19 空即是色，色即是空（5）
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“空间啊？这个……好像……好像比时间还难琢磨呢……”米西雅问我空间到底是什么，我本以为空间是眼睛看得见的，应该不会像时间那么抽象，结果却发现完全不是自己想象的那样。我听到“空间”这个词的第一反应，就是头脑中浮现出一个房间，一个盒子或者一个其他容器内部的情景，可是米西雅说，房间和容器都是为了在空间中分割出一块有限区域而人为制造的这个空间区域的边界，和空间本身完全是两回事！于是我懵了——原来形象的并不是空间本身，而是人造的有限空间区域的边界！真正的空间概念还是说不清，道不明。
米西雅当然看出了我的困惑，解释道：“理解真正的空间，实际上难度只比理解我在去年讲故事时提到的宇宙诞生前的绝对的‘无’低一点，所以空间确实很不好理解。现在，让我们先这样开始吧。当你看见一个物体的时候，你可以用眼睛看出它的哪些性质或特征呢？”
“嗯……有……大小、形状、位置、颜色，还有……表面的质感。”我努力地罗列出自己能用眼睛看出来的东西。
“很好，你有没有想过你能够用眼睛直接看出来的物体的性质都有什么共同点？”
“这个……我真没想过。”
“这个共同点就是，你的眼睛可以看出来的物体特性，除了颜色以外，本质上都是由空间赋予它的。也就是说，空间使得位置、大小、形状的概念得以存在。”
“那……空间到底是什么呢？”
“先别急，请想象一下，位置、大小、形状这几个性质在什么情况下会不存在呢？一个一个来吧，先考虑形状不存在的情况。”
我思考了几分钟，试探着回答：“当一个物体不是固体的时候，它可以没有形状；或者……当它非常非常小，小得变成一个点的时候，也就……没有形状了吧？”
“不错。不过，不是固体的物体只是没有确定的形状，但它还是有大小的，因为液体和气体这些流体的体积都是可以度量的，对不对？”
“嗯。”
“然后，物体在什么情况下会没有大小呢？”
“应该……应该就是这个物体小得成了一个点的时候吧？”
“对，也就是说，如果一个物体被压缩成一个点，那么它就同时失去了形状和大小这两种性质，是不是这样？当然，对于这样的物体，颜色和质感自然也就没有意义了。不过成为一个点的物体还是有一种性质是存在的，而且是你可以看见的哦！”
“是位置吧？”我一下反应过来了。
“正确，现在让我们考虑一个更有趣也更难的问题：在什么情况下，物体的位置这个性质也一定会失去呢？”米西雅似乎觉得我已经开始明白她提出的问题了。
“果然是个非常难的问题，我确实想不出在什么时候一个物体会没有位置。”我不得不承认自己只能放弃这道题。
“这个问题之所以让你觉得很难，原因就在于它的答案是——当没有空间的时候，物体肯定不存在位置！而你还无法理解没有空间会是什么状态。”
我大惊，在心里反复想象没有空间的样子，发现实在想不出任何结果。
“刚才我讲过，物体的位置、大小、形状是由空间赋予它的，一个物体可以没有形状和大小，但只要位于空间中，就一定有位置。而空间如果没有了，位置也就不存在了，形状和大小就更没有意义了。因为，当一个物体的尺度不为零，也就是有大小时，它才可以占据一个点以上的空间位置，当一个物体占据了空间中的多个位置点时，才可以确定它的形状。”米西雅用严密精确的语言解释了为什么空间可以让物体的位置、大小、形状有意义，然后接着说：“由于空间是一个最基本的物理概念，其他许多概念都依赖空间来定义，所以不能用其他物理概念来定义空间。要想表述空间的定义，我们只能用一种偏数学的，不那么直接的方式——注意，这实际上是没有办法的办法。”
