【中华文化笔记13】墨家科学思想之二，墨家物理学时空观及宇宙模

3 墨家物理学时空观及宇宙模型构建

【中华文化笔记13】墨家科学思想之二，墨家物理学时空观及宇宙模型构建

自然物体的存在方式是以一定的时空形式来表现的。进一步，由几何到时空，墨子把端、体、兼的概念由数学推广到物理中。将哲学概念端、体、兼具体为端和始、体、宇和久几个物理学概念，分别指时空最小单位、物体本身、时空本身。

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连续的整体由不连续的局部构成，似乎更真实

墨子认为宇宙是一个连续的整体，个体或局部都是由这个统一的整体分出来的，都是这个统一整体的组成部分。换句话说，也就是整体包含着个体，整体又是由个体所构成，整体与个体之间有着必然的有机联系。从这一连续的宇宙观出发，墨子进而建立了关于时空的理论。他把时间定名为“久”，把空间定名为“宇”，并给出了“久”和“宇”的定义：“久，弥异时也”，“说久，古今旦暮”；“宇，弥异所也”，“说宇。莫东西家南北”。时间和空间都是不可穷尽的，“宇进无近，说在敷”，“伛宇不可偏举，字（宇）也。进行者，先敷近，后敷远”。墨子关于时空的认识已有纯粹延续性的时间概念和广延性的空间概念，是从外延特征上加以定义，具有可测量性的，实践的可把握特征。

在给出了时空的定义之后，墨子又进一步论述了时空有限还是无限的问题。他指出，连续的时空是由时空元所组成。他把时空基本单元定义为“始”和“端”，“始”是时间中不可再分割的最小单位（“始。当时也”，“说始。时或有久，或无久，始当无久”，译文：“始”是一个时间概念。时间有流动或静止，“始”是指时间静止的那个瞬间刹那），“端”是空间中不可再分割的最小单位（“非半弗斫，则不动，说在端”，译文：长度取半，到无法再取为止剩下的就是“端”）。墨子从时空的基本单元来认识有限物体的时空存在，并进一步去理解和推断时空无限形式存在的合理性和可能性。他认为时空既是有穷的又是无穷的。对于整体来说，时空是无穷的，而对于部分来说，时空则是有穷的。这样就形成了时空是连续无穷的，这连续无穷的时空又是由最小的单元所构成，在无穷中包含着有穷，在连续中包含着不连续的时空理论。这里的端，其实就对应着量子力学中的普朗克长度，始则对应了普朗克时间，都不能再分割。

在《墨经》中，空间也是一个与时间密不可分的概念，并且认为时空的本质是和运动相关的。墨子认为“宇或（域）徙，说在长宇久”（《经下》），意思是空间是供物体运动的区域，而且空间变化伴随时间的变化。“说长，宇徙而有处（久？）。宇南北，在旦有在莫，宇徙久”《经说下》，意思是关于变化，空间变化伴随着时间的变化，从南到北的空间连续变动和从早到晚的时间连续进行是相统一的。这种认识通过运动将时间和空间整体相联系，让墨子对时空的本质有了初步的认识，两千多年后，爱因斯坦的相对论为这一直觉的朴素时空观添上了完美的注脚。

值得注意的一点是，过去许多人认为墨子提出的“端”的概念等同于原子的概念（这种认识起源于清末），这是对墨子思想理解不够深入，在清末受西方思想冲击下，盲目用西方理论生搬硬套的结果。从墨子哲学体系的构建可以知道，墨子认为的“端”，从哲学上讲，就是指不可分割的物质世界最小单位。而引申到物理学当中，墨子所认为的“端”是指物质空间的最小单位，我们只能说经典物理学中的“质点”概念、量子论中的普朗克长度概念与之相联系，而不能认为墨子提出了类似“原子”或者“质点”、“普朗克长度”之类的概念。这是因为墨子本质上是哲学家而不是物理学家，当时的物理学认识水平根本达不到这个深度，所以我们只能从自然哲学的角度去理解其在物理学领域中的探索。

另，关于墨家时空观的几个概念问题

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在物理学里，质点的概念和普朗克长度的概念是完全不相同的，甚至是相反的。普朗克长度是指一个极小的长度，小于这个长度是无法度量的，也是无意义的。而这个长度和质点的概念并不同，质点是指一个具有质量但没有体积的可以抽象出来的点，一般用于力学分析中。

我想很多理工科出身的朋友也都会有此疑惑，甚至会觉得把墨子和这两个理论联系起来有些牵强附会。

这种怀疑不是没有道理的，因为墨子本质上不是一位物理学家，而是一位哲学家，他那个时代的实践水平和认识水平也根本达不到那个深度。

可是为什么要把这几个概念联系起来呢？这要从哲学本身说起。一般而言，一个哲学体系的提出，要涉及到几个基本方面：世界观、认识论、方法论，进一步如果更加完整的话，还要对自然观和历史观有表述才能算完整。

就墨子的哲学而言，其世界观的模型就是用“端、体、兼”三个概念构成的，认识论在这里不涉及，而方法论则就是墨家特有的墨家逻辑（形式逻辑加朴素的辩证逻辑）。进一步，墨家思想还对自然观有所表述，而这种表述就不可避免的涉及到物理学领域，这就是墨子对时空的认识。可以说墨子的时空观是由其哲学世界观出发，经墨家逻辑推演而出的。他对时空的基本单位的认识“端”、“始”也不能脱离其哲学世界观中“端”的内涵，也就是说他认为两者分别代表了空间和时间的最小不可分割单位（《墨子》原文中有明确表述，“非半弗斫，则不动，说在端”）。

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图中红点代表了一个质点，质点可以看作物体的体积被无限次分割而收敛得到的

明白了这一点就能感受到为什么要把墨家理论和量子论、质点理论，甚至原子论联系起来。因为三者的共同点都是提出了一个“最小不可分割单位”的概念（当然普朗克长度只是空间一维，而更准确的提法应该是普朗克长度空间和“端”的对应）。这是从哲学层面而言三者的共同点，并不是说墨子的“端”的概念就能和普朗克长度空间、质点或者原子的概念等同，因为墨子根本没有类似的表述，换句话说，这三个理论都认为世界不是无限可以分割下去的，分割到最后会分割到一个最小的单位（当然质点理论与量子论又有所不同，他们的区别在于这种分割是否是有限次的，而墨子理论则并不涉及到这一点）。这也是为什么我反对清末学者将“端”等同于西方物理学中的原子的原因：德谟克利特的原子论认为原子是物质组成最小单位，就这个意义而言，端和原子有联系之处，但今天物理学已经发现，原子不是最小单位，所以端的概念只能和德谟克利特的原子概念联系而不能和物理学中的原子概念联系。进一步而言，如果未来物理学发现普朗克长度也不是最小的可度量长度，那么端的概念也不能和普朗克长度相联系。

可虽然如此，仍然不能掩盖墨子的伟大。因为据我所知，墨子是唯一一位提出类似概念的中国古代哲学家。而更进一步，我们知道古希腊的德谟克利特提出了原子论，和墨子的理论类似。但是他的原子概念只是物质或者空间维度的基本单位，但墨子还提出了“始”的概念，也就是时间基本单位。这种把时间也看作可以分割为最小单位的提法，和两千年后量子理论遥相呼应，相比于大多数人认为时间可以无限分割，这种看法不仅在古代中国绝无仅有，在全世界也极为少见。他对时间认识深度也只有后世佛家理论才能与之媲美，这才是墨子时空观伟大之处。