當(dāng)代著名的哲學(xué)家施太格繆勒在《當(dāng)代哲學(xué)主流》一書中寫道：“未來世代的人們有一天會問：20世紀(jì)的失誤是什么呢？對這個問題他們會回答說：在20世紀(jì)，一方面唯物主義哲學(xué)（它把物質(zhì)說成是唯一真正的實(shí)在）不僅在世界上許多國家成為現(xiàn)行官方世界觀的組成部分，而且即使在西方哲學(xué)中，譬如在所謂身心討論的范圍內(nèi)，也常常處于支配地位。但是另一方面，恰恰是這個物質(zhì)概念始終是使這個世紀(jì)的科學(xué)感到最困難、最難解決和最難理解的概念。”① 這就是說，一方面以“唯物主義”為標(biāo)記的哲學(xué)廣為流行，而另一方面“物質(zhì)”究竟是什么？卻又說不清。施太格繆勒正是在這里看到了“20世紀(jì)的失誤”。②
你可能會問，究竟什么是物質(zhì)？它為什么是科學(xué)感到最困難、最難解決和最難理解的概念？
早在古希臘時代，原子論者就猜想，物質(zhì)是構(gòu)成宇宙的永恒的磚塊，萬物從它所出，最后又復(fù)歸于它。物質(zhì)作為普遍的、不變的東西，必然是絕對的實(shí)體和基質(zhì)。實(shí)體者，“實(shí)實(shí)在在”的客體之謂也。他們認(rèn)為，物質(zhì)及其性質(zhì)必須獨(dú)立于人類的意識而存在，是客觀的實(shí)體。
后來，以牛頓力學(xué)為基礎(chǔ)的經(jīng)典物理學(xué)，繼承了上述古代原子論的觀點(diǎn)，把質(zhì)量定義為“物質(zhì)多少”的量度，“物質(zhì)不滅”被當(dāng)作一個定律。以牛頓力學(xué)為代表的經(jīng)典物理學(xué)在19世紀(jì)末所取得的巨大成功，使得認(rèn)為物質(zhì)是絕對實(shí)體的觀念成了在20世紀(jì)處于支配地位的哲學(xué)，正如前面引用的施太格繆勒的名言所講的。
20世紀(jì)愛因斯坦的相對論開始揭示出了物質(zhì)的實(shí)體觀的謬誤。
首先，相對論證明質(zhì)量與速度有關(guān)，同一個物體，相對于不同的參考系，其質(zhì)量就有不同的值。想象一個人在推一輛沒有任何阻力的小板車，只要持續(xù)推它，速度就會越來越快，質(zhì)量也越來越大，起初像車上堆滿了行李，然后好像是裝著一座大樓，后來好像是裝著一個大山……當(dāng)小板車達(dá)到光速時，它的質(zhì)量達(dá)到無窮大。這時，無論施加多大力，它也不能運(yùn)動得再快一些。當(dāng)物體運(yùn)動接近光速時，不斷地對物體施加能量，可物體速度的增加越來越難，那施加的能量去哪兒了呢？其實(shí)能量并沒有消失，而是轉(zhuǎn)化為了質(zhì)量。愛因斯坦在說明物體的質(zhì)量與能量之間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系時，提出了著名的質(zhì)能方程：能量等于質(zhì)量乘以光速的平方。不久后，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了核裂變和鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，把部分質(zhì)量變成巨大能量釋放出來。現(xiàn)在知道原子彈的人，都相信質(zhì)量可以轉(zhuǎn)化成能量。既然物質(zhì)與能量是可以相互轉(zhuǎn)化的，能量并非“實(shí)體”，物質(zhì)也就不能再被看作是實(shí)體。
當(dāng)相對論與量子力學(xué)結(jié)合起來，又進(jìn)一步證明虛空可以產(chǎn)生物質(zhì)。
首先我們需要定義什么是虛空？這里說的虛空對應(yīng)的英文是“empty space”，不是“vaccum”。假如我們把一片空間里的東西都清除，包括一切由基本粒子聚合而成的東西，即物質(zