论康德的时空观及其科学意义

李 俊 春

(1.中国社会科学院大学 哲学院，北京 102488；2.黑龙江大学 信息管理学院，哈尔滨 150080)

时间和空间一直是哲学和科学研究的经典问题，对康德来说，科学意义上的时空观更是对哲学的形而上学具有重要意义。康德在解决作为科学的形而上学如何可能的问题时，首先探讨了纯粹数学和纯粹自然科学的可能性基础，而这些都离不开对时间和空间的分析。在康德看来，时空不是现实中的经验事物，而是一种先天直观形式。我们的经验知识需要借助于关于时间和空间的先天知识。对于某一空间和某一时间中事件的认识，范畴是必需的，所有的经验判断都依赖于时间和空间是统一的这个设定。如果没有这种统一性作为前提，数学和自然科学也就失去其普遍必然性。康德进一步指出，时空统一性是建立在先验自我意识的统一性前提下的，因此，时空也就同人的意识关联起来。时空不再被当成是客观世界或者客观事物所固有的一种属性，而成为人们把握经验世界的一种工具和方式，这一转变完成了认识论上的“哥白尼革命”，这种理性先于经验的思路对于科学研究也具有重要的启发作用。

一、三种不同的时空观

在《纯粹理性批判》的先验感性论部分，康德提出了三种不同的时空观：“那么，空间与时间是什么呢？它们是现实的存在物吗？或者它们虽然只是事物的诸规定乃至于诸关系，但却是哪怕事物未被直观到也仍然要归之于这些事物本身的东西？要么，它们是这样一些仅仅依附于直观形式、因而依附于我们内心的主观性状的东西，没有这种主观性状，这些谓词就根本不可能赋予任何事物？”[1]28时空是现实的实体，是牛顿的论断，而时空是事物之间的规定和关系则是莱布尼茨所持的观点。康德将牛顿视为从数学研究自然的一派人，他们假定时空为永恒无限、独立持存的，把现实的东西包含在自身之内。莱布尼茨则是形而上学的自然学家。牛顿将时间和空间视为绝对的，在这个意义上，时空是与世界中的经验客体没有关系的。为了建立他的运动定律，牛顿将空间想象为一个容器，将时间想象为一条河流，这个想象的容器的存在不依靠也不需要其中包含有任何物理内容。这条比喻意义上的河流是以恒定速率流动着的，同样不涉及任何物理对象。所有在经验世界中的客体都能够被置入绝对的时空之中。总之，牛顿眼中的时空是一种独立自存的实在，是一个所有对象都被置于其中的容器，是“上帝的无限的统一的感觉器官”(God’s boundless uniform sensorium)。“对于牛顿来说, 上帝是一切完满性的总和，空间是上帝作为最高实体所行使其权能的处所，空间是上帝的完满性与最高权能的必然后果。”[2]

实际上，“上帝的感觉器官”的表达给牛顿的时空观增添了不必要的宗教色彩，也正是在宗教的层面上，莱布尼茨对牛顿的时空观提出了质疑。在1715—1716年与克拉克的论战书信中，莱布尼茨就提出上帝并不需要一个感觉器官去接受对象。莱布尼茨根据不可分辨者的同一律原理，证明了根本不存在绝对的时间和绝对的空间。他这样表达其观点：“那么我认为，如果空间是一种绝对的存在，就会发生某种不可能有一个充足理由的事情，这是违反我的原理的。我将这样来证明。空间是某种绝对均匀的事物，如果没有放置其中的东西，空间中的一个点和另一个点在任何方面都没有绝对的区别。”[3]18-19也就是说，如果空间是绝对存在的话，那么其中的点是不可分辨、不可区分的，从而一个物体之所以在一个空间而不在另一个空间也就失去了充足理由。由此，莱布尼茨给出了空间的性质：“至于我，已不止一次地指出过，我把空间看作某种纯粹相对的东西，就和时间一样：我认为空间是一种并存的秩序，正如时间是一种相继的秩序一样。因为就可能性来说，空间表示同时存在的事物间的秩序，这些事物视为一起存在，而不管它们的存在方式。”[3]18空间也就是现实或者可能事件的共存关系，而时间是共存事件的继承顺序。人们在与经验世界打交道的过程中获得了时间和空间的观念。人们经验到共存的事件和相继的事件，而将这种并存和相继命名为空间和时间。因此，时空仅仅是对象间的关系，并不是独立自存的实在，而是物质的属性。莱布尼茨由此反对将时空作为实体或者绝对存在的幻想，并讽刺地指出绝对时空是“一些当时英国人的幻象”，莱布尼茨口中的英国人无疑指的就是牛顿和他的追随者。