“那空间是什么呢？快讲吧！”米西雅吊胃口的本领实在是非常厉害，我听了这么长时间的课，自然而然地开始有些想打瞌睡，可是她却总有办法让我在犯困时睡意全无。
“空间是一个集合，是所有位置的集合。但这样的定义可能会让你很难理解它的物理意义，所以也可以说，空间就是让位置得以存在的东西，有了空间，就有了位置；没有空间，就没有位置。”
“集合？”我一时无法明白米西雅给出的这个空间的定义。
“是的，空间就是一个集合，一个所有位置的集合，它赋予万物位置。”
我挠了挠头，还是觉得理解起来很困难。
“如果你觉得现在很难理解空间的定义，其实可以不必马上就把它完全弄明白，可以先听我讲下面的内容，然后再反过来考虑什么是空间，你就会比较容易理解了。”米西雅不想让我卡在这里浪费时间，“有了这个空间的定义，我们才可以理解什么是真正的时间。和那个世界的多数人所认为的恰恰相反，并不是时间决定和组织空间，而是时间要依赖空间才能存在！”
“时间依赖空间？那快讲讲什么是时间吧？”米西雅又一次让我感到什么是震惊。
“先让我们思考这样一个问题：是什么使我们可以感觉到时间的流逝？或者说，你是通过什么知道时间的存在呢？”
“通过钟表的走动。”我不假思索地回答。
“如果没有钟表，你能不能感觉到时间呢？”米西雅笑瞇瞇地看着我。
“呃，如果没有钟表……我还可以看到日出日落，昼夜交替，还有四季变化。”
“很好，现在请想象自己处在一个看不见任何东西，听不见任何声音，周围什么都没有，完全是一片真空的世界，而且温度也保持恒定，你有办法感觉到时间的存在吗？”
米西雅接着就构建了一个这么极端的环境，我一时想不出在这种失去视觉、听觉和触觉的情况下还有什么感知时间的途径，于是摇了摇头。
“你确定你感觉不到时间了么？”
我冥思苦想了很久，终于发现自己开始的回答存在着严重的漏洞，于是说：“虽然在这种地方我没法知道具体的时间是什么时候，但我想我还是可以感觉到时间的，如果我在这里多呆一会儿，就窒息而死了，因为周围是真空。”
“啊呀，你看我也是个马大哈，好吧，先给你穿上宇航服，带上足够的氧气，然后再来到这个世界。”
刚才的回答让我无意中找到了这个问题的突破口——如果无法从外界获得任何信息，那就关注自己身体的变化。我想了片刻，答道：“我可以感觉到自己在呼吸，也可以尝试感觉自己的心跳，这些可以告诉我，时间是存在的。”
“对了！即使你失去了对外界的一切感知，可是你的身体还是在发生变化，只要你能发现变化，就能感觉到时间的存在，对不对？”
“对！”
“这个例子告诉我们一个事实：时间是由变化产生的。是什么东西的变化呢？任何东西的变化，不仅包括一切事物，也包括观察者自身。只要整个宇宙中存在任意一点变化，就意味着时间的流逝，哪怕这种变化是你察觉不到的，但只要它客观存在，时间就存在。”
“这跟空间有什么关系呢？”
“空间包容万物，万物的存在都依赖于空间呀。刚才不是告诉你，空间是所有位置的集合吗？空间赋予物体位置，由此也使得物体具有了大小、形状、质感这些特性，没有空间，就不可能存在任何东西。何况你知道，物质本身就是不均匀的时空呢！”
对呀，米西雅一开始就根据广义相对论的说法——物质的存在引起了时空的不均匀提出了与它对称的假设：物质本身就是不均匀的时空，时空就是完全均匀的物质！这样看来，时空就是构成物质的基本材料吧？所以没有时空当然就不可能有物质了。不过，空间和时间在构成物质上有没有什么区别呢？
