关于空间与暗能量的哲学思考

自美国天文学家哈勃（ Edwin Hubble ）于 1929 年观察到宇宙的膨胀之后，宇宙的膨胀特性成为了前端物理的一个热门课题， 2011 年的诺贝尔物理学奖授予了三位通过对遥远的超新星的观察而发现宇宙的加速膨胀的物理学家（ 即 for the discovery of the accelerating expansion of the Universe through observations of distant supernovae ）。而对于造成这种膨胀，尤其是加速膨胀的原因普遍被归于一种暗能量。在颁奖的皇家瑞典科学院的 Olga Botner 的颁奖致词中有这样一段话：

What, then, is causing this expansion rate to increase? The answer might be: a special form of energy, called dark energy, which is pushing the universe "outward". A similar form of energy – the cosmological constant – was discussed by Einstein as early as 1917 but was later removed from his theory. Dark energy seems to make up about 73 per cent of all energy in the universe, which has been confirmed during the past decade by the distribution of galaxies across large distances and by studies of cosmic background radiation.

值得注意的是，这里提到暗能量可能是（ might be ）而还未被确定为一定是造成宇宙膨胀尤其是加速膨胀的原因。暗能量又称为真空能量（ Vacuum Energy ） , 暗喻它是存在于原本被认为是没有任何存在的真空之中的能量。

几年前我曾在网上的一个由美国物理爱好者办的物理论坛（ physics forum--- 其中不少是专业物理工作者）里向那里的人请教宇宙的膨胀是否为空间本身的特性，如果是为什么我们这里感觉不到。当时一位在那里的 super mentor （即在那里回答过上千个问题而享有一定的声誉的人，通常只有专业物理工作者才有此殊荣）给我的回答是其实这种膨胀在我们这里也应该有，只不过我们这里的物质密度大，因而万有引力抵消了这种膨胀的因素。他当时并没有用暗能量来进行解释，不知是否因为是他个人的理论倾向问题。

这让我想起一个曾经在哲学家（科学家）中引起过热议的一个古老的哲学问题：空间到底是什么？它到底是一个纯粹虚无的容器来承受具体的物质（能量），还是一种特殊的存在。爱因斯坦的广义相对论和后来的量子力学的发展似乎表明空间其实是一种特殊的存在；因为根据广义相对论，时间与空间可以转换，而时空在物质周围会发生弯曲，而后来的量子力学更告诉我们说时空是不连续的。既然时空会发生扭曲，而且时间空间可以相互转换那么空间就应该是一种特殊的存在，而不连续的空间更不象是古人们所说的完全虚无的容器的空间概念了。

但是，当人们用暗物质的概念来解释宇宙的膨胀的时候，让我似乎又隐约地感觉到了把空间作为一种虚空的容器的思路。如果我们把空间当作是一种特殊的存在，那么宇宙的膨胀就完全可以象前面提到的那位物理论坛的 mentor 和我说的那样被看成是空间本身的一种特性，而没有必要被认为是存在于真空中的一种特殊能量。

那位 mentor 还提到，这种宇宙膨胀并不会引起局部的物理定律的改变，甚至不会改变穿过宇宙真空的光子的运动。这也就是说，如果宇宙膨胀确实是由所谓的暗能量引起的话，那么那种暗能量的功除了使星际之间的距离加速增大之外，并不会转化为其它的能量，甚至不会与经过它的光子发生能量的交换。这样的不会传播，不会转换的特性似乎与我们通常所说的能量的概念并不一致。我在网上和书店也查了一些有关暗能量的文章，也没能找到关于宇宙膨胀引起局部能量转换或膨胀的量传播的介绍。这引起了我对宇宙膨胀的意义的一个哲学上的思考：这到底是空间的一种本性呢，还是空间作为一种容器所含有的特殊能量的作功的表现呢？

其实，这里的哲学意义还超出了时空的物理本质的本身而涉及到语言的暗示及指导作用。拿空间与能量这两个词汇进行比较，空间的特点是相对静止和固定，而能量则是可以流动和变化。因此，比起时空自膨胀说来，暗能量说更具有功利的吸引力，更容易诱发人们的想象力，使人们很容易想到一旦找到暗能量之后，就能够象吸水一样地把宇宙中的暗能量吸过来作为我们用于反重力（反万有引力）目的的能源，我们就可以造出象传说中的 UFO 那样的超级飞行器。当然，我也希望能够找到暗能量，因为那样一来，或许可以帮助解决我们的能源危机的问题，那时至少人们对于汽车的依赖就不会象现在这样，因为大家出门只要按一下暗能量的装置就可以不受地球引力作用而在空中飘飘然了。

但是，如果宇宙膨胀不是由暗能量产生的，而是由时空本身的一种膨胀及收缩的特性造成的，那么恐怕科学家们就找不到那种想象中的暗能量了。当然，即便没有暗能量而只是空间自身的膨胀收缩，并不等于人类就不能找出克服万有引力的途径。比如，在 1994 年墨西哥理论物理学家 Miguel Alcubierre 就提出了现在被称为是 Alcubierre drive 的理论。根据他的理论，人们有可能对时空进行 “ 操作 ” 使之变大变小。这有点象中国的《三国演义》所描述的孔明召唤所谓的六丁六甲把追兵与自己的距离拉大那样。不过他的理论也因为存在着一些漏洞而未能被普遍承认。

从哲学上说，时空自膨胀说是把空间（时空）看成一个特殊的存在，因而那种膨胀或收缩是这种特殊的存在本身的特性；至于暗能量说，我认为还是那种传统的把空间看成是虚无的容器的思想，而暗能量是存在于这容器中的一种能量而已。目前这两种看法也都还只是哲学的思辨，暗能量说是目前物理学界的主流看法，但是既然从哲学的角度来说，时空的自膨胀也是一种可能甚至可能比暗能量说更合理，那么它也不是不可能成为物理学家们今后研究的一个方向。有一天如果物理学家们找到了暗能量或证实了空间自身的膨胀收缩的话，这个话题将同历史上的很多自然科学的话题一样再一次归专业物理学家们所有了。不过对于我们老百姓来说，多一点关于自然的哲学思维至少可以帮助我们跟上科学家们对我们的生存环境的探索。 我这里的哲学思考也只是抛砖引玉，望精通这一问题的专家尤其是物理学专家们前来指教。。。。。。