康德也认为牛顿的绝对时空是纯粹形而上学的，因为我们并不能够感知到时间本身，将绝对时间的概念应用于宇宙整体时会导致悖论，所以时空并不是绝对存在的。在《自然科学的形而上学基础》一书中，他将空间区分为经验的空间和纯粹的空间：“物质是在空间中的运动物。那自身是运动着的空间称之为物质的空间，或者也叫作相对的空间；一切运动最终必须在其中设想(因而自身是绝对不动)的那个空间称之为纯粹的空间，或者也叫作绝对的空间。”[4]如果空间能够被经验感知，那么这个空间作为物质性的东西必须是自身运动的，而这个空间的运动要能够被感知到，就必须以处于一个更大的物质性空间为前提，而这个更大的物质性的空间又需要有另一个前提，以此类推，以至无穷。所以康德认为真正纯粹的空间不是物质性的，也不能是被经验感知的对象。在《纯粹理性批判》的先验辩证论中，康德以同样的逻辑论证了时空如果是经验性的对象，会造成“二律背反”。第一组“二律背反”就是讨论时空问题的，即“正题：世界在时间上有开端，在空间上有限；反题：世界在时间上和空间上无限”。在康德看来，这里的正题和反题都能够得到证明，然而这两者自身却是相互矛盾的。这种悖论之所以产生，其中的内在矛盾在于：如果时空是经验对象的话，那么它们就会有界限和起点，然而界限和起点又是以时空为前提的。因此，时空本身并不是经验事物。在康德看来，时空在经验之前就已经潜在地在感性中被呈现出来，时空并不像莱布尼茨说的那样是我们处理经验事物之后才获得的观念；恰恰相反，时间和空间是我们能够感知经验事物的前提条件。

在《纯粹理性批判》中，康德按照这样的思路来论证时空不是经验的：如果对于时空的表象不是先天的，那么时空就是经验的。但是如果对于时空的表象是经验性形成的，那么时空只能是从对外部对象的经验中获得的。不过这是不可能的，因为我们的经验是不能够离开时空的表象的。因此，对于时空的表象就必须是先天的。总之，由于对于时空的表象恰恰是在表象外部对象世界的行动中被唤起的，那么时空表象就不能是基于对于外部对象的经验。

牛顿的时空观是实在绝对主义的，他认为时空既不依赖于客体也不依赖于人的心灵，在欧几里得几何学的意义上坚持了时间的绝对性和实在性。莱布尼茨持的是实在相对主义的时空观，认为时空是客观事物之间的关系，不是独立自存的。而康德主张观念相对主义的时空观，指出时空实际上是人们把握现象的一种先天直观形式。

二、康德哲学中时空的性质

康德时空理论的形成其实受到了莱布尼茨和牛顿的影响，从康德早期的著作中可以看出，他是支持莱布尼茨以及其关系论时空观的，但后来发生了思想转变，在1768年的《论空间中方位区分的最终根据》一文中，他反过来接受了牛顿的观点。自此之后，康德从这两种观点中抽身出来，形成了自己对于时空的观点。这种转变也被他称为自己思想上的“哥白尼革命”。康德是这样描述“哥白尼革命”的：“向来人们都认为，我们的一切知识都必须依照对象；但是在这个假定下，想要通过概念先天地构成有关这些对象的东西以扩展我们的知识的一切尝试，都失败了。因此我们不妨试试，当我们假定对象必须依照我们的知识时，我们在形而上学的任务中是否会有更好的进展。”[1]15