米西雅笑道：“空间和时间在构成物质时存在一个等价变换的关系，具体的作用当然是有所不同的。但路要一步一步地走，这个比较复杂的问题需要留到后面再讲，现在我们先要明确时间究竟是什么，它和空间究竟有什么关系。”
“好吧，我只是有点等不及了。”我第一次有机会了解和思考这么高深莫测的问题，心里很激动。
“这很好，只是该仔细的时候一定要仔细。我们已经得到了空间的定义，也知道了时间是由变化表现出来的或者说产生的，这样我们可以认为，时间的本质就是空间的变化，包括空间这个集合中任一元素的任何一点变化，都表示了时间的流逝。”
“时间就是空间任何元素的变化？”
“你觉得太抽象了，是不是？举例来说，我们能看见的万物都是空间的元素，还有你看不见的基本粒子和各种场也是空间的元素，空间就是所有这些元素的集合。那么，只要其中任何一个基本粒子发生了一点位移，或者空间某位置处的电磁场大小方向发生了一点改变，这时的空间就不再是发生以上变化之前的空间了，我们就说时间流逝了。”米西雅针对我难以理解的地方进行了更具体的解释。
“这下我明白一些了，这就是说，整个空间里不管什么东西动了一下，时间就流逝了吧？除非空间里的一切永远一动不动，时间才会停止。”
“大概是这样。不过，还有一个问题一定要注意，否则你就会犯和爱因斯坦一样的错误。”
“什么问题？”我十分诧异。
“如果空间里什么也没有，不仅没有宏观物质，也没有任何基本粒子和场，完全是100%的真空，你觉得这里还存在时间吗？”
“这……如果按照你讲的时间定义，那应该就不存在时间了，因为什么都没有还存在什么变化呢？”
“你好像忘了我前面讲过的，卡西米尔的那个发现哦……”米西雅小声地提醒道。
“啊？卡西米尔的发现？抱歉抱歉，刚才我确实忘了那些在真空中到处瞬间出现又消失的虚粒子。”
“这就对了。即使没有任何宏观物质让我们看到空间中发生的变化，也不能认为空间就不存在任何变化。微观时空尺度上不断生灭的虚粒子虽然无法被宏观世界中的我们看见，却是客观存在着的，它们一刻不停的瞬间生灭保证了宏观上完全是真空的空间仍然在变化，时间仍然在流逝，而且这些虚粒子本身就是空间的自然单位之间必然会出现状态差异的产物，也就是空间这个集合中永远不可能删除的最基本的元素，对不对？所以即使没有任何物质，空间和时间仍然是存在的，只要有空间在，时间就必然会流逝。”
这句话对我来说包含的意思太多也太深，以至于我不得不把米西雅说的每个字反复咀嚼了许多遍，思考了足足10分钟才勉强点了点头。
米西雅也等了我10分钟之后才继续说：“前面提到过，如果把时间看作是一条组织空间次序的线，那么时间就没有理由不能‘倒带’，而谁都知道现实中是不可能出现这种情况的。现在我们把空间定义为万物及其位置的集合，时间定义为空间发生的任何变化，基本上也就禁止了时间‘倒带’。”
“咦，这是为什么呢？我觉得空间的变化是可以逆转的呀！”我非常不理解为什么这样定义时空就能禁止时间倒流。
“看问题不能这么肤浅，这么粗糙哦！让少数几个简单的宏观物体的运动逆转是很容易，可是要让整个宇宙中每一个基本粒子现在的状态全部精确无误地回到以前某个时刻的状态，这个难度你能想象吗？”
我吓得抹了一把汗，不过心里还是觉得要让时间逆转虽然难度大得无法实现，但至少在理论上并不是绝对的不可能。正想继续提出自己的想法，米西雅却指了指天空，抬头一看，原来太阳下山了，天色暗了下来——我们已经讨论了一整天！就在这时我才注意到自己肚子的抗议。米西雅问我能不能在一片虚空中感知时间，我绞尽脑汁最终还是找到了发现时间流逝的办法；可是在万物围绕，有声有色的现实世界里，我居然一点也没察觉到时间的流逝！
