哲學概論 · 第十五章 相對論之哲學涵義

第一節 常識中之相對論 在現代西方科學思想中，影響人之思想最大者，一為進化論之思想，一為相對論之思想。吾人在上章論亞力山大哲學時，雖及於相對論之時空合一之義，然未及於相對論之思想之本身。本章則擬略及其哲學涵義。 欲知西方現代科學思想中之相對論之思想，當先知西方近代之物理學中的物理世界觀。而欲知西方近代物理學中物理世界觀，則宜先述吾人之常識中之物理世界觀之特色數點，以資對照。 在常識中，吾人與物理世界之物體之接觸，初為與吾人之人生，密切相關之各種物體之接觸。如食物，衣服、房屋、用具，及人所行之山川大地，與寒暑晝夜相關之日月等。是皆為無生命無心靈之物體；而為人賴之以生，亦不可須臾離者。在常識中，人對此諸物體之存在，固從不加以懷疑。然人若問何以知其存在？則人必謂：吾之眼見之，耳聞之，手觸之，而吾之心靈知之。在常識，亦視諸物之存在，為能引起吾心靈中之種種情感意志之存在者。由此而在常識中，此物理世界之物體之存在，乃與吾人之生理心理之存在，可相關聯或相依賴，相連續以存在者。 在常識中之物體，其本身具備種種所謂物之初性，如形狀、數量、動靜之類。但亦具備種種次性，如聲、色、香味等。而尤重要者，則在常識中之物體，因其與吾人之生理、心理、情感、意志等相關聯，而為處處能引起吾人之價值感者。如其存在得失，皆與吾人在價值上之取捨、好惡、悲喜等相關聯者。因而此一切物體又為具價值性者。此可稱為物體之第三性。此物體之價值性，則皆由物體之功能與作用而表現。由此而在常識中一物體之所以為物體，所重者不在其為物體，而更在其功能與作用。 又在常識，雖以物體具初性次性及第三性，然因常識著重物體與吾人之生理心理之關聯，及其功能作用，故一物之性質，乃相對於人之如何接觸之而變化，亦常識所默認者。常識對於： 一衣服為我所喜，而被視為有價值，為他人所惡，而被視為無價值，並不感驚訝。依常識，人亦皆知糖在病人口中，其味為苦，鐘聲在為人所注意時，其聲特響；物之大小形狀，隨遠近距離及方向角度而變。依常識，人皆知：吾人之覺一段事所經時間之長短，隨吾人之心理上之是否樂於做某事而變。如做所苦之事，則覺時長，做所樂之事，覺時短。人亦知在行路時，人之覺其所歷空間之長短，隨吾人之行路時之難易之感而變；如登山則覺路長，下山則覺路短，精神好則覺路短，精神疲倦則覺路長。此一切事物之性質與時空之相對性，在常識，皆不引起知識論或形上學及科學上之理論問題，而視若固然。 此外在常識中，亦肯定事物之動靜之相對性。如人在岸上，則覺船動。在船上，則覺岸動。亦肯定一物之重量質量，與運動遲速之相對性。如吾人持物而行時，氣力大，則覺物輕，而一物之內質，若空無所有。氣力小，則覺物重，而一物之內質，若為一極結實之硬塊。吾人在行動如飛時，則自覺身輕如燕，身體之物質，亦若不存在。然自外來看，則一有大力而善賽跑者，其跑愈快，愈成一快勢，其軀幹亦似變為更偉大，其身體中之質量，亦似更增加。反之，如吾人行動艱難，則又覺身體之物質的重量加增，如一頑石。然自外來看，則我們之身體之疲軟無力，如敗柳枯樹，一推即倒，又似物質之密度最疏，而所涵之物質性極少者。 又在常識中，對於物體物質之觀念，乃並非以物體物質，為不可消滅者。在常識中，以炭燒成灰，則盡可視炭為不存在而消滅。食物消化為糞，則食物亦即消滅。常識於此，並不思有一物質之分子、原子、電子，常住於炭灰之中及飯與糞之中。常識對物，著重其功能與作用。故一物之功能作用用盡，則物即非原物。故炭成灰不能燒，即非炭，而炭滅。食物成糞，而不能養人，即非食物，而食物滅。由此而在常識之世界中，一切物皆有生滅成毀，而亦無離功能作用，而單獨存在之物體物質之觀念。 凡此上述常識中物理世界觀，正為與相對論之物理世界觀，及其所引起之哲學思想，有相類似之點者。此可稱為一常識中之相對論。然此常識中之相對論，則由西方近代之初哲學科學思想之興起，而全然破滅。代之而起者，則為懷特海所謂科學的唯物論 [60] 。而此種科學之唯物論之產生，則有其思想史上之線索可尋，及一定之理由；而其本身，亦代表人類思想之一偉大成就者。 