【蔡肖兵】时空概念在物理学中的地位和作用

    物理学随着人们对时空与物理客体之间关系的认识之进化而进化，从而时空概念本身及其在物理学中的地位和作用，也在发生着相应的变化。

    尽管物理学家在面对一个共同的客观世界时，可以持有不同的时空观，然而在一定的历史条件下，物理学必须并且只能以一个一致的时空概念作为其研究的基础和出发点。物理学的时空概念不可与哲学上的时空观相等同，因为前者以科学论证为特征，而后者以抽象思辨为特征。但是，它们以不同的方式都影响着物理学家的研究，为破除旧的概念、形成新的概念提供着方法论武器。而当一种物理时空概念形成，进而发展成为科学理论体系，并以其科学的特质影响着不同的哲学学派对时空概念的解读时，物理学的时空观便成为哲学时空观的科学基础。哲学史上的时空观就是在与物理学时空概念的抽象化、理想化要求之间的相互作用和相互启发中，产生和演变的。

    近代科学以一种时空和物质相分离的观念作为出发点并在此基础上发展起来，这是伽利略、笛卡尔、牛顿等人对传统自然哲学时空观进行批判和扬弃的结果，由此形成了科学化的时空概念。这种时空概念一开始是一种数学化、具有公理性的规定，后来逐渐为哲学家所理解和接受。它将因果性不仅确立为自然的基本原理，而且确立为哲学在理解自然时的基本观念。这种观念为构成近代科学的哲学基础起到了背景的作用。在物理学上，坚信自然的物理规律是统一的信念和对物质本原的深入研究，推动着物理学时空概念的发展；时空概念的变革成为物理学发展过程中解决理论矛盾的出路。

    时空概念的进化最终导致时空自身作为一种特殊的对象而成为物理学的研究目标。时空的内禀性质需要发掘，时空成为物质和物理作用性质的起因；时空从超自然回归自然，时空概念从先验的公理概念转变为实在性概念：时空是实在的本性和表现之一——这些变化触动了以牛顿力学观念为科学基础的哲学体系，促成了哲学上的大变革：一种发展的、变化的、整体的且具有丰富相互作用关系的时空图景进入到不同哲学派别的时空观念中，形成了尔后科学与哲学之间种种相互作用的新起点。

    一、科学化时空概念的建立和演变

    第一个科学意义上的时空概念是被称为“绝对时空”的牛顿力学中的时空概念。牛顿说：“绝对的、真实的和数学的时间，由其特性决定，自身均匀地流逝，与一切外在事物无关”；“绝对空间：其自身特性与一切外在事物无关，处处均匀，永不移动。”(牛顿，第6页)这里的时间是作为一种一维空间化的东西来看待的，因此牛顿范式下的时空问题实际上是一种广义的空间问题，形成的是承担“因果”的“序”(物理客体间的“形”的变化)的一维空间和作为“量”(物理客体的“形”的分布)的三维空间的一个总合的空间概念。这个空间概念被定义为与物理作用无关，其时空下两点间的作用是“瞬间”的、超距的，因为这个时空是由两个互不关联的空间形式并行存在的。这个时空的主要特征和作用是作为运动的背景和运动量的度量的背景，并可按照欧氏几何将其几何化。

    除了作为背景之外，这种空间没有其他作用。因此爱因斯坦在总结牛顿意义下的空间概念(即时空概念)时说道：“空间不仅作为一个同物质客体无关的独立的东西而引进来，而且还指定它在整个理论的因果结构中担任一个绝对的角色。这个角色从这样的意义上说来是绝对的空间(作为一个惯性系)作用于一切物质客体，可是这些物质客体却不反过来给空间以任何反作用。”(《爱因斯坦文集》第1卷，第589页)对于这种传统意义上的空间概念，爱因斯坦还写道：“空间的这两种概念可以像下面这样对比起来：(a)空间作为物质客体世界的位置性质；(b)空间作为一切物质客体的容器。在情况(a)，要是没有物质客体，空间是不可思议的。在情况(b)，物质客体只能被想象为存在于空间里面的；因此空间好像是这样一种实在，它在某种意义上是超越于物质世界的。”(同上，第588页)这种时空概念在一定意义上超越了物质世界，使得问题的处理大大简化。

    经典物理理论中作为一切物理现象背景的时空概念的建立，对物理学摆脱自然哲学的纯思辨、走向科学化的分析起了决定性的作用，也系统地阐发了机械唯物主义的时空观；其最重要的贡献就是用科学的体系确立了因果性在科学和哲学上的重要地位。

