中国古代道之时空观与相对论力学
2012-09-14熊辉
熊 辉
(东莞理工学院数学教研室,广东东莞 523808)
中国古代道之时空观与相对论力学
熊 辉
(东莞理工学院数学教研室,广东东莞 523808)
中国古代先贤对“道”之论述,表明“道”是一种空间体现,具有无限弹性;将人与“道”并列,这也说明了“道”是可具体而微的,是可以实指物种及其智慧的。“道”正是时间与空间之有机糅合,而并非仅就空间而言,现代物理学也提供了强有力的证明。
道;时空;运动;相对论
《老子·第二十五章》载:“吾不知其名,强字之曰‘道’,强为之名曰‘大’。”这表明,老子认为“道”是一种无处不在之存在。“大”的意思,就是指无限延展之空间。人类所需之生存空间是有限的,但若向这个有限空间的边缘前进,却永远也不能到达其边际。随着向边缘的前进,该生存空间会不停地向外扩张。《庄子·天下》中也记载了惠施之言论:“至大无外,谓之大一;至小无内,谓之小一。”这其实正是“道”之“无形”,是可虚可实、可大可小、可屈可伸之空间。
从老子之“故道大,天大,地大,人亦大”这一观点可以看出,“道”首先是一种空间体现,具有无限弹性。古人认为天与地是无穷大的,这种无穷大不仅体现为空间之体积,还体现为空间之容量,即天与地是无所不容的。其次,将人与“道”并列,这也说明了“道”是可具体而微的,是可以实指物种及其智慧的。
一、“道”与时空的等价关系
李约瑟认为,“道”本意是路,后被推广成为人与神的行为方式,故天道产生之初与天命同义。然而,“道”是否只表示空间呢?从《老子》与《易经》来看,显然并非如此。除了表示无限延展之空间存在之外,古代大宗师认为“道”还是一种无限延续之时间体现。
“吾不知其名,强字之曰‘道’,强为之名曰‘大’。大曰逝,逝曰远,远曰反。”“大曰逝”,“大”是一种空间体现,那么“逝”呢?《论语·子罕》:“子在川上曰:‘逝者如斯夫,不舍昼夜。’”可见,“逝”是一种运动,是一种过去与现在之时间体现。“逝曰远”,“远”是需要时间来到达的,因此是一种未来之时间体现。
“道”除了影射空间之外,还蕴涵了时间。这一点还可从《老子·第五十四章》得到验证:“修之于身,其德乃真;修之于家,其德乃馀;修之于乡,其德乃长;修之于邦,其德乃丰;修之于天下,其德乃普。故以身观身,以家观家,以乡观乡,以邦观邦,以天下观天下。”若说“道”仅仅表示空间,则以自身理解别人,以自家观测他家,以本土推测他乡,以本国推理外国,都是说得通的,但“以天下观天下”这一句就难以解释了,因为天下只有一个。因此,“以天下观天下”应该是一个时间概念,即以历史经验来观测未来。
《庄子·至乐》载:“万物皆出于机,皆入于机。”“机”,即时机,指某些重要、关键之时间点或时段。这说明,庄子认为万事万物之发展变化都是因时机变化而引起的。《国语·越语上》载:“夫圣人随时而行,是谓守时。”“守时”,今天被狭义地解释为遵守作息或行动时间表,这大大地削弱了其本意。“守时”,指遵守天时,敬奉天道。《管子·霸言》载:“智者善谋,不如当时。”“当时”,即选择适当时机。
《老子·第五十五章》载:“知和曰常,知常曰明,益生曰祥,心使气曰强。物壮则老,谓之不道,不道早已。”“物壮则老,谓之不道”,这显然是指时间状态。
在中国古代学者看来,时间与空间是相互对偶的,而且可以相互转化。在对偶两部相互转化之过程中,它们交替成为“道”的一部分,甚至有时成为“道”本身。西方文化之传统是空间主控的,由于空间是可分割、可分配、可占有、可交易的,因此西方人掠夺性很强;东方文化之传统是时间主控的,由于时间是不可分割、不可分配、不可占有、不可交易的,因此东方人防守性很强。