第二節 近代科學中之物理世界觀 此種科學之唯物論之產生，第一步之事，即是先將物之性質分為初性及次性二種，而視物之初性，為客觀之物之所有；視物之次性，為隨人心而變，屬於人心而為主觀者。連帶亦將物之一切似只對人而顯之價值性，加以剝除。原來在吾人之常識中之自然物，本為有形狀、能運動、有色、有香，亦具備對人之價值性之自然物。然依此初性次性之分，一切自然之性質即剖分為二，一半屬人，一半屬自然。而吾人之常識中之整個自然，亦即剖分為二。一為主觀心中有色有香有價值之自然，一為只有形狀有質量，能在時空運動之無色無香無價值之自然。此在懷特海稱之為自然之二分法（Bifucation of Nature）。自然科學家所研究者，為此客觀之自然，而此主觀之自然，則為只屬於人之主觀，而封閉於人之主觀的心中，而實際上並不存在於自然者。 此科學的唯物論之成立，其第二步之事，為只具初性之自然中關於空間、時間、動靜之觀念，發展為牛頓之絕對時間、絕對空間及絕對運動之觀念，及以物體之物質與運動相對為二之觀念。吾人看笛卡爾尚有空間與物質為一之論，來布尼茲之思想，亦實未嘗以時空為分離，並以運動與物質能力為不可分；便知牛頓之物理世界觀，乃一近代物理思想之一特殊之成就。而其所以有此成就，則由其不似笛卡爾、來布尼茲之心中，包涵有其他更多之哲學問題。然亦正由其心中之未嘗包涵其他更多之哲學問題，故其物理世界觀之最後結論，亦更顯為：一往由科學的抽象思維，所意構成之「與人生經驗他方面，彼此脫節，之似嚴整而實偏叵之一物理世界觀。」 然牛頓關於絕對的時空運動之理論，所由產生，亦實由欲解決吾人在常識中及他派哲學科學思想中，關於時空運動之相對性之思想所引生之問題而來。依牛頓說，如時空運動等，皆為相對，則吾人將如何說明一公共之時間空間，與一物自身之運動？此公共之時間空間及物自身之有運動，亦為常識所承認，亦他派之哲學在知識論上，同不能不承認者。然吾人若無一絕對之空間，則一單純之物體在一空間中，即無所謂運動。因所謂運動，乃由一物體在空間中之位置之改移而見。若無一絕對之空間，其上有一一確定不移之空間位，則一物體自身在空間中之運動，即無意義。而牛頓復尚有關於物體之旋轉之實驗，以證明物之在絕對空間中之絕對運動，應為存在者。而吾人承認一物體在空間中有絕對運動，則其運動亦即應有一定之絕對速度。即一物於一定之時間，由空間上之一位置，至另一位置之所經之距離，或空間量，應為一定者。運動有絕對速度，則應有一絕對之時間。因如無一絕對時間，則所謂一定時間，經一定距離或空間量之運動之速度，亦即無意義。由此絕對的空間時間，及絕對速度之觀念之成立，而一切物之運動速度之大小，及所經之時間空間之久暫長短之量，即可以絕對的時空中之絕對運動，為一普遍公共之標準。而依此標準，以將一切相對的時空運動，皆互相關聯對應，以配成一絕對的時空運動之系統，則物理世界中之一切物體之運動，及所經之時空，皆同屬於此唯一之系統中。至於牛頓之自言其所謂絕對之時空之意義，則可以下之一段話幫助說明。 絕對的、真實的、數學的時間，依其自性與外物無關，而齊一的流動下去，稱為延續（Duration）。相對的、表面的、一般的時間，則只為對此延續之感覺的外在的量度，由此而以時、日、月、年，代真的時間。絕對的空間亦依其自性，與外物無關，永自己同一而不動。相對的空間，則是對此絕對空間之一測量，由吾人之感覺，依物體之地位而決定者。如吾人對地球而定之天體空間之量向等 [61] 。 在此絕對時空中運動者為何，此即物體。而物體之所由成，則原於物質。所謂物體，除其中所包涵之空間外，即物質。依傳統物理學，物體之質量，除以物體所占之空間，所得之商數，即等於其密度。由此而一切運動，皆為占空間之物體之物質之運動。然空間可分析為點，時間可分析為瞬。則物體之物質，可分析為質點（Particle）。每一質點在一瞬中，即只占空間之一點。然此質點，如為運動之物體之質點，則其在此一點一瞬上，仍當有其速度。而此速度，即表示其動力者。依於動者恆動之原理，此速度亦決定其在第二瞬所在之空間上之點。而二物體，如彼此發生關係，而動力互相影響，亦即同於二物體之質點之速度之互相影響，而決定以後二物體之運動之方向與速度者。此決定之關係，乃一機械力學上之必然關係，另無不如此之可能者。 