    然而，19世纪末物理学的黑体辐射和以太问题，导致了对这种“绝对时空”观的合理性的怀疑，由此引起了空间概念的变化及其在物理理论中的角色的改变。相对论统一了时间和空间的地位和作用，消除了各自的独立性，使时空成为一个关联的整体。相对论的产生引发了对时空问题的哲学思辨的新热潮。这时，直观、经验、综合的局限性被人们再次认识到，新理论下的时空概念变得相当技术化。科学史家杰拉耳德·霍耳顿认为：“相对论不但对于物理学本身，而且对于现代科学的哲学也是一种关键性的进展。”(见许良英编，第17页)这样一种新时空概念及其所形成的对自然的新时空观，并不容易被理解和接受。同时，这种时空概念与哲学上传统的时空观表现出有限性和无限性、直观性和非直观性上的冲突，有限与无限、有界与无界的辩证关系再次进入人们的思考中，这进一步增加了对其理解的难度。所以，无论是在物理学上还是哲学上，接受相对论的时空概念都不是一件轻而易举的事情。

    新的时空概念必然改变时空在理论中的地位和作用。普遍的背景作用被消除后，时空就像一切物理客体一样与其他物理客体之间存在相互作用：时空的特性依赖于其他物理客体，同时通过对其他物理客体的作用表现出自身的特性。引力可以用空间几何特征的空间弯曲得到解释和理解；物质间的作用以及物质的产生与我们所处时空的基本特性有关，即我们为什么具有这样的物质结构，是与时空的本性相关的，而我们的时空为什么是这样的，也是由物质世界的结构所决定的。这样一来，经典理论中那些特设性的形而上学的概念就被剔除了，时空的本质与物理客体的作用关联了起来，从而为将时空自身作为需要研究的物理实在提供了条件。时空的地位不再完全凌驾于一切物理对象和作用之上，而是同它们相互融合。物理学的时空概念变成了哲学时空观在物理学中的狭义表现。

    物质结构和微观领域的研究从另一个角度再次冲击了传统的时空观。量子的概念使得物理对象的全域性成为普遍的。物理客体的描述不存在严格意义上的边界，而客体的边界的消失使得物理客体与其背景的“空间”在严格意义上也不再可以区分。量子同场的概念相结合，物质和空间不再彼此独立，所以爱因斯坦说：“没有场的空间是不存在的。”时空和场是一个互相制约、互相依存的整体，是一个东西的两种不同的表述，理解物理时空就是理解“场”。

    当代物理学中的时空概念从某种意义上反映了经验和理性之间的辩证关系，说明仅从经验出发是不够的，还需要排除直观经验的干扰，用理性的力量去把握现象之后的东西。

    总之，时空的概念经历了一个从形而上的背景到实在的本体的变化过程。从牛顿的“与一切外在事物无关的绝对空间和时间”，到爱因斯坦的以“场”的形式存在的空间，时空概念在物理学中发生了巨大的变化或者说进化。理解时空概念在不同阶段的产生过程和内涵，可以帮助我们理解这一演变的必然性。

    二、作为物理背景的时空

    古希腊人认为，人类有三种重要的空间经验：处所经验、虚空经验和广延经验。前科学时期，亚里士多德提出了“处所”的空间范畴，同时欧几里得建立了以几何图形为对象的几何体系。但“处所”并未与几何相结合，一些学者研究认为，三维的欧氏空间在欧几里得的心目中并不存在。(参见吴国盛)“处所”是亚氏以后的主要空间范畴。亚氏的“处所”是非背景化的、局域化的，并被其目的论的运动理论赋予了绝对的不均匀性，所以“处所”不可以作为所有物体定位的背景空间，也无法几何化。“处所”范畴不能形成近代的空间概念，从而也未能使亚氏的物理学成为一种科学体系。

    牛顿的近代空间概念具有两个重要的特征：背景特征和几何化特征。背景特征在物理学中的作用是最为关键的。在纷杂的世界中将欧氏几何的数学特征赋予空间、将空间作为“背景”，这是一个大胆而且方便的抽象。要使空间成为背景，空间就必须成为一个与物理客体对立的、在任何运动下都不会改变的存在，并且它在被赋予几何性质前必须是均质的。牛顿的绝对时空概念的提出正是这一要求的反映。这既符合当时人类的经验，也吸收了自然哲学的成就。这种近代的空间观念在物理学及其发展中扮演了十分重要的角色，它使数学化的技术手段得以实现。因此，它成为这一时期物理学的前提基础，是物理学科学革命的起点，从此物理学走向了严密自然科学发展的道路。

