首頁 關於本會 《台浙天地》 友站連結 浙江省人民政府網站 简体中文 聯絡我們  
由「洞天福地」起談談「空間」

謝千行

   唐代的杜光庭在其「洞天福地記」中 列有十大洞天、三十六小洞天、七十二福 地,而這118處洞天福地,浙江即有25處( 如下表,並以英語字母A至Y註記,標示所 屬縣分於所附地圖),佔約21%,可見我們 浙江地靈人傑,其來有自。


   洞天福地,據道家中人言,是仙境與 人間相會的地方,一般也是風景特秀之處 ,這篇文章便由「洞天福地」起談談近年 來現代科學對空間的幾點認識。

   空間的認知對我們每個人,或是每個 動物,都很重要。因為動物,較之植物, 其優勢在會動,但「動」可不是件容易的 事,必須知道環境中眾多物體的位置、大 小、以及和自己身體的關係等,再計入地 心引力的影響,精密地控制肌肉和骨骼, 才能順利行動,不致跌倒或撞到東西。如 果要設計一個機器,像動物一樣在地球上 許多不同的地形行動,即使以現在的科技 ,也是項非常困難的挑戰,但自然卻經由演化做到了。現存的每個健康的動物在它 們所處的環境裡都行動自如,看來不費吹 灰之力。自然是怎麼做到的呢?我們知道 關鍵在神經系統,尤其是中樞神經系統中 的腦。腦儲存了我們的經驗和知識,在每 一時刻,外界的資訊由感官輸入,和儲存 著的經驗和知識比對,加上主觀意願,讓 個體選擇當下的行為。在空間認知方面, 腦中應建有即時的空間模型,記載環境中 的東西,我們便憑著這機制在複雜的環境 中行動。

  空間中的物體要如何表示?對一個人 來說,要標示週遭一個東西的位置,在選定坐標原點(如:自己所在位置)後,便可 用(自我右邊x公尺,前面y公尺,上面z公尺 )等3個數字來表示,所以可說,人是活在 三維空間中的生物。地球是個南北略扁的 橢圓球,我們大致生活在球面上約幾十公 尺內的空間。這是個奇妙的地方,不管往 地面上那個方向走,也不管走多久,都沒有盡頭。因為地球的半徑,平均6371公里 ,比身高約170 公分的我們大了許多,所 以在過去很長的時間裡,地球上的人們不 瞭解我們其實生活在一個球面上,而認為 大地有邊,過了邊際,便會墜落。


   不同的生物,囿於它們的感官,對空 間的認知也有不同,想像一隻螞蟻生活在 一個長管子的表面,這管子表面的任一位 置,若螞蟻有知,可用(自管子一端起x公 尺,截面圓週上自一定點起y公尺)等2個數 字來表示,所以可說,這隻螞蟻的生活空 間是個二維空間。那一維呢?我們可想像 上述管子捲曲得更小,使半徑趨近0,那 用一個數字便可指出這細管子上某點的位 置,這就是個一維空間,但是,有沒有生 物可生活在一維空間呢?

  愛因斯坦的相對論改變了我們對時間 和空間的觀念,這理論認為時間和空間是 相關的,時間可視為第四維空間,而人類 乃活在四維時空裡。另外,空間和時間都 是相對的,如本季刊25期中「山中一日, 世上千年」一文裡所說,時間的快慢和觀 察者本身的速度有關,觀察者的速度越快 ,時間越緩慢;同樣地,空間也和觀察者 的速度有關,觀察者的速度越快,空間越 減縮。具不同速度的觀察者有不同的時間 和空間尺度。洞天福地,據說是仙境與人 間的相會處,仙境為何?有無可能是和我 們的世界有不同時空尺度的空間?

  空間有多大?或說我們所處的宇宙有 多大?近年來,我們對宇宙的觀測技術有 長足進步。1929年,哈柏發現幾乎所有星 系都正飛離我們,且越遠的星系飛離得越 快,因此推論宇宙正在擴張。既然如此, 宇宙在過去某個時點就應很小,也就是說 ,宇宙中所有物質應集中在一很小的區域 ,再很快地擴張,這就是目前大多數科學 家所接受的宇宙起源學說--大霹靂,我們 所處的時間和空間自那時開始。根據目前 的推斷,大霹靂的時間距今約137億年, 因光速恆定,且沒有東西的速度快過光, 所以我們可觀測的宇宙約為半徑137億光 年(光年:光一年走的距離)的球。那137 億光年以外是什麼?一般認為仍是浩瀚無 垠的空間,只是其間物質所發射的光還沒 抵達地球。

.

  空間有多小?或問空間是不是連續的 ,即是否存在著不可分割的最小單位,空 間"量子"?一個檢驗的方法,取空間中任兩點,是否總可在兩點之間找到另一點? 若是,則可說空間具有連續的性質,也就 是說,空間存在著無限小的點,而不存在 空間"量子"。就我們的直覺,空間和時間 都似乎都是連續的,但目前許多科學家有 不同的想法:空間"量子"是存在的,這是 空間的一個特性,無論我們的探測技術如 何進步,都無法探測空間"量子"以下的長 度。


   關於空間的本質,當代宇宙學泰斗史 蒂芬‧霍金於其2011年大作「大設計」一 書中說到,集弦論(宇宙中基本物質為振 動的、極小的、一維的弦)大成的M理論, 可能成為足以解釋宇宙萬物的終極理論, 在這理論中,空間有11維,空間中每點, 除了我們熟悉的四維時空外,另外七維捲 曲成極小,而捲曲的方式則決定空間的性 質,如宇宙物理常數(電子的電荷等)和基 本粒子交互作用的方法(重力、電磁力、 強作用力、弱作用力)。


   M理論也預測我們所處的宇宙並不是 唯一的宇宙,而是許多可能的宇宙中的一 個,那其他的宇宙是怎樣的?可否孕育類 似我們的生物?這也是有趣的問題,但目 前無法觀察和驗證,所以和時間起始之前 的時間是什麼、宇宙以外的空間是什麼等 問題一樣,即使存在,也沒法子討論和深 究。


   無論宇宙有幾個,也無論宇宙多麼浩 瀚,對我們人類來說,地球是我們獨一無 二的、寶貴的生存空間。太陽的氫將在約 50億年後用盡,在那之前,地球,乃至太 陽系,終將湮滅。至時,地球上的生物, 若未發展出脫離太陽系維生的技術,均將 滅絕。所以,發展太空技術應有其價值, 但大規模的太空移民即使不是不可能,也 是成本極高、時間久遠的事,在那之前, 地球,我們和其他生物的生存空間,就是 我們的洞天福地。毀壞了這空間,不僅傷 害了自己和子孫,也可能傷害億萬年演化 而成的地球生命形式。考量可能造成環境 受損的因素之多和所需努力的時間之長, 維持地球為合理的生存空間顯然是件困難 的事。但,做為掌握地球資源的萬物之靈 ,我們沒有選擇,只能永續不懈地努力。

(謝千行/新北市)


回第二十六期目錄    《台浙天地》總目錄
浙江省旅台灣同鄉聯誼總會 會址:108台北市和平西路三段382巷11弄17號5樓
台北聯絡處:103台北市大同區貴德街83號9樓 電話:(02)2556-0112 , 2592-6503,2304-5561,2923-4833
傳真:(02)2556-5037,2592-6503,2302-0435,2922-5107 策劃總監:林淑珍 總編輯:留問政 聯絡秘書:徐薇蕙
深圳聯絡主任:寧松林 電話:+86-137-23456589