然如物質之質點，各居於空間中之一點，則此質點，如不與其他質點所占之空間點，相互密接，此質點之動力，如何能傳至其他一質點，以決定其速度？此似為理論上所必不可能者。然吾人如承認物體間有空間，則質點與質點，即不必為密接者。如太陽之吸引地球，地球之吸引地上之物，其間皆明見有空間之間隔。則太陽之動力如何傳至地球，以使地球運動，地球之動力又如何傳至地上之物，以使地上之物體運動？於此牛頓曾假設有以太之存在，為充滿於一切空間中之一種物質。唯有此以太之物質之存在為媒介，然後一物體之物質之運動力，乃得傳至其他在空間上遠隔之物體之物質，而使遠隔之物體發生運動或增減其動力，以改變其運動之速度方向等。由此而牛頓式之物理世界觀遂發展成為一「以太充滿於空間，一切物體之運動，皆賴以太之物質為媒介，以互相推迫，而互相影響」之機械力學的物理世界觀。 依此種物理世界觀，以看一切無生物，固是物質，即動植物及人之身體，亦是物質。而一切動植物及人之活動，皆依於其身體中物質之運動，乃一事實。故此身體中之物質之活動，亦理當同服從上述之物理的法則。由此而人即可說：如吾人能了解一切動植物及人之身體物質中之一一質點之所在之一一空間點，及在此一一空間點上之運動速度，及其外之一切影響此身體之運動之其他物體之物質之一一質點，在其空間點上之速度；即可必然的推斷：動植物及人之身體物質之一一質點，在以後一一瞬一一點中之運動速度，及由此而發生之一切生理心理上之活動，與人在自然之一切活動。而此即形成一科學的決定論。由此而赫胥黎（T.Huxley）可說 [62] ：若人能知星雲時代之宇宙之一一物質分子之動力，則人亦即可據以推知一八六九年英國之深海動物（Fauna）之情形。而廷達爾（Tindall）於一科學會之開會演辭中則進而說，人亦可由此星雲時代物質分子之分布，以推斷今日開會之一切情形雲。 如此種科學唯物論真能成立，而使宇宙人生中後來之一切事變，皆為宇宙最初之一時間中，物質分子或物質質點在空間中之分布情形，及運動速度，所完全決定；則此宇宙亦未嘗不表示一整齊秩序之美。然人生之一切自由，及宇宙之真正的創造進化，即應更無可能。而如何由此純物質之世界中，能進化出一能了解此物質世界之秩序，而欣賞此秩序之美之物理學家及哲學家？此物理學家與哲學家，如何能一方以物質世界為其了解之對象，而自居於能了解者，再一方又謂其自身亦為一物質世界之運動之必然之產物，而為其所了解中之對象之一？尤為不易解答之問題。由此而有康德之哲學，一方承認牛頓之物理世界觀，另一方又建立一能了解此物理世界之超越的心靈主體之存在之哲學，及後康德派之各種哲學之興起，謀求所以對抗此科學之唯物論者。然此非吾人之本章所欲論。 第三節 現代之新物理學之興起 然近代西方之物理學本身之繼續發展，卻日益將牛頓之物理世界觀之基本觀念，加以修正或否定。此一為由十九世紀以來之電磁學之進步，放射原素之發現，而發現物質之根本性質，並非其機械力學的性質，而為其電磁性。而原子之可分為電子原子核等，皆可為電磁波所穿過，及原子之構造中之電子、原子核等，所占之空間之比例之小；皆證明以前之物理學上所謂物質具不可入性之說，難於成立。而放射原素之發現，則見傳統的物理學所謂原質不變說，及物質與能力分立之說之非。而二十世紀物理學之論物質之性質，則歸向於以物質與能力合論，而著重一物質所形成之力場磁場，而不重物質之質點之觀念之本身。遠隔之運動，在牛頓視為不可能者，由磁場力場之觀念之提出，即不復為不可能。而依量子論之物理學，以論物質之能力之放射，亦不取舊日之連續之理論，而以能力之放射為不連續；且每一次所放射之能力，皆包涵一定單位，而非可無限小的加以增減者。由此而牛頓之質點與質點，必相密接，其動力與速度，乃能互相影響之說，亦為物理學自身之進步所否認。而在此現代物理學之進步歷程中，對於牛頓思想之一致命的打擊，則為麥克孫與摩勒（Michison-Moley）所合作之實驗，對於以太之存在之否證。由此否證，「而物體之運動必以以太之物質為媒介，以互相推迫」之機械力學的之物理世界觀，即亦被否證。