    按照这种时空观，不仅要将物理客体同时空相分离，也要把人从时空中分离出来，使人的认识对于时空是统一的，要排除无处不在的观察者的影响。因此，牛顿赋予作为理论基础的空间一个绝对的性质：以绝对时空为背景的惯性参考系，通过满足伽利略的相对性原理而保持其物理上的和谐与统一性。之后，笛卡尔的坐标系又将牛顿的绝对时空的数学化精致地表现出来。不论这种严格意义上的惯性系在经验上是否存在，它在理论的建立中都起到了关键的前提作用。

    牛顿未能对这一前提在经验上的可靠性给出合理的说明，这成为以后马赫等人对其时空观进行批判和突破的关键点。在一定意义上，这种空间和时间是形而上学的公设概念。从“思维经济”的角度看，这种时空定义就当时的认识程度而言是适当的，在以后的实践中也得到了证明。因此，弗洛里安·卡约里在其“关于《原理》的历史与解释性注释”中认为，绝对的时间和绝对的直线运动虽然“并没有以实验证据为基础，因而可以说成是形而上学的”，但是“牛顿的假设满足了二百多年前科学发展所需的检验”。(见牛顿，第647页)牛顿虽然没有在马赫之前提出“思维经济”的思想，然而他的成功对于在科学发展中将“思维经济”作为一种对理论之优越性进行评判的标准，起到了支持作用。

    时空作为背景的不变性，使得物理学家可以排除客观世界中纷杂的各种联系，抓住物理世界的主要矛盾，同时这种几何特征和背景特征也可拓展至更具广泛意义的理论中。由拉格朗日(1736—1813)、泊松(1781—1840)、哈密顿(1805—1865)等人建立发展起来的分析力学体系，使得力学原理即使用很不同的方式来描述，也能得出相同的结论。将与经验直觉相联系的基本概念——位移、速度、加速度、质量、力等抽象成为理论概念，并理想化地给予严格定义，这些都是建立在具有独立背景的时空基础上的。广义坐标和拉格朗日方法、哈密顿的正则方程在更抽象的层面上使用了牛顿的这一背景性质的时空，使力学的语言可以描绘更多的物理现象，如光学、声学和电学现象。这些拓展为当代物理学突破作为绝对背景的时空观，提供了可以应用的物理学思想和方法。

    另一方面，背景空间的独立性使得几何空间可以单独由数学研究。欧几里得时期的几何并不研究实际的物理空间，因为每个人通过直觉获得的空间经验有着许多差异，心理空间或者个人空间是非各向同性的，其连续性和维数也是非常不确定的。只有过渡到同物理刚性相联系的、脱离个人经验直觉及各种感官知觉形态集合的抽象，才能形成与几何相联系的物理空间。同时，在背景空间的独立性下，人们注意到，抽象的空间图形并不与构成它的物体的特殊本性相关：它是独立的，可以脱离开物理性质而加以研究。绝对时空概念的合理性正是通过它对理论发展的功用来获得证明的。物理学又刺激了抽象的几何学的研究：N维空间的概念在18世纪由于分析力学的发展而有所前进，并推动N维几何学脱离物理学独自向前发展，从而为物理学今后的发展再次准备好数学的武器。

    力学体系的成功激发了哲学上机械决定论的诞生，但是由于它是建立在牛顿的时空概念之上的，因而随着这一概念自身问题的凸显，机械决定论也就必然地走向了破产。19世纪末物理学中的黑体辐射和以太问题引发了对时空概念本身的思考，于是时空的角色再次发生变化，时空自身成为物理学研究的对象，时空几何的唯一性受到了怀疑。

    三、具有物理作用的时空

    相对论的提出使物理学家认识到背景化的时空概念对时空的描述是不完全的：时空除了作为背景外，还具有物理作用。爱因斯坦对时空的物理作用的揭示，是通过消除传统意义上的时间、空间概念的独立性(狭义相对论)和实现几何化纲领(广义相对论)达到的。

