六. 哲学里的时空
A. 柏拉图奠定西方时空观基础
CHORA
赫西俄德之后约300年，中国正处于战国中期，柏拉图写下哲学名著《蒂迈欧》(Timaeus)，描述工匠神如何创造宇宙，其中明确把空间与时间作为独立概念，在人类思想史上属于最早之一，影响深远。罗素的老师，英国哲学家、数学家怀特黑德(A. Whitehead)有句广为流传的名言，“西方哲学史不过是一系列对柏拉图哲学的注脚”，可见柏拉图多么重要。我曾在《为什么人不应该信仰科学或逻辑》一文中提到怀特黑德，他与罗素共著《数学原理》。现代人的很多想法，包括我们中国人的很多想法，其实都来自柏拉图，只是很多人不知道。他认为现实之外有个完美的理型世界，永恒不变，其中没有时间。但他的二元世界模型不够干净，还包括一个累赘，名曰CHORA，希腊文本意是“场所”、“容器”等，按现代语言就是“空间”。CHORA也永恒、没有时间起始点，既不属于现实、也不属于理型世界。
柏拉图继承巴门尼德观念，认为“存在”无边无际、充满所有地方，所以不承认“真空”存在，他的CHORA必须被充满。当时的“真空”概念与今天不同，是“存在”的反义，指在哲学意义上什么都没有；现代真空概念来自物理学，是时空场的一部分，本身就是一种“存在”，而且内部还包含粒子场、真空能量等，在哲学意义上不真空。在工匠神创世之前，CHORA被什么东西充满呢？柏拉图没给出具体名字，只强调那东西“浑沌”：它无形、不体现任何几何、数学、或理性可以理解的性质，我们称之为“原始物质”。柏拉图经常将空间与其中的原始物质视为一个整体，用CHORA一个词代表，所以CHORA是空间与原始物质的混合物。需要注意的是，现代人谈论“物质”，虽然认为它是所有物体的抽象通性，但经常假设它存于时空之中。而CHORA和原始物质都不在时间维度里，比现代物质概念更抽象，虽然二者之间存在明显关联。工匠神创世的本质就是将理型，包括几何、数学、理性特点等，与CHORA相结合。理型与空间结合而成球形的宇宙空间，理型与原始物质结合而成宇宙中的万物。
柏拉图的CHORA“浑沌”，明显继承了赫西俄德《神谱》和新月沃土其他远古神话中“宇宙始于浑沌”的观念。其实希腊哲学在希腊神话中孕育而出，二者一脉相承，前者延展了后者的核心观念。希腊哲学依靠理性，确实超越了远古神话。但很多国人误以为前者否定了后者，甚至认为希腊哲学家们反对宗教迷信、都是无神论者，大错特错。按现代标准，留下较充分记载的古希腊哲学家们都信神。宗教是当时文化的核心与基础，没有思想者可能摆脱。在互相争论时，他们有时指责对方不信神，实质是说对方违背了当时当地的主流宗教观念，并非说对方不相信任何神明存在。但近现代中国无神论者们把这类指责当作口实，认为被指责的人与自己一样相信无神论，完全站不住脚，实在肤浅。那些被骂成不信神的哲学家们都坚决否认，没有例外，著名的例子包括苏格拉底和伊壁鸠鲁。
时间
柏拉图认为时间是“永恒”的流动影像、按数字移动。他升华了前人思想。毕达哥拉斯认为世界的本质是数；巴门尼德认为“永恒”是“存在”的根本特点；赫拉克利特认为“变化”是现实的根本特点。柏拉图的“理型世界”是“存在”的细化，所以“永恒”也是理型世界的特点，在这里指代理型或理型世界。在他的时间理论里，现实之于理型世界，类似电影之于实景。比如珠穆朗玛峰岿然不动，电影拍摄者乘飞机绕山峰飞行，将3维的实景摄入一帧帧2维胶片中，放映时再依次投射到屏幕上，于是恒定的珠穆朗玛峰就在影像中表现为连续的变化。理型世界永恒不变，向现实世界投射出众多“影像”，“时间”将这些“影像”如数字般排序，均匀地串联起来，就形成了“变化”。《蒂迈欧》中讲道：
“工匠神为‘永恒’创造了影像，那就是时间。时间按数字秩序均速移动，分成日月年、也分成过去、现在和未来。这一切都只适用于时间里的变化，不适用于‘永恒’，因为‘永恒’总处于‘现在’，没有‘过去’或‘未来’。……时间与宇宙一起被创造，为的是将来如果宇宙消亡，时间也随之消亡。”
近代的闵可夫斯基认为现实的本质恒定，存于抽象的4维闵氏时空，而3维空间与1维时间里的现实只是那个4维本体的投影，再现了柏拉图的基本思想。柏拉图的空间来自CHORA与理型，时间来自理型和数字，都不被现实左右，类似牛顿的绝对时空。但柏拉图认为工匠神在创造宇宙过程中创造了时间，所以时间有起始点，将来也可能有终结点，不同于牛顿绝对时空，与基督教神学和当代宇宙学有共通之处。