由此實驗及費茲格拉德（Fitzgerald）與羅倫茲（Lorentz）之收縮理論之提出，謂一物之長度為其運動之方向與速度所決定，與閔可斯基（Minkosky）之「時空合為四度連續體」之理論之提出，遂合以開啟一在西方哲學中影響最大之物理學理論；而足代替牛頓之物理世界觀者，則為愛因斯坦之相對論。至於其後量子論之物理學，雖亦有其在哲學上之影響，如對因果問題及自由與必然之問題，及對邏輯上概然之理論之影響；然因其所涉及者，乃小宇宙（Micro-cosmos）之物理世界，而非大宇宙（Macro-cosmos）之物理世界，故其影響人類思想者，似尚不如相對論之影響之巨大。 第四節 動靜之相對性 對於相對論之思想，吾人為對照上文所說之牛頓式之科學唯物論，吾人可提示下列數點：（一）動靜之相對性。（二）時空之相對性。（三）速度及形量質量之計量之相對性。（四）物理世界即四度連續體中之全部物理事之和，以說明其涵義。本節先論第一項。 在相對論以前之物理學，以物體有相對之運動，亦有絕對之運動。絕對之運動，乃對絕對空間而言。即一物如在絕對空間之某一定之位，移至另一定之位之運動，為絕對運動。但依相對論，吾人可不假定絕對空間之存在，則一切運動皆相對運動。如在一絕對空間中，另無他物，則無論是另一人離我而動，或我離另一人而動，或我與人同時相反向而動，我皆無法分別此中孰為真正之動者。於此，我若設定我自身為靜，則他人為動；而設定他人為靜，則我為動。故吾人在船上，設定船靜，則岸為動；在岸上設岸為靜，則船為動。設太陽為靜，則地與其上之物皆動。自太陽系與其他星球相對而言，則皆可自設定為靜者，而以他者為動。依此說，以言動之所以為動之意義，唯是二物體，經一定時間，其空間距離發生變化之謂。在物體之空間距離，發生變化時，吾人可以任一物體及與之無距離變化之他物體，所合成之一系統，為一靜的系統；而以其他與之距離不斷變化之物體之系統為一動的系統。 由此動靜之相對論，而所謂一經不同時間而占不同空間之一運動的物體，在住於此一物體中之觀者看來，即盡可只覺其在一繼續之時間，常在於此一物體之空間中而未動。如吾人乘船一日，吾人可覺吾人此一日皆在船之空間中，而如未動。在地球上工作一年，吾人可覺吾人之一年，皆在此地球之空間中，而未離此空間。由此即反證所謂在一繼續之時間中常在一空間，與在不同而變易之時間，歷不同之空間，實可為一事之二面。而吾人之設定一物在絕對空間之一絕對位置，歷長時而恆常不動者，在住於其他「對之依不同速度而向各方向運動之物體中，而自設為靜之觀者」看來，則此一物正為依不同速度，而分別在一定時間，分別經度一距離，而占據不同之空間之動者。而此一動者，亦為分別對其他自設為靜之觀者，為分向各不同方向而運動者。如在其東之動者，則以其向西而動；在其西之動者，則以其向東而動等。於是吾人可建立一原則，即一切占據一定空間，在時間中繼續存在而自視為靜之物體，同時為可被視在不同時間中占據不同空間而向不同方向而動之物體。此不過對一物體之二看法而已。 第五節 時空之相對性 此種動靜為相對之觀念，同時即包涵時間空間為相對之觀念。吾人通常或想時間為一線，而在一切不同之空間中，有同一之時間，時間亦如可離空間而了解。然依相對論，則時間不能離空間而了解，而在不同之空間，即有不同之時間。此乃因在不同之空間，即有不同之同時。原吾人謂二事為同時之義，即二事在一時間中被觀察，或可在一時間中被觀察之義。故在一空間中，吾人在一時中所能觀察之一切事，皆互為同時。如吾在此時寫字，而鐘聲自遠處來，日光自雲邊出，此數事即為對在此空間之我，皆為同時者。然一由日所發出之光線，由日至地球，吾人可說之為一運動之歷程。在此運動之歷程中，吾人亦可說其在不同時間，歷不同之空間，而先歷距日較近之水星、火星等，乃及於地球。則對同一之光線，如水星上有一觀者，彼實最先見，在火星上之觀者後見，吾人在地球上者更後見。吾人知太陽光到地球，共歷八分鐘。則對同一之光線，吾人在八分鐘後乃見，而與吾之寫字為同時者，在火星水星上之觀者，可於三分鐘、五分鐘前已見，而與其處之三分鐘或五分鐘前之事為同時。由此而吾人可說在不同之空間，有不同之同時，與不同之過去未來，及不同之時間系統。而吾人如以地球之時間為標準，以看吾在此時所同時看見之天上之諸星之光，則此諸星之分別發出此諸光，皆在不同之過去時間中。