    “同时性”概念的深入分析是消除传统意义上的时间、空间概念的独立性的突破点。空间测量的“同时性”是有物理条件的。爱因斯坦证明，无法从无数个(处于相对运动中的不同参考系里的)等价的“地方时”中识别出绝对时间；只有相对于确定的参考系来说，时间数据才有意义，因此绝对时间单独不具有物理实在性，时间与空间的关系是相对化的。也因此，不存在超距作用，在三维空间上，物理的几何与数学的几何是不同的。闵可夫斯基认为相对论运动学的本质在于空间和时间的不可分割性；真实的世界是一个四维流形，它的元素是世界点：“从今以后，空间和时间应该退化为仅仅是个影子，而只有空间和时间二者的某种结合才保持着独立的存在。”(见玻恩，第340页)

    值得一提的是在理解狭义相对论时，哲学家中流行的观点往往只注意到狭义相对论对传统时空形式的革命，但物理学家如H. 马根脑、R. B. 林赛、A. 格吕鲍姆等人，却认为相对论并不像人们通常所认为的那样抛弃了绝对空间的概念，甚至连爱因斯坦本人也没有明确地表示对绝对空间的否定。实际上，三维空间和一维时间的独立的绝对背景性质被提升到了闵可夫斯基的四维空间中，闵氏时空是一种高维的牛顿时空。在这种意义上，狭义相对论并没有与牛顿的绝对空间断绝关系，因为四维背景时空与物理体系仍旧各自独立，不相互作用。但这一变化的革命性仍是显而易见的：它使人们的认识回归到宇宙是一个整体的概念上来，而不再主张独立的空间和时间，并且突出了时空在三维上的物理作用。狭义相对论的时空使得牛顿时空所掩盖的时空的物理作用得到揭示：正是在这种时空的特性下，电磁现象同力学现象一样可以满足相对性原理；能量和惯性质量是统一的，E=mC[2]；任何参考系下都存在一个速度的上限，即真空中的光速C，真实的物理过程不是超距的，等等。当然，这也使得物理学中的时间更加不同于哲学中的“时间”范畴，因为物理学的时间不再具有优于空间的特性。

    狭义相对论在物理理论中第一次揭示了空间的物理作用；并且这个作用是实在的，而不是如“惯性力”那样的特设的虚的东西。

    广义相对论体系进一步揭示了时空有其物理作用的特性：度规。物质的存在影响着时空的度规，时空的度规则决定着物质的运动形式。所谓“度规”就是空间几何性质的一种度量。度规系数反映了整个空间的几何测量的性质。使用度规体现了爱因斯坦揭示空间的基本相互作用的几何化纲领。为达到此目的，就必须破除欧氏几何以先验地位对真实空间所作的描述，对此，爱因斯坦认为必须采取几何学(G)+物理定律(P)的结构。

    彭加勒认为感觉并不能成为我们选择真实空间几何的基础：“在这一选择中，经验引导我们，而没有把它强加于我们；经验没有告诉我们哪一个是最真实的几何学，而是告诉我们哪一个是最方便的几何学。”(彭加勒，第59页)因此，几何学并不是经验的，至少严格意义上不是经验的。(同上，第55页)纯粹数学意义上的几何研究被我们所定义的数学概念之间的关系，而与实在空间无关。

    几何学的限制被解除了，(G)+(P)模型解开了欧氏几何同物理实在间原始的、直接的关系：“几何(G)并不断言实在事物的性状，而只有几何加上全部物理定律(P)才能做到这点。用符号来表示，我们可以说：只有(G)+(P)的和才能得到实验的验证。因此，(G)可以任意选取，(P)的某些部分也可以任意选取；所有这些定律都是约定。为了避免矛盾，必须注意的只是怎样来选取(P)的其余部分，使得(G)和全部的(P)合起来能够同经验相符合。从这个角度来考虑，公理学的几何同已获得公认地位的那部分的自然规律，在认识论上看来是等效的。”(《爱因斯坦文集》第1卷，第139页)

    (G)+(P)问题对于时空问题是一个很重要的论题，同时它在哲学上也产生了巨大的影响。彭加勒和其他许多人对这一问题的讨论，导致了哲学上对康德的“先验综合”观念的怀疑和再思考，并产生了“相对主义”和“约定论”这样的哲学思潮。将(P)赋予时空是新时空概念的重大进步，它使得时空在物理理论中不再仅仅作为背景，而是与时空中的物理系统合成一个相互作用的整体：时空的作用决定了我们世界的物理定律的形式，而我们世界的物理定律的形式则表明我们具有什么样的时空。新的时空概念揭示了牛顿时空概念掩盖的现象，并解释了其不能合理解释的现象。