物质不灭
我10岁左右第一次知道父亲属工科专业。父亲告诉我“工科”就是“造东西”，比如做板凳、造房子等。然后我觉得工科太了不起了，开始崇拜工科。可是没几天我就有个疑问，木匠造板凳，只是把现成的木头砍成木板和木棍，然后拼凑而成板凳，并没有从无到有造出任何东西。甚至木头也只是大树从地下和空气里吸取各种养分，然后“组装”而成，并非从无到有产生任何东西。我与父亲核实，他竟然没否认，于是我特别失望。四十多年过去了，我还记得当时心寒的感觉。世上似乎没有任何人或东西可以从无到有创造物质！
古罗马著名诗人奥维德(Ovid 43BC-17AD)借笔下角色毕达哥拉斯之口说出名句，“万物皆变，但无一消逝”，很优美地表达了“物质不灭”理念，即物质无生无灭。古人逻辑，物质不灭就必须无生，因为如果不灭而有生，假以时日，每处空间都会被充满。现实中空间没被充满，说明无生无灭。但当代宇宙学在宏观上否定了这点。宇宙在膨胀中生出新时空与能量，能量就是物质。即便如此，在人类生存环境里，物质不灭依然是很好的近似。古往今来很多人相信这个理念，相关理论包括化学里的质量守恒原则和物理学中的能量守恒原则。柏拉图也受到影响。在他的思想体系里，物质不灭体现为原始物质CHORA无生无灭。他的造物主只是“工匠神”。木匠不能从无到有创造木头，石匠也不能从无到有创造石头。他们只是按图样，把既有原料加工成特定形状而已。工匠神与他们类似，浑沌的CHORA就是他的原料，理型世界就是他的图样库。工匠神创世，并没有从无到有创造任何东西，而只是将几何形状等理型强加于既有的CHORA之上，先形成水、火、土、气等基本元素，然后再将这些基本元素组装成万物而已。《蒂迈欧》中写道，
“在一切发生之前(神造宇宙之前)，所有东西都处于完全缺失比例和尺度的混乱状态(浑沌状态)…造物主(工匠神)开始为宇宙带来秩序，将其中后来成为火、水、土、气的东西赋予比例与尺度，…然后按几何与数字规律将它们塑造成形。…众所周知，火、土、水、气都是物体，任何物体形状都具深度(3维立体)，所以其外围必然被表面包围；而一切由直线构成的表面都由三角形组成。”
工匠神利用理型世界里的2维三角形制造现实里的3维物体。火、土、水、气就是最基本的3维粒子。它们非常小，所以人看不到。其中火元素是4面体，气元素是8面体、土元素是6面体，水元素是20面体。所有元素的每个面都是三角形；土原子稍微特殊，每面是正方形，但每个正方形由2个三角形拼接而成。这就是柏拉图的几何元素理论，用以解释当时人们知道的万物性质。比如土元素最方正，所以土造的地基最坚实；水元素拥有最多面，边角最不锋利、最接近圆球，所以水最容易流动等。当时哲学语言不如今天的严格。有现代研究者解读，柏拉图的所有元素粒子必须空心、原始物质只存于元素粒子的表面。因为只有这样，不同元素之间才可能互相转化。比如他认为水遇火之后变成气，因为火元素是4面体、最锋利，将20面体水元素击碎，变成2个8面体的气元素和1个4面体火元素。一方面柏拉图不承认真空，另一方面他的元素粒子内部是空心，他的理论似乎存在自相矛盾。从亚里士多德到现在，一直有人批评这套几何元素理论。
空间维度
早在毕达哥拉斯(约570-495BC)时代，希腊人已有不完整的几何维度观念。他们用点、线、面、体解释万物的数字本质，对应现代数学里的0到3维；并且他们已经知道点生线、线生面、面生体的几何维度递增关系。柏拉图认为现实物体有深度、而理型世界里的三角形没有深度，虽然语言不如现代数学那么清晰，但已明确区分了3维与2维事物。后来亚里士多德将时间抽象为一条连续的数轴。再后，欧几里得(约325-265BC)写成伟大的《几何原本》，其中包含平面与立体几何，维度概念已经相当完整和发达，几乎与现代一样。当时中国处于战国时代。前文讲到，中国古人没什么空间维度概念，也不关心。转折只发生在近代，西方思想传入后。
物质概念
万物都是物体，都可被感知。但古今中外的人们有一种直觉，抛开物体的所有可感知性质，比如大小、颜色、气味、重量、化学与物理性质等，物体还有一个根本共性，它们都是“物”。“物”可以从一种形态变成另一种形态，比如从水变成冰，但不会从无到有、或从有到无。这个直觉里的“物”抽象，人看不见、摸不着。在哲学领域，近现代中国人称之为“物质”，即“物体的本质”。物质承载物体所有可感知属性，是藏在物体背后的主体。你能想象没有任何可感知属性的物质吗？绝大多数人做不到，所以那些远古创世神话称之为“浑沌”，柏拉图称之为CHORA，亚里士多德称之为“原始物质”或“第一质料”(Prime Matter)，我的中学物理老师和很多理工科同学认为那是“能量”。这些人都认为自己心中代表物体本质的东西永恒、无生无灭，即物质不灭原则，