如太陽之光為八分鐘前所發，海王星之光為四小時前所發，織女星之光為若干年前所發，……即為排列在不同之過去時間中者。又吾人於此時，在地球同時發出各光線，以到此各星球，則又應在八分鐘後、四小時後若干年後……等未來之不同時間，分別依次序，以抵達此各星球者。由此而吾人即可姑立於此地球之空間上，形成一由過去伸向未來之時間系統，以安排在此空間中，向此空間而來，及由此空間而往之一切光線。（連帶可安排與此一切光線之發出與降臨，在地球上為同時或先後發生之其他種種事件。）於是吾人只須知光之速度，及地球與其他星球之空間距離，則吾人亦即知：此在地球上同時降臨與發出之光線，乃不同星球上在過去之一一時所分別發生，或將在未來之一一時，於不同星球上，分別發生者。吾人並可由地球與其他不同星球之不同空間距離，而依地球之時間系統，以定其在不同星球上分別發生之時間距離。然在另一面，如吾人知二道光線，分別向一方向發出之時間距離，亦可知二者，在一定時間後，在此方向之空間中之空間距離。由此遂可知：依地球之時間，吾人去年今日此時，向一光行二年之距離之一星球A，所放射之光，與今年今日此時向另一光行一年之距離之星球B，所放射之光；將在明年今日此時，同時抵達星球A與B。吾人亦可知：如A與B皆同在某一方向時，在此星球A上，明年此時亦有由B在今年今日此時所放射之光，同時抵達，有與距A二光年之星球C二年前所發射之光，距A三光年之星球D三年前所發射之光，同時抵達……等。於是吾人不僅能知地球上之同時，亦可知其他星球上之同時，與其上之時間系統及地球上之時間系統，相互間之時間上的對應關係，及凡此等等與其相互之空間距離之關係。由是吾人遂可將不同空間上之不同時間系統，配成一整個之大時空連續體。 第六節 速度及形量質量之計量之相對性 由此動靜時空之相對性而連帶之觀念，則為物之運動之速度，及形體之量之大小，及質量之大小之計量，亦為相對於某一空間中時間之系統者。此亦皆並不難加以了解。唯此種所謂速度之量及形量之相對，須與下列二種相對，加以分別。一種是如「一形體遠看則小，近看則大」之相對。一種是如「人乘船上行，則見水下流之速度較快、較大；乘船下行，則見水下流之速度似較慢、較小」之相對。此二種相對，前者可以一般物理學之光學解釋，後者在傳統物理學，亦可以船行之速度與水流之速度相加或相減，加以解釋，非今之所涉及。而另一種速度大小之相對，則為唯在相對論之物理學系統中，乃能加以解釋者。 關於上述船與水之速度之問題，在傳統物理學之所以可以船行之速度與水流之速度之加減，加以解釋者，是因人於此可直下以地面之空間為靜，以計量水之下流之速度，及船之上下行之速度。由此再或加或減，即對於船與水之相對運動之速度，可有一確定之答案，為地面上之一切觀察者所共認者。然吾人今假設在太陽系外，有AB二星球，依不同之速度，向同一之方向而動，此外更無一絕對之空間，作計量速度之標準；則吾人只能設定吾人之太陽係為靜，以計算其對太陽系之相對運動之速度。此速度之計量，則可以公認為恆常之光速為標準，以計算此二星球，對太陽系之相對運動之一定的速度；（此亦即其對光之速度之一定的比率。）然吾人設太陽係為靜，而以光速為標準所計算出之此二星球運動之速度，便可與在此二星球上，分別自設為靜時，所計算出者不同。此中之理由，可略述如下。 譬如吾人設AB二星球，皆向同方向而運動極速，A之速度為光之速度之一半，設為一秒鐘九萬里。B之速度為光之速度之四分之三，設為一秒鐘十二萬里。此為吾人由以太陽係為中心，依三角術之觀測所能得者。然今設B由M至N，其相距亦為十二萬里。則吾人由太陽系上觀B由M至N所經之時間，應為一秒鐘。因吾人乃是於一秒鐘之始，見其由M處所發之光，於一秒鐘之後，見其於由N處所發之光。其於一秒中經行十二萬里，則其一秒鐘之速度，正為光速之四分之三。然吾人如忽移至A上以觀B，則緣於A與B乃向同方向運動，其相對運動之速度為三萬里，則歷吾人所謂一秒鐘後，B距A只為三萬里。而吾人在A上，如設A為靜，並以光速為計算之標準，則吾人所觀察者，B在一秒鐘內，只多行三萬里；其一秒鐘之速度，即只為光速之六分之一。由此而吾人雖以光速為普遍之標準，而速度之為相對於觀測者所在之空間系統也如故。 