    物理学对几何与物理时空关系认识的深化，引发了有关何种几何是我们的空间几何的思考。这种思考成为当代科学哲学的一个热点，同时也成为科学哲学对康德“先验综合”的突破口。对此，赖欣巴哈、卡尔纳普和内格尔等人都作了深入的讨论。这是当代物理学研究成果为哲学家提供科学思想武器的一个突出事例。不变的时空观和单一的时空观并不为自然科学的结论所证明，相反，人类认识的深入已经表明时空观是在变化的，并且因角度和条件的不同可以并存多种时空观。

    随着物理学所涉范围在宏观、微观上的深入，将时空作为独特的物理对象来研究成为必然。

    四、作为物理对象的时空

    时空是自然哲学的重要研究对象，但是受经典时空概念的限制，它未能成为物理学的研究对象。

    狭义相对论关于时空变换关系的预言揭示出时空是整个物理的一个有机部分，而不仅仅是物理过程发生的舞台。按闵可夫斯基的观点，物理世界是事件的世界：时空统一的四维空间的每一点都是一个世界点，它代表着物理宇宙里的每一事件；四维空间里的世界点的轨迹曲线构成世界线，物理宇宙的历史就是世界线的集合。因此，时空和物理事件不再是相互独立的，而是一个统一的整体。

    相对论和量子场论从不同的角度提出了时空自身的物理问题，从而使物理学家对空间本质的认识不断地推进。广义相对论关于引力场方程在不同物质条件下的解的发现，提出了时空的结构问题，也预示出宇宙中一些更深刻的现象和问题，如黑洞问题、暗物质问题；量子场论又从微观角度提出了基本粒子谱系及其相互作用与时空基态——真空的关系问题，时空的对称性与基本粒子性质的关系问题。引力方程真空解和真空具有性质的发现，表明传统上那种对物质与时空之间关系的简单认识已不可取：时空和物质间的关系是复杂的，无论在科学上还是哲学上对此都要重新研究。上述两个理论的进一步结合和深化又提出了宇宙产生和演化的合理的物理解释问题。这些研究交织着对时空本性和物质产生等一系列重大的物理课题的探讨。从而，时空自身成为物理学研究的重要对象：时空是一种物理实在，必须研讨其本性。从宇宙之初到将来，从基本粒子到整个宇宙，从宇宙的诞生、演化到物质的形成——时空的本性揭示着我们存在的世界的一切性质，时空成为物理学最基本的对象、物理性质的最初来源。在直观上看来这似乎是一个单纯的物理学问题，其实它隐含着深刻的哲学内容。

    从当代物理学的研究进路来看，理论的基础最终都会归于对时空性质的研究。理论物理学家把建立一个包括所有相互作用的统一理论作为最终目标，而时空概念是所有物理分支的基础概念，因此时空成为最重要的研究对象。长期以来物理学家们就有一种观念，认为所有的现象必有一个相同的根源。19世纪中叶法拉第就曾认为：在多种形式之下的物质的作用力能被表明出自同一根源；麦克斯韦朝着统一的目标迈出了第一步，把磁力与电力用单一的电磁场理论统一了起来。1915年到1916年期间，利用黎曼几何提供的手段，爱因斯坦得到了引力场的“麦克斯韦”方程，即著名的爱因斯坦场方程：它把空间、时间，物质、能量、引力与几何学极巧妙地结合成一个整体，迈出了物理作用与时空统一的重要一步。在这个方程中，时空的特性与时空中的物质分布被联系起来：方程的一边是引力场在时空的分布，由度规函数对时空坐标的协变微商代表；另一边是产生引力场的物质分布情况。这个方程是满足相对论要求的，即在(局部)坐标系的变换下方程的形式保持不变。由此表明时空和物质是不可分离的，同时将时空的基本作用通过物质的行为表现出来，这对理论的经验确证十分重要。这样一来，统一就必须建立在相对论赋予的新的时空概念上，这种时空也必须是一个可以具有物理性质和作用的时空——场，否则就不合逻辑。

    与广义相对论角度不同，由量子力学发展起来的量子电动力学、量子场论从时空的微观和局域角度对物质基本结构进行研究。它们进一步说明：微观尺度下的时空同样不再仅仅是一个简单的背景，时空自身有不同于一般物体的深刻的物理意义和独特的性质。这样，现代意义下的真空就表现出与传统理论中的真空完全不同的面貌。