这样，康德就完成了认识论上的“哥白尼革命”，即我们不再是使自己的认识符合客观对象，而是让客观对象来符合我们先天的认知形式，一个对象之所以能够进入人们的认知视野，就在于其是否符合人们的先天直观形式。也就是说，只有进入到作为先天直观形式的时空中的对象，才能成为我们的认知对象。在这个意义上，时空无疑不是客观对象自带的，而属于主体的一种认知能力。康德断言空间和时间不是客观的、独立自存的现实，而是我们人类感官认知能力的主观要求，这种要求是所有事物都必须遵守的。空间和时间是一种不可或缺的工具，可以将我们感觉器官导入的物体图像进行排列和系统化。如果我们的大脑没有空间和时间来理解这一切，那么我们的眼睛和耳朵所提供的原始数据将毫无用处。“空间是一个作为一切外部直观之基础的必然的先天表象……因此，空间被看作是现象的可能性条件，而不是一个附属于现象的规定，而且它是一个先天的表象，必然成为外部现象的基础。”[1]28-29而当我们思考个别空间时，也是通过将之放在一个整体空间中来进行的。“我们只能表象一个唯一的空间，并且，如果我们谈到许多空间，我们也是把它们理解为同一个独一无二的空间的各部分。这些部分也不能先行于那唯一的无所不包的空间，仿佛是它的组成部分(由它们才得以复合起来唯一的空间)似的，相反，它们只有在唯一空间中才能被设想。空间本质上是唯一的，其中的杂多、因而就连一般诸多空间的普遍概念，都只是基于对它的限制。”[1]29这段话向我们指明，当我们在表象一个特殊的空间或者是一些特殊空间的集合时，我们将它或它们表象为在空间之中，但是这些个别空间不先行于那个独一无二的空间；而当我们说我在空间中表象事物时，意味着我们在一个独一无二的空间中表象事物，由此空间就具有了客观有效性。

时间也是如此，作为直观形式的时间整体是先于个别的时间点或瞬间的，时间整体也不是由个别的瞬间组合而成的，因为那样又会陷入芝诺悖论中，现实时间是连续的，无法被分割为不可再分的最小单位的瞬间。如果每个瞬间都是一个作为实体的整体的话，那么不同的瞬间即整体与整体之间就不会有相互关系，也就成为没有秩序的杂多体。因此，我们在现实时间中是经验不到整体的，时间整体性只能作为先天直观形式被事先赋予，否则时间中的事件对于我们来说就是知觉的杂多、是诸表象的盲目游戏，甚至都比不上一个梦。“就是说，持存的东西是时间本身的经验性表象的基底，只有在这基底上，一切时间规定才是可能的。”[1]171这里的基底也就是作为先天直观形式的纯粹时间。

所以康德指出变化的不是时间本身，而是某种在时间中的东西，这种变化是连续性的，时间是对于这种变化的测量，时间用“之前”和“之后”来排序变化，并且测量变化的持续。时间由此可以被任意地划分为任何数目的瞬间。时间的这种划分和测量是建立在两个前提下的：一致性，即时间间隔应该是均等的、一致的；稳固性，即时间应该以恒定速率均匀地流逝，而不会加速或者减速。只有在这两个前提之下，作为连续体的时间才可以被分割，以便为事件的持续时间和事件的前后分配一个值。比如，事件X和事件Y如果不是并发的，那么它们一个是在先的，另一个是在后的。我们可以把较小的数值分给在先的事件，把较大的数值分给在后的事件。这种可被均等划分的时间本身就是纯粹时间，而非经验时间。因为无论是地球围绕太阳轨道的公转，还是在它自己轴上的自转周期，乃至原子振荡，都不能实现无偏差的精确性。唯有理性对于纯粹时间的划分才具有绝对的标准性。而正是在这种理想的标准化的引导下，人们才在经验世界中寻找和创造接近理想标准的东西，并且不断地修正着误差。现实生活中的时间标准，实际上反映的是人的理性在经验中的规定。