至於對質量之相對性之問題，則相對論以一物體在速度增加時，則質量亦增加去說明。如何可說一物質之質量，隨速度而增加？此只須從傳統物理學，所謂質量與吸引力之關係加以一引申，便可得。譬如依傳統物理學，謂二物體相互之引力，與二物體質量為正比，與其相距之平方為反比。而吸引力之表現，即表現於一速度之增加。如地球之吸引力，表現於地面之物體，向下運動之加速度。而吾人亦可由物體向下運動之速度，以測知地球之質量。然吾人今試假設，天空有一隕石向地球墮落時，地球同時亦對該隕石，作向上運動，則吾人必發現該隕石之迅速下降。如地球向上運動之速度，不斷增加，則該隕石之向地球運動之加速度，亦必不斷增加。在該隕石上之觀者看來，則由此隕石之加速度本身之增加所推得者，則正只為地球吸引力之增加，及地球之質量之增加。而由地球上之觀者看來，亦可謂該隕石之迅速下墜，由其質量之增加。由此即見一物體之速度之增加，與其質量之增加，實為一事。速度增加，吾人通常乃只視為原於能力之增加。而依相對論說，則能力增加，亦即質量增加。故一切能力，如光，同可說有質量。而一物質如鐳，其能力不斷放射，其質量亦即逐漸減少，其質量亦化為能量，而傳統物理學中之質能分立之說遂打破。 又依相對論，一系統中之時間上空間上之長短距離之計量，亦為相對。一計量時間長短之鐘表與計量空間距離之尺子，在不同速度之運動系統中，其本身亦有變化。依相對論，一物如由一運動速度較小之系統，移至一運動速度較大之系統，則其自身在該系統內之運動速度，即反成較慢者，而其自身之長度，則又因而縮短，由是而其經行在原來之系統中一定之空間距離，其所需之時間，即較原定之時間為多。然量時間之鐘表，在其上之運動，其速度亦變為較慢，則其上一物之運動——如人行一步——須若干時間者——如一秒——今仍是一秒，而其上之觀察者，可不覺此所需時間之增多。然自原來之系統中觀察者，以原定之一秒為標準以量之，則實不止一秒。所謂一物在其上之速度之變為較慢，亦無異於謂其在原定之時間內，所經行之空間距離之縮短。然在其上之物與其他物及其上之量空間距離之物如尺子，如皆同時縮小而變短，則一物於其一定時間內，經過一尺之物，以其上之尺子量之，今仍是一尺，而其上之觀察者可不覺此縮小與變短。然在原來之系統中之觀察者，以原定之一尺為標準以量之，則又實不及一尺。由此而時間上空間上之長短距離之計量，亦為相對。 由吾人以上說動靜、時空、及物之運動速度所經之時間之長短，及空間之距離皆為相對，吾人遂可知一物體之形量及質量計量之事，乃不能離觀測者所在之時空系統，以加以決定者。而由此即導引出之一物理世界觀之根本改造。 第七節 物理世界即四度連續體中之全部物理事之和 此物理世界觀之根本改造，即不再視時間、空間、物質、與其運動，為互相分離之概念，而將時間空間合而為一四度之連續體，而一切物質與其運動，則化為四度連續體之全部之物體事件之和。 所謂一物理事件，即在時空中所可能觀測之事件。譬如吾人能於此時觀測太陽射至此地球之光線，此一一光線即分別是一物理事件。而人在月球、火、水、木、金、土等星球，及其他恆星上，亦能觀測太陽射發之光線，此亦各為一物理事件。而一切可能的觀測者，在一一之不同時，皆可觀測到之太陽繼續發射之光線，亦皆為一物理事件。此一切可能觀測者，在此不同時、不同地、亦皆可觀測太陽之運動之移位，如何關聯於其他星球之運動之移位；其光熱之發射，如何關聯於各行星及地面上之什物之生長，皆一一為一物理事件。此外，一物之由振動而發聲，傳至各聽者之耳鼓；電波之由電廠發出，以接於一一之電線，一一之電燈，而再傳至室中每一人之眼帘，眼球神經之各部，皆一一為物理之事件。然依此觀物理事件之眼光，以觀一物體，則吾人不能說一物體，乃只存在於空間中之某一單純定位（Simple Location）,而單獨占據宇宙之一段時間者；而實是連結於由之而相繼發生之一切事件，以兼存在於不同之空間系統中之不同時間中者。吾人實不當說，太陽只存在水星軌道之中心，而實連結於由之而發生一切之事件，以存在於一切時空系統中，可能觀測及其光其熱，及其運動之一切時一切處者。而由此再進一步之思想，則為除所謂由之而繼續發生之一切事件之全部以外，亦即根本無所謂太陽。