關於空間與暗能量的哲學思考

自美國天文學家哈勃（ Edwin Hubble ）於 1929 年觀察到宇宙的膨脹之後，宇宙的膨脹特性成為了前端物理的一個熱門課題， 2011 年的諾貝爾物理學獎授予了三位通過對遙遠的超新星的觀察而發現宇宙的加速膨脹的物理學家（ 即 for the discovery of the accelerating expansion of the Universe through observations of distant supernovae ）。而對於造成這種膨脹，尤其是加速膨脹的原因普遍被歸於一種暗能量。在頒獎的皇家瑞典科學院的 Olga Botner 的頒獎致詞中有這樣一段話：

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，這裏提到暗能量可能是（ might be ）而還未被確定為一定是造成宇宙膨脹尤其是加速膨脹的原因。暗能量又稱為真空能量（ Vacuum Energy ） , 暗喻它是存在於原本被認為是沒有任何存在的真空之中的能量。

幾年前我曾在網上的一個由美國物理愛好者辦的物理論壇（ physics forum--- 其中不少是專業物理工作者）裏向那裏的人請教宇宙的膨脹是否為空間本身的特性，如果是為什麽我們這裏感覺不到。當時一位在那裏的 super mentor （即在那裏回答過上千個問題而享有一定的聲譽的人，通常隻有專業物理工作者才有此殊榮）給我的回答是其實這種膨脹在我們這裏也應該有，隻不過我們這裏的物質密度大，因而萬有引力抵消了這種膨脹的因素。他當時並沒有用暗能量來進行解釋，不知是否因為是他個人的理論傾向問題。

這讓我想起一個曾經在哲學家（科學家）中引起過熱議的一個古老的哲學問題：空間到底是什麽？它到底是一個純粹虛無的容器來承受具體的物質（能量），還是一種特殊的存在。愛因斯坦的廣義相對論和後來的量子力學的發展似乎表明空間其實是一種特殊的存在；因為根據廣義相對論，時間與空間可以轉換，而時空在物質周圍會發生彎曲，而後來的量子力學更告訴我們說時空是不連續的。既然時空會發生扭曲，而且時間空間可以相互轉換那麽空間就應該是一種特殊的存在，而不連續的空間更不象是古人們所說的完全虛無的容器的空間概念了。

但是，當人們用暗物質的概念來解釋宇宙的膨脹的時候，讓我似乎又隱約地感覺到了把空間作為一種虛空的容器的思路。如果我們把空間當作是一種特殊的存在，那麽宇宙的膨脹就完全可以象前麵提到的那位物理論壇的 mentor 和我說的那樣被看成是空間本身的一種特性，而沒有必要被認為是存在於真空中的一種特殊能量。

那位 mentor 還提到，這種宇宙膨脹並不會引起局部的物理定律的改變，甚至不會改變穿過宇宙真空的光子的運動。這也就是說，如果宇宙膨脹確實是由所謂的暗能量引起的話，那麽那種暗能量的功除了使星際之間的距離加速增大之外，並不會轉化為其它的能量，甚至不會與經過它的光子發生能量的交換。這樣的不會傳播，不會轉換的特性似乎與我們通常所說的能量的概念並不一致。我在網上和書店也查了一些有關暗能量的文章，也沒能找到關於宇宙膨脹引起局部能量轉換或膨脹的量傳播的介紹。這引起了我對宇宙膨脹的意義的一個哲學上的思考：這到底是空間的一種本性呢，還是空間作為一種容器所含有的特殊能量的作功的表現呢？

其實，這裏的哲學意義還超出了時空的物理本質的本身而涉及到語言的暗示及指導作用。拿空間與能量這兩個詞匯進行比較，空間的特點是相對靜止和固定，而能量則是可以流動和變化。因此，比起時空自膨脹說來，暗能量說更具有功利的吸引力，更容易誘發人們的想象力，使人們很容易想到一旦找到暗能量之後，就能夠象吸水一樣地把宇宙中的暗能量吸過來作為我們用於反重力（反萬有引力）目的的能源，我們就可以造出象傳說中的 UFO 那樣的超級飛行器。當然，我也希望能夠找到暗能量，因為那樣一來，或許可以幫助解決我們的能源危機的問題，那時至少人們對於汽車的依賴就不會象現在這樣，因為大家出門隻要按一下暗能量的裝置就可以不受地球引力作用而在空中飄飄然了。

但是，如果宇宙膨脹不是由暗能量產生的，而是由時空本身的一種膨脹及收縮的特性造成的，那麽恐怕科學家們就找不到那種想象中的暗能量了。當然，即便沒有暗能量而隻是空間自身的膨脹收縮，並不等於人類就不能找出克服萬有引力的途徑。比如，在 1994 年墨西哥理論物理學家 Miguel Alcubierre 就提出了現在被稱為是 Alcubierre drive 的理論。根據他的理論，人們有可能對時空進行 “ 操作 ” 使之變大變小。這有點象中國的《三國演義》所描述的孔明召喚所謂的六丁六甲把追兵與自己的距離拉大那樣。不過他的理論也因為存在著一些漏洞而未能被普遍承認。

從哲學上說，時空自膨脹說是把空間（時空）看成一個特殊的存在，因而那種膨脹或收縮是這種特殊的存在本身的特性；至於暗能量說，我認為還是那種傳統的把空間看成是虛無的容器的思想，而暗能量是存在於這容器中的一種能量而已。目前這兩種看法也都還隻是哲學的思辨，暗能量說是目前物理學界的主流看法，但是既然從哲學的角度來說，時空的自膨脹也是一種可能甚至可能比暗能量說更合理，那麽它也不是不可能成為物理學家們今後研究的一個方向。有一天如果物理學家們找到了暗能量或證實了空間自身的膨脹收縮的話，這個話題將同曆史上的很多自然科學的話題一樣再一次歸專業物理學家們所有了。不過對於我們老百姓來說，多一點關於自然的哲學思維至少可以幫助我們跟上科學家們對我們的生存環境的探索。 我這裏的哲學思考也隻是拋磚引玉，望精通這一問題的專家尤其是物理學專家們前來指教。。。。。。