当代科学有了新理解。相对论用能量与动量的分布与流动，即(Exp.27)中的能动张量，代表物质。能动张量就是一个关于4维动量分布与流动的场。量子物理用各种基本粒子场代表物质。所有“场”都是数学对象，于是产生两种可能的哲学理解：
- 第一，物质就是场；
- 第二，场只描述物质，但物质不是场，二者具有不同的本体。
无论哪种解释，物质都是抽象的，不存于爱因斯坦版物理世界里，即不存于现实里。亚里士多德认为第一质料隐藏在物体里，依附于物体而存在；柏拉图认为CHORA存于现实之外，不依赖于物体而存在，但物体依赖CHORA才存在。虽然两人观念不同，却都属于唯心主义。当代量子场论(QFT)认为，场激发才产生粒子，粒子构成物体。所以场的存在先于物体、物体依赖场而存在，明显更接近柏拉图的观念。而号称本身是科学的马克思唯物主义无力描述以上物体与物质之间的关系。
柏拉图认为，原始物质与理型并列存在、互不隶属，它们相结合才构成物体。在这点上亚里士多德继承柏拉图，认为原始物质是纯潜势，有潜力体现任何理型，但本身不是理型，也不体现任何理型。这二位的原始物质概念都是远古神话中“浑沌”的变种，都不兼容上述第一种理解，而与第二种理解类似，即场只描述物质、物质不是场。但当代科学让第一种理解成为可能，即物质就是场。场是纯数学对象，数学属于理型世界。如果第一种理解正确，那么物质就是数学的一种表现形式，不再独立于理型世界。现实就将完全从属于理型世界，世界也就彻底唯心了。当代科学的哲学本质比柏拉图版的唯心主义更加唯心，与柏拉图的继承者、新柏拉图主义创始人普罗提诺的思想接近。众多中国知识分子声称自己信仰科学，所以不信唯心主义，其实没看懂当代科学。当地科学与唯心主义密不可分，不支持马克思唯物主义。
科学的数学化就是形而上化
形而上，就是超越现实、升华到彼岸世界或神。我曾在《为什么现代科学诞生在西欧、不在中国？》一文中讨论现代科学诞生时的西方社会与人心，强调基督教与唯心主义哲学是现代科学产生与发展的关键外在因素【1】。本文更进一步，阐述无论是经典还是当代科学，其内容也基于神学与唯心主义。百年来的中国知识界对此无知无感，甚至完全理解反了。现代科学之父伽利略将自己对科学的整体思考写入著作《验金人》(The Assayer 1623年)，包含一句名言：
“哲学都写在名曰‘宇宙’的大书里，它从来对我们敞开。如果你不学习其中语言，就不可能读懂。这本书的语言是数学，而三角形、圆形和其他几何图形就是它的字母。”
其中“哲学”指科学。当时科学还没独立，是哲学的一部分，全称为“自然哲学”。伽利略根据上下文，在这里用了简称。这段话就是现代科学的数学化宣言。数学化是现代科学的基本特征，几百年来一以贯之，并且愈演愈烈。在今天，数学是当代物理唯一可靠的语言。追根溯源，伽利略这段话的前半部来自《圣经·罗马书》1:20，“自从造天地以来，神的永能和神性是明明可知的，虽是眼不能见，但藉着所造之物就可以晓得，叫人无可推诿”。其中“所造之物”就是宇宙或大自然；神借所造之物向人彰显神的永能和神性，所以宇宙本质上是神写给人的一本书，叫人理解“眼不能见”的世界本质。话的后半部来自柏拉图唯心主义：现实的本质是理型，主要包括几何、数学等原则。伽利略整段话的逻辑是，现实背后有道理，道理都藏在彼岸世界、源头是神。只有通过数学，科学家才能发现和理解它们。
伽利略之后约百年，牛顿创建经典力学，继承和扩展了基督教神学与柏拉图唯心主义共同支持的绝对时空观念。进入20世纪，海森堡17岁时在自由军团的兵营里阅读《蒂迈欧》，大为震撼，第一次知道宇宙最深层的微观基础不必是一颗颗小硬球，也可能是数学与几何。6年后，他基于这一大思路创立量子力学，认为物质世界的本质可由矩阵表达，存于高维量子状态空间。相对论本身就是德意志地区基督徒和唯心主义者们几百年来思想积累的结晶。清末以来，数代国人一直追问：为什么现代科学诞生于西方，而不是中国？其实只要熟悉西方思想及其演变史，答案就变得很明显。没有基督教信仰与唯心主义哲学，现代科学将是无源之水、无本之木。