我和米西雅站起来，相视一笑，赶紧去生火做晚饭。
“空间啊？这个……好像……好像比时间还难琢磨呢……”米西雅问我空间到底是什么，我本以为空间是眼睛看得见的，应该不会像时间那么抽象，结果却发现完全不是自己想象的那样。我听到“空间”这个词的第一反应，就是头脑中浮现出一个房间，一个盒子或者一个其他容器内部的情景，可是米西雅说，房间和容器都是为了在空间中分割出一块有限区域而人为制造的这个空间区域的边界，和空间本身完全是两回事！于是我懵了——原来形象的并不是空间本身，而是人造的有限空间区域的边界！真正的空间概念还是说不清，道不明。
米西雅当然看出了我的困惑，解释道：“理解真正的空间，实际上难度只比理解我在去年讲故事时提到的宇宙诞生前的绝对的‘无’低一点，所以空间确实很不好理解。现在，让我们先这样开始吧。当你看见一个物体的时候，你可以用眼睛看出它的哪些性质或特征呢？”
“嗯……有……大小、形状、位置、颜色，还有……表面的质感。”我努力地罗列出自己能用眼睛看出来的东西。
“很好，你有没有想过你能够用眼睛直接看出来的物体的性质都有什么共同点？”
“这个……我真没想过。”
“这个共同点就是，你的眼睛可以看出来的物体特性，除了颜色以外，本质上都是由空间赋予它的。也就是说，空间使得位置、大小、形状的概念得以存在。”
“那……空间到底是什么呢？”
“先别急，请想象一下，位置、大小、形状这几个性质在什么情况下会不存在呢？一个一个来吧，先考虑形状不存在的情况。”
我思考了几分钟，试探着回答：“当一个物体不是固体的时候，它可以没有形状；或者……当它非常非常小，小得变成一个点的时候，也就……没有形状了吧？”
“不错。不过，不是固体的物体只是没有确定的形状，但它还是有大小的，因为液体和气体这些流体的体积都是可以度量的，对不对？”
“嗯。”
“然后，物体在什么情况下会没有大小呢？”
“应该……应该就是这个物体小得成了一个点的时候吧？”
“对，也就是说，如果一个物体被压缩成一个点，那么它就同时失去了形状和大小这两种性质，是不是这样？当然，对于这样的物体，颜色和质感自然也就没有意义了。不过成为一个点的物体还是有一种性质是存在的，而且是你可以看见的哦！”
“是位置吧？”我一下反应过来了。
“正确，现在让我们考虑一个更有趣也更难的问题：在什么情况下，物体的位置这个性质也一定会失去呢？”米西雅似乎觉得我已经开始明白她提出的问题了。
“果然是个非常难的问题，我确实想不出在什么时候一个物体会没有位置。”我不得不承认自己只能放弃这道题。
“这个问题之所以让你觉得很难，原因就在于它的答案是——当没有空间的时候，物体肯定不存在位置！而你还无法理解没有空间会是什么状态。”
我大惊，在心里反复想象没有空间的样子，发现实在想不出任何结果。
“刚才我讲过，物体的位置、大小、形状是由空间赋予它的，一个物体可以没有形状和大小，但只要位于空间中，就一定有位置。而空间如果没有了，位置也就不存在了，形状和大小就更没有意义了。因为，当一个物体的尺度不为零，也就是有大小时，它才可以占据一个点以上的空间位置，当一个物体占据了空间中的多个位置点时，才可以确定它的形状。”米西雅用严密精确的语言解释了为什么空间可以让物体的位置、大小、形状有意义，然后接着说：“由于空间是一个最基本的物理概念，其他许多概念都依赖空间来定义，所以不能用其他物理概念来定义空间。要想表述空间的定义，我们只能用一种偏数学的，不那么直接的方式——注意，这实际上是没有办法的办法。”