吾人今不難設想太陽之光熱之能量有散盡，而其質量亦有隨能量之散盡而消滅之一日，則吾人所謂太陽，除其在無數之空間時間中，所引發之一切事件之全體以外，即另無剩餘。吾人今所視為實有一太陽之空間中，在此諸事件皆實現後，即空無所有。而實際上吾人此時此地所見之太陽，亦只是此時此地所發生之一事。除吾人之相續看太陽，而有相續之看太陽之事發生以外，吾人亦另無對太陽之經驗，或所謂對太陽之其他接觸。由此而吾人即可將此太陽，化歸為一切關於太陽，或所謂由之而發生，在一切時空系統中之事件之總和。而此總和中之一切事，則為散列於不同空間之不同時間，或不同時間之不同空間之時空連續體中者。在此大時室連續體中，每一關於太陽之事，可以四量向之坐標，確定其在此時空連續體中之位置，及其與其他事件，在此時空連續體中相續而生或相連而生之關係與秩序。而吾人對於太陽以外一切星球之存在，以及一切日常所見之物體之存在，同可作如此觀。於是吾人即可說，除依一定之關係與秩序以連結，而在一時空連續體上一一有確定位置之一切物理事外，亦無所謂物質之世界。而吾人今只須去設想，一切物質皆有全部化為能量，以實現為種種物理事之時，則吾人皆不難了解，「除此物理事外，另無物質」之物理世界觀。此即相對論之解釋者，所以或「喻此宇宙為一四度之時空連續體，而其核心為空的，如一大肥皂泡，唯泡上有種種事點，以喻一一之物理事」之理由所在。 第八節 物質之實體觀念及機械的決定論之否定 至此種思想之所以畢竟為人所不易把握者，則在此宇宙間之事，乃一直在繼續發生之歷程中，而並未至一最後之境。如其真至一最後之境，一切質量皆化為能量，實現為種種物理事，此即如一原子彈之爆炸，而化其質量為種種光熱，及毀滅他物之事時，其自身之物質，誠皆空無所有。然此要非目前宇宙之情況。吾人在覺宇宙尚有繼續發生之事時，則吾人不能不就此當前之有繼續發生之事，而推知其有所以如此如此繼續發生之實體為根原。如吾人之在一空間中，繼續見有太陽之光之發生，或吾人乘飛機，以逐漸向上對太陽而飛行時，亦見太陽之光之繼續發生；於是吾人即必以此諸事件之繼續發生，必有一實體為根原。吾人遂謂實有一太陽之實體，位於吾人所見之空間之某方向某地位，而恆常存在，而此實體、此根原，則若又為異於由之而發生之諸事者。 然今吾人即假定此太陽之光之相續發生，由於在吾人所見之空間之某方向、某地位，確有一太陽之實體，為恆常存在者，於是吾人即循此方向，向太陽進發；而復假定吾人有金剛不壞，能大能小，有如孫行者之身，及萬古無疆之生命，以直入太陽之內部，以探尋此實體之何似；吾人又仍將發現，吾人所遇之太陽之光、熱力之放射，仍皆不外種種物理事之呈現於吾所在之一一時空中，而被吾所分別被定置於一時空之連續體之上者。由此而吾人仍可說除物理事外，另無物質的實體。而所謂為一切繼續發生之物理事之根原者，仍只是種種串系之可能有的物理事，而另無其他。吾人之覺有物理事之外之物質的實體為根原，此只能是原於吾人之根據各物理事之相續或接連之關係，再經由抽象之構想之所成，其本身乃正不必有實在性者。 吾人如從物理事之觀點，以看物理世界，則吾人不難將機械的力學觀點之物質宇宙觀，加以打破。吾人可不必用外在的壓力、推迫力、吸引力之名詞，以說明物之所以運動。而只以一物理事之繼另一物理事而生起，以說明運動。此相繼而生起之事，乃在時空連續體中，各居一不同之位置，其前後之關係，即不必說為機械的決定關係。而吾人在想像宇宙之星球之相吸引，如太陽與地球之相吸引時，吾人即不必想此中間如有一拉力之存在。而可只想像一地球等繞日之事，如循一時間之軸線，而繞太陽之中心，作螺旋之運動。地球一朝如真被太陽吸引，而向大陽接近，則有似此螺旋之運動之直徑，日益變短。吾人如以此循時間軸線而環繞，所成之螺旋，為一四度空間之連續體，則此空間之頭，遂為逐漸變小而凹進者。於是吾人可說此空間，為一有曲度之空間（Curvature）。而所謂太陽之吸引地球，地球之逐漸向太陽接近，亦即無異其循此空間之曲度，而螺旋地滑下。如此時忽然地球直向太陽落入，則亦無異其向此空間之凹曲之中心沉入，而不須說另有吸引之以沉入太陽之不可見之力。而宇宙中所謂物質最密，質量最大，而吸引力最大之處，亦實即空間之曲率最大之處 [63] 。