承性，具有“势”。

运动的外在性和相对性观念是如此根深蒂固，当他们发现麦克斯韦电磁场方程在坐标变换时形式不能保持不变，就惶惶不可终日。那么，为什么牛顿力学方程协变而麦克斯韦电磁场方程却不能协变呢？这很好理解。圆在坐标系中无论怎么移动，方程形式都会发生变化；一条直线平移时直线的斜率不变，当直线沿着延伸的方向移动时直线的方程也不变。同样道理，牛顿力学中的力是外在的，是一条延伸的射线；而电磁力是内力，是不均匀的，有一个中心。或者说，牛顿力学方程是线性的，电磁场方程是非线性的。天下本无事，庸人自扰之。物理学不需要坐标系，更不需要维护坐标变化时物理方程形式的不变性，洛仑兹变换式是一个毒瘤。物理方程中的变量不是通过外在坐标系而间接建立关系，变量之间是一种内在的必然性的联系，才有物理规律可言。

“中庸其至矣乎，民鲜能久矣”。老子把“道”高高地供奉起来，“道则高矣，美矣，宜若登天然，似不可及也”，庄子就要把“道”从彼岸世界拉回到人世间，赋予“道”以普遍性，但“道”失去神秘性的同时也失去了它的尊贵，这是从一极端走向另一极端。不要以为以相对运动取代绝对运动，就可以把绝对空间破除掉。一事物既不是一个完全的“他在”，也不是完全因自身而存在，运动即是“执其两端而用其中”，有外在的“缘”，有内在的“因”。然而运动事物毕竟是贯穿于运动过程中的同一性，所以应该把运动的指针由“外”而转向“内”，事物的运动体现为自身的变化，该事物自身才是衡量运动发生的唯一参照系，这就是运动的内在性和绝对性。