此外,中国古代学者将空间与时间之移换法术也称为“道”,且有正道与旁门之分。在道教,真正能够修成神或仙的,当然是长生不老之正道;而扶乩、朝真降圣、采阴补阳之类的,就属旁门左道。对中国古代之神话体系进行比较就会发现,各种道、法、术,其实都是某种时空移换之体现,只不过得大道者可以轻易地完成,而入偏门学左道者就要费力很多。
二、“道”之时空观与相对论
在中国古代,“道”之为物,乃时间与空间之有机糅合,并以时间为主。除上述论证外,现代物理学也提供了强有力的证明。物理学家Einstein在其相对论理论中曾推导出著名的时间膨胀公式
其中,c=3.0×108米/秒为光速,T0为物体相对静止时的单位时间间隔(可以取为1秒、1分钟甚或1小时、1天),v为对应物体在此单位时间内的(匀速)运动速度,Tv为物体以速度v运动时所感到的单位时间间隔。如:设相对静止时时间间隔T0=1秒,若物体以速度v=0.8c米/秒作相对运动,则该物体能感受到的真正时间间隔为
这一结论说明,若相对静止时物体自身所携带的钟每隔1秒钟“滴答”1次,则以速度v=0.8c米/秒作相对运动时,该钟要每隔5/3秒才“滴答”1次。可见,(横向)空间运动使得时间尺度发生了改变(此处为膨胀),反之,时间尺度的变化亦能产生空间运动。其中的“横向”,乃针对于下文的“纵向”而言。若某生物原本能存活60年,则不难算出:其在以速度v=0.8c米/秒的(相对)运动世界里,就能存活100年;其在以速度v=0.99c米/秒的运动世界里,就能存活1000年;其在以速度v=0.999c米/秒的运动世界里,就能存活10000年。
可见,中国古代神话世界里的长生不老、寿与天齐等,并非毫无科学依据。“洞中方七日,世上已千年”、“天上一日,地上一年”等文学描述,实际上都可以从时间膨胀理论中得到合理解释。天庭是如此高远,神仙们总能在固定位置找到某个所在(如南天门),这意味着天庭之运动(线)速度必然非常大,否则角度将产生很大的偏差。
若物体以速度v=0.75ic米/秒(其中为虚数单位)作相对运动,则该物体能感受到的真正时间间隔为
这说明,若相对静止时物体自身所携带的钟每隔1秒钟“滴答”1次,则以速度v=0.75ic米/秒作相对运动时,该钟每隔4/5秒就会“滴答”1次。可见,(纵向)空间运动也可使得时间尺度发生改变(此处为收缩)。
数学与物理上对于虚数的应用如今已十分开放,其实±i与±1一样,可用来表示直角坐标系中两个竖直相反方向的长度单位。如此,物体所感受之时间尺度会随着其运动速度(速率与方向的糅合)改变(膨胀或收缩),就可以在数学上得到圆满的解释。而“道”之时空观,亦可得到定论。
最后,解释一下“道”这个字本身,来为中国古典哲学与古典思想做一个注脚。“道”,“首”加上“辶”之底。首,即头部,表示中国古人认为行万里路是要靠头脑的,这一点从造字结构就可见一斑。“首”,先是两点一横,若将两点打横来放,则可清楚地看到,其表示一阴一阳两个爻象。这说明,古人认为头脑之智慧是来自于阴阳论的,这其实是对宇宙对偶结构之高度意象认识。阴阳二爻下面是“自”,其来自于身体之“身”。显然,中国古人认为,“形而上者谓之道”,人之上半身就可以代表自己。
[1]冯友兰.中国哲学史新编(第二册)[M].北京:人民出版社,1984.
[2](英)李约瑟.中国科学技术史(第二卷)·中国科学思想史[M].何兆武,等,译.北京:科学出版社,2001.
责任编辑 叶利荣E-mail:yelirong@126.com
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国家自然科学基金(10771169);广东省“千百十工程”
熊辉(1978—),男,江西余江人,副教授,博士,主要从事偏微分方程、数学建模与数学哲学研究。