“那空间是什么呢？快讲吧！”米西雅吊胃口的本领实在是非常厉害，我听了这么长时间的课，自然而然地开始有些想打瞌睡，可是她却总有办法让我在犯困时睡意全无。
“空间是一个集合，是所有位置的集合。但这样的定义可能会让你很难理解它的物理意义，所以也可以说，空间就是让位置得以存在的东西，有了空间，就有了位置；没有空间，就没有位置。”
“集合？”我一时无法明白米西雅给出的这个空间的定义。
“是的，空间就是一个集合，一个所有位置的集合，它赋予万物位置。”
我挠了挠头，还是觉得理解起来很困难。
“如果你觉得现在很难理解空间的定义，其实可以不必马上就把它完全弄明白，可以先听我讲下面的内容，然后再反过来考虑什么是空间，你就会比较容易理解了。”米西雅不想让我卡在这里浪费时间，“有了这个空间的定义，我们才可以理解什么是真正的时间。和那个世界的多数人所认为的恰恰相反，并不是时间决定和组织空间，而是时间要依赖空间才能存在！”
“时间依赖空间？那快讲讲什么是时间吧？”米西雅又一次让我感到什么是震惊。
“先让我们思考这样一个问题：是什么使我们可以感觉到时间的流逝？或者说，你是通过什么知道时间的存在呢？”
“通过钟表的走动。”我不假思索地回答。
“如果没有钟表，你能不能感觉到时间呢？”米西雅笑瞇瞇地看着我。
“呃，如果没有钟表……我还可以看到日出日落，昼夜交替，还有四季变化。”
“很好，现在请想象自己处在一个看不见任何东西，听不见任何声音，周围什么都没有，完全是一片真空的世界，而且温度也保持恒定，你有办法感觉到时间的存在吗？”
米西雅接着就构建了一个这么极端的环境，我一时想不出在这种失去视觉、听觉和触觉的情况下还有什么感知时间的途径，于是摇了摇头。
“你确定你感觉不到时间了么？”
我冥思苦想了很久，终于发现自己开始的回答存在着严重的漏洞，于是说：“虽然在这种地方我没法知道具体的时间是什么时候，但我想我还是可以感觉到时间的，如果我在这里多呆一会儿，就窒息而死了，因为周围是真空。”
“啊呀，你看我也是个马大哈，好吧，先给你穿上宇航服，带上足够的氧气，然后再来到这个世界。”
刚才的回答让我无意中找到了这个问题的突破口——如果无法从外界获得任何信息，那就关注自己身体的变化。我想了片刻，答道：“我可以感觉到自己在呼吸，也可以尝试感觉自己的心跳，这些可以告诉我，时间是存在的。”
“对了！即使你失去了对外界的一切感知，可是你的身体还是在发生变化，只要你能发现变化，就能感觉到时间的存在，对不对？”
“对！”
“这个例子告诉我们一个事实：时间是由变化产生的。是什么东西的变化呢？任何东西的变化，不仅包括一切事物，也包括观察者自身。只要整个宇宙中存在任意一点变化，就意味着时间的流逝，哪怕这种变化是你察觉不到的，但只要它客观存在，时间就存在。”
“这跟空间有什么关系呢？”
“空间包容万物，万物的存在都依赖于空间呀。刚才不是告诉你，空间是所有位置的集合吗？空间赋予物体位置，由此也使得物体具有了大小、形状、质感这些特性，没有空间，就不可能存在任何东西。何况你知道，物质本身就是不均匀的时空呢！”
对呀，米西雅一开始就根据广义相对论的说法——物质的存在引起了时空的不均匀提出了与它对称的假设：物质本身就是不均匀的时空，时空就是完全均匀的物质！这样看来，时空就是构成物质的基本材料吧？所以没有时空当然就不可能有物质了。不过，空间和时间在构成物质上有没有什么区别呢？
米西雅笑道：“空间和时间在构成物质时存在一个等价变换的关系，具体的作用当然是有所不同的。但路要一步一步地走，这个比较复杂的问题需要留到后面再讲，现在我们先要明确时间究竟是什么，它和空间究竟有什么关系。”
