中国古代很早就有关于时间和空间的论述。儒家西汉杨雄,他的言论被声称太玄有各种脊柱,很受重视。太玄银和天谓之愚,僻愚谓之重。也就是宇指空间,宙指时间。时间是以开天辟地为起点,空间是在天地之内,这是一种有限的时空观。宋儒邵雍认为,天地有生灭,宇宙无始终。
道家老子道德经认为,万物皆始于道道是本源,是世间各种物质形成生长的时空基础,这成为道家思想最初的时空观。这个道是不是就是现在所指的科学规律?一切规律都是在空间中展现。
我最佩服的是中国的墨子。墨子可以称为科圣,在光学、数学方面都有了不起的论述。对于时间和空间,墨子的贡献也令人叹为观止。第一,他把时间定为酒,把空间定为雨久,包括过去、现在和未来的一切时间,雨呢包括东南西北中的一切空间。第二,他认为时空是无穷的,但是对于局部,对于某个人、某件事物,时空是有限的。第三,他指出连续的时空是由时空圆所组成,尺是时间中不可再分割的最小单位,端是空间中不可再分割的最小单位。在无穷中包含着有琼,在连续中包含着不连续的时空理论。如果继续研究下去,微积分、量子理论很可能首先在中国出现了。
还有墨子还把时间空间和物质运动相关联,他认为物体的运动表现为在时间中的先后差异和在空间中的位置迁移,没有时间先后和未知远近的变化也就无所谓运动,离开时空的单纯运动是不存在的。儒家、道家、墨家等等思想家在当时相对原始的技术环境中,对世间时空及万物的思考的意识,是中国极为珍贵的财富。怎么样?中国人的传统和智慧是有潜力的,是一定能够让中国未来崛起的。我的课牛顿和爱因斯坦的时空观,就是希望大家受到启发,提升自信,获得大智慧。
上面我们介绍了时空观的一些背景信息,现在我们就正式开始这门课的学习第一课,我们从天宫课堂说起。为什么不先说牛顿而从天宫课堂说起呢?因为天宫课堂中的实验让我联想到爱因斯坦对时空的思考,感慨万分。我希望大家体会一下,生活中发现一些司空见惯的现象的时候,科学家怎么和一般人不同,会想象、会类比、会推理,而得出一般人想不到的结论。
中国空间站是和我们这个地面上的空间不一样的。航天员在那个不一样的物理空间里边做物理实验,我和大家一样都很感兴趣。也许我比你更感兴趣,大家在我的短视频当中也大概看到了,还没开课我就猜着,微重力环境下他们可能做什么实验呢?你猜了吗?课上完了,我意犹未尽,想方设法模仿太空实验,模仿中想到很有趣的空间问题……