三、现代科学中康德时空观的意义

康德的时空观也得到现代科学一定程度的认可，尤其是康德对牛顿绝对时空观的批判，具有科学思维上的前瞻性。牛顿将时空看作是同物质一样的客观实在，但康德认为这是一种先验实在论。如果按照牛顿的绝对时空观，空间和时间具有两个根本的特点：一是它们具有绝对的实在性，也就是可以与具体事件无关；二是它们展现了一种普遍的维度，即在整个宇宙中的所有观察者对于事件的时间定位都是一致的。也就是说，假如事件E1和E2在T1时间发生，那么对于处在宇宙中所有位置的观察者来说，都会同意E1和E2同时发生，并将之纪录在T1这一时刻。但是按照爱因斯坦的相对论，情况却并不是这样的：让闪电击中一辆驶过车站的火车的前部和后部，对于站台上的观察者来说，闪电同时击中了火车的前后两端；而对于处于火车中的乘客来说，闪电并不是同时击中火车前后两端的。原因在于光的有限传播。有限的和恒定的光速是狭义相对论的基础[5]。爱因斯坦的同时代人普遍接受这样的结论：时间并不是隶属于现实世界的，对于不同观察者来说，时间以不同的速率流逝着，而这取决于他们的参考系的相对速度(时间膨胀说)。因此，时间并不是物质宇宙的客观属性。而这也契合了康德认识论上的“哥白尼革命”转向。爱因斯坦虽然对康德提出了很多批评，但对其一些观点抱持肯定态度。爱因斯坦也认为在科学知识中，理性和经验是缺一不可的，他非常重视康德将理性主义与经验主义相结合的方法。爱因斯坦也意识到，理性相比经验甚至具有优先的地位，这是因为即使再多的归纳概括也无法得出相对论的复杂方程式。在这个意义上，“每个理论都是思辨的”[6]。

然而，康德的时空观也遭遇了现代科学的挑战，有观点指出，爱因斯坦广义相对论的提出对于康德的理论是一种颠覆[7]。由于康德时期的几何学还停留在欧式几何阶段，康德基于此判定数学是先天综合知识，而时空是先天直观形式。而黎曼几何的出现推翻了欧式几何，并且奠定了广义相对论的数学基础。在广义相对论的视野中，时空不再是主体的先天直观形式，而是受到物体质量影响的现实存在，有质量的物体会使得它周围的时空发生扭曲，那么这个扭曲的时空就不是直观的形式，而是具体的实存。

但在一定程度上我们也可以为康德辩护，康德的时空不是具体的时空而是形式的时空，康德的时空是连续的，是我们整理各种现象的形式，纯粹直观是经验直观的形式。即使物体的质量引起了时空的弯曲，这也建立在我们预设时空先前是不弯曲的基础之上，因而康德的理论前提依然是无法绕过的。比如，我们能够设想一个弯曲表面，并且将之视为是球面几何学或者伪球面几何学所产生的空间。然而，我们需要注意这种对于非欧几何学的“表象”并不是直接的，我们必须首先构想出一个作为基底的欧式几何的空间量度，并在此基础上进行改造，如此才能“表象”出一个具有非欧几何特征的空间。之所以无法绕过欧氏几何直接进行表象，原因在于欧氏几何是通过纯粹的思维建立起它的公理的，构成了人们先天知识的一部分。这种几何学并不对经验世界进行判断[8]。这是“因为几何学的定理全都是无可置疑的，亦即与对它们的必然性的意识结合在一起，例如空间只有三种量度；但这一类定理不可能是经验性的命题或经验判断，也不是从这些经验判断中推出来的”[1]30。实际上，2016年科学家们通过垂直的两束激光出现光程差证明了引力波的存在，这个实验就是对于欧氏几何时空进行具体修正的过程。

总之，康德是在吸收和批判牛顿和莱布尼茨时空观的基础上构造自己的时空理论的。换句话说，康德的时空观是对牛顿和莱布尼茨时空观的扬弃。一方面，康德接受了牛顿的时空是整体的观点，经验事物是在这个时空整体中作为部分存在的，但是他认为这种时空整体不是我们能够经验感知的，因此不是独立自存的经验事物。另一方面，康德也接受了莱布尼茨的时间时空是经验事物之间关系的观点，但康德也指出这种关系应该是先于经验事物而存在的。因此，时空作为一种逻辑在先的整体性，不能存在于经验世界中，而只能被归于人们主体的先天直观形式。康德的时空观同时也是对休谟怀疑论挑战的回应，后者不仅摧毁了形而上学的基础，而且摧毁了科学的基础。为了重新树立科学的普遍必然性，康德进行了认识论的转向，将时空由经验感知的对象变成先天直观的形式，时空成为先在的、统一的前提。“从笛卡尔至康德，形而上学的自救之路在根本策略上经历过一个巨大的转换，即从模仿数学尤其是几何学转变为模仿自然科学尤其是物理学，最终康德找到了那根自形而上学本性、属于形而上学特有的根本方法：先验逻辑。”[9]在这个意义上，康德才说“人为自然界立法”，于是，科学的普遍必然性在时空之中被重新树立起来。