由此即形成一廢棄傳統力學觀念，只有物理事在時空連續體中相繼而生，並對之可只作純數理的規定，及純現象之描述之一物理世界觀。 [64] 依此種只有在時空連續體各居定位之物理事之物理世界觀，則人並不能由：設定宇宙之一開始時之物理事之分布情狀，以推斷以後發生之一切物理事。因宇宙之為一時空連續體，非謂不同空間，有一唯一之時間截面，吾人可於此截面上思一宇宙之最初之情狀，並以此為決定宇宙繼起事之全部因。而當謂宇宙自始在不同之空間，即有不同之時間。而在任一空間之一時間截面上，皆只能包括同時聚合於此空間中之物理事。然對一空間為同時之諸物理事，其所以分別發生之最初因，或其所承之諸物理事之串系之第一項，則可為在不同之過去之時間中發生者，如吾人上所謂吾人於一時所見之日光，由八分鐘前之日所放射，所見之海王星光，為四小時前之海王星所放射。又以在此空間中同時發生之事之為因，其對不同之他物所生之果，亦在各種不同之未來之時間中發生者。如地上發出之數光線，一至太陽在八分鐘後，一至海王星在四小時後。此外吾人亦不能有一平面之空間，以包括一切空間。此則由於一切空間中之物，皆循上文所謂時間軸而繞動，而物之運動所經行之空間面，既皆為凹曲者，吾人亦即不能將空間視為一平面。因而亦不能以此平面上之一切物之質量與距離關係，及當前之運動速度，為能決定此空間中一切物之未來狀態者。 由吾人之必須連空間時間及物體與運動，以構成一在時空連續體中之物理事之世界，而此世界並無一截面之時間中、或平面之空間中之情狀，為足決定後來之一切事者；故此物理事之世界，即當為隨時間之流行於其各空間，而不斷增益創生者。然此物理事之世界，亦為澈入於吾人之自身之內者。如目之接光，亦初為一物理事。於是此物理事，復為連繫吾人之生理事，心理事，及吾人之社會事者。則吾人於此，即須有一哲學，以說明一切事之所以為事，及物理事與生理事、心理事之哲學。在現代西方哲學家，從事於此者，則有羅素與懷特海。而懷氏則更為富於價值感，能以此科學上新知，商量西方傳統之哲學，而又能有所承繼於傳統之哲學史者。故下文加以略述。於羅素，則暫不擬涉及。 相對論之哲學涵義 參考書目 傳統先《現代哲學之科學基礎》（商務） C.E.D.Joad： Guide to Modern Thought,ch.Ⅸ，The World of Modern physics,Farben.LTD,1948. M.K.Munity:Theories of Uuiverse,The Free Press,Glencoe， Illinois,1957. 此書對由巴比倫至今之不同之宇宙論，皆各選若干文為代表。近代者包涵牛頓等共十一篇。現代者包涵愛因斯坦等亦十一篇。讀此可了解西洋之科學的宇宙論之發展。 L.Barnet: Einstein and the World 此書經陳之藩譯名《宇宙與愛因斯坦》，現代國民基本知識叢書，台北中華文化事業委員會出版，又有仲子譯本，香港今日世界社出版。 I.Infeld:The World and Modern Science,此書原著有愛因斯坦序。中文有顧均正譯本，名《科學在今日》，開明書局出版。 A.D.Abro：The Evolution of Scientific Thought,From Newton to Einstein.New York 1950. 此書近有新版，但較專門。 Einstein: Meaning of Relativity. 愛氏之此著，論相對論只用一二數學公式，全部只是說明相對論之意義，文字清楚易解。 I.A.Coleman:Relativity for the Layman.A Mentor Book,1958. 此乃專為一般讀者所寫之論相對論之書，文字淺顯而所繪之圖甚多，頗便人之了解。 P.A.Schipp:Philosophy of Einstein,1955. 此為當代學者合著論愛氏思想之論文集。 E.Cassirer:Substance and Function. 此書論近代科學思想中，以功能、關係之觀念，代古代之種類實體之觀念。此書附錄論愛氏之時空理論與康德之時空理論，可相融通，乃一重要之論文。