    传统理论中的真空是一个形而上学的辅助概念，是一个不产生任何物理作用的空无一物的几何背景空间，是与物质对立的，并与物质有着明确的经典边界。但在狄拉克的相对论电子论中，作为基态的真空已不是原先在非相对论电子论中的那种简单的真空、空虚世界，它在一切移动、转动、尺度的改变等的运算中完全对称；而是最低世界能量本征态：这是一个对解决动力学问题来说更难的状态，没有足够的证据表明这种态与所有基于自然定律的对称群是等效的，它表现出宇宙对称性的缺少，并被反映在基本粒子的谱中。基本粒子的存在和其性质也正是这一基态对称性破缺的产物。这表明，时空不是一个简单的背景，而是一个具有丰富物理性质的物理实在，即使是显性物质间表面上空无一物的空间也是具有复杂性质的。这一改变使得时空概念在微观的更精细的角度上获得了物理实在性，并在哲学上催生了对“无”和“有”这一对辩证范畴的思考，为“生成论”以至“生成整体论”的哲学思想提供了科学上的基础和启发。

    相应地，许多看起来是时空几何特性的一些概念也都获得了物理上的地位。最重要的一个几何特性就是对称性。在粒子物理学中，“对称性的丢失”和“夸克看不到”这两大疑难都与真空的性质有关。对物理规律本身而言，所有的对称性都是对的，只是由于真空的一些特殊性使对称性破坏了。规范对称性的自发破缺正是真空的特性造成的。

    除了对真空的研究，从几何角度上研究时空的物理性质也成为时空本性研究的一个重要进路。在场论中，时空描述表现为流形。对于流形，坐标只能是局部坐标。它本身并没有意义，倒是对于那些在局部坐标的变换下保持不变的性质的研究，揭示了空间本身的几何与拓扑性质。通过对场在大范围上的性质的研究发现，一个量子场理论是否存在反常与场作为时空的拓扑变换下的拓扑性质有关。

    当代物理学中时空概念的变化导致其地位发生了根本改变：时空依旧是所有理论的基础，但它已不是那个简单的、静态的、背景的基础概念，而是与整个物理基础理论的各个分支构成一种互动式的制约关系——这决定了时空是物理学最重要的研究对象。

    五、结语

    时空概念的发展和丰富及其在物理学中的地位和作用的变化，体现了人类认识过程中理性和经验、人与物理对象之间的相互作用。

    首先，像时空概念这样重要的理论元素，如果不能正确认识它的相对性，而将其地位绝对化，仅在理论内部为“拯救”现象做特设性的调整，那将会阻碍理论的发展。从人类经验综合和抽象而来的概念，不应该是静止的、绝对化的，而应随着人类认识和实践的发展而发展。在这里，哲学的作用不可小视。时空概念的变化表明，“科学进步”决定了概念变化的方向。也就是说，我们要认识到概念变化的必然性及其变化的方向性。

    其次，概念都是人的抽象思维的产物。在抽象过程中，我们不得不在一定的认识条件下对经验现象作取舍和理想化；而在认识发展到更高阶段，处理更深层次和更广泛的现象和问题时，这些取舍和理想化就变得不再那么合理。可是，发现这种不合理却不是一件容易的事。爱因斯坦在为M. 雅默 (Max Jammer)的《空间概念——物理学中空间理论的历史》作序时曾写到：“在企图把庞杂的观察数据作出系统的概念表述时，科学家用上了整个概念武库，这些概念实际上是同他的母亲的奶一道吮吸来的；他很难觉察到他的这些概念中始终有问题的特征。”(《爱因斯坦文集》第1卷，第586页)时空概念的变化对于物理学来说似乎是一个顺理成章的事，但对于人类认识的发展来说却是异乎寻常的。因此爱因斯坦认为：“为了科学，必须反反复复地批判这些基本概念，以免我们会不自觉地受它们支配。在传统的基本概念的贯彻使用碰到难以解决的矛盾而引起了观念发展的那些情况，这就变得特别明显。”(同上)也就是说，我们要认识到基本概念变化的可能性。

    再次，虽然科学来源于哲学，但由于技术手段的差别和理论要求的不同，对同样问题的研究科学和哲学会有不同的进路，发展的程度也不相同。所以，不应将哲学的时空观与科学对时空的研究所形成的时空概念简单地等同，同时也要注意两者的联系，这样才能既合理地利用科学取得的成果，又不僵化思想。也就是说，我们要认识到基本概念演化在科学上的特殊性。

    本文所描述的时空概念在内容、形式和地位上的变化，表明物理学是一个开放的事业，其对世界图景描述的任何基本概念都是可以批判的、可以改变的，而且任何改变都离不开哲学和科学的合作。

（原载《哲学研究》2007年1期。录入编辑：乾乾）