“好吧，我只是有点等不及了。”我第一次有机会了解和思考这么高深莫测的问题，心里很激动。
“这很好，只是该仔细的时候一定要仔细。我们已经得到了空间的定义，也知道了时间是由变化表现出来的或者说产生的，这样我们可以认为，时间的本质就是空间的变化，包括空间这个集合中任一元素的任何一点变化，都表示了时间的流逝。”
“时间就是空间任何元素的变化？”
“你觉得太抽象了，是不是？举例来说，我们能看见的万物都是空间的元素，还有你看不见的基本粒子和各种场也是空间的元素，空间就是所有这些元素的集合。那么，只要其中任何一个基本粒子发生了一点位移，或者空间某位置处的电磁场大小方向发生了一点改变，这时的空间就不再是发生以上变化之前的空间了，我们就说时间流逝了。”米西雅针对我难以理解的地方进行了更具体的解释。
“这下我明白一些了，这就是说，整个空间里不管什么东西动了一下，时间就流逝了吧？除非空间里的一切永远一动不动，时间才会停止。”
“大概是这样。不过，还有一个问题一定要注意，否则你就会犯和爱因斯坦一样的错误。”
“什么问题？”我十分诧异。
“如果空间里什么也没有，不仅没有宏观物质，也没有任何基本粒子和场，完全是100%的真空，你觉得这里还存在时间吗？”
“这……如果按照你讲的时间定义，那应该就不存在时间了，因为什么都没有还存在什么变化呢？”
“你好像忘了我前面讲过的，卡西米尔的那个发现哦……”米西雅小声地提醒道。
“啊？卡西米尔的发现？抱歉抱歉，刚才我确实忘了那些在真空中到处瞬间出现又消失的虚粒子。”
“这就对了。即使没有任何宏观物质让我们看到空间中发生的变化，也不能认为空间就不存在任何变化。微观时空尺度上不断生灭的虚粒子虽然无法被宏观世界中的我们看见，却是客观存在着的，它们一刻不停的瞬间生灭保证了宏观上完全是真空的空间仍然在变化，时间仍然在流逝，而且这些虚粒子本身就是空间的自然单位之间必然会出现状态差异的产物，也就是空间这个集合中永远不可能删除的最基本的元素，对不对？所以即使没有任何物质，空间和时间仍然是存在的，只要有空间在，时间就必然会流逝。”
这句话对我来说包含的意思太多也太深，以至于我不得不把米西雅说的每个字反复咀嚼了许多遍，思考了足足10分钟才勉强点了点头。
米西雅也等了我10分钟之后才继续说：“前面提到过，如果把时间看作是一条组织空间次序的线，那么时间就没有理由不能‘倒带’，而谁都知道现实中是不可能出现这种情况的。现在我们把空间定义为万物及其位置的集合，时间定义为空间发生的任何变化，基本上也就禁止了时间‘倒带’。”
“咦，这是为什么呢？我觉得空间的变化是可以逆转的呀！”我非常不理解为什么这样定义时空就能禁止时间倒流。
“看问题不能这么肤浅，这么粗糙哦！让少数几个简单的宏观物体的运动逆转是很容易，可是要让整个宇宙中每一个基本粒子现在的状态全部精确无误地回到以前某个时刻的状态，这个难度你能想象吗？”
我吓得抹了一把汗，不过心里还是觉得要让时间逆转虽然难度大得无法实现，但至少在理论上并不是绝对的不可能。正想继续提出自己的想法，米西雅却指了指天空，抬头一看，原来太阳下山了，天色暗了下来——我们已经讨论了一整天！就在这时我才注意到自己肚子的抗议。米西雅问我能不能在一片虚空中感知时间，我绞尽脑汁最终还是找到了发现时间流逝的办法；可是在万物围绕，有声有色的现实世界里，我居然一点也没察觉到时间的流逝！
我和米西雅站起来，相视一笑，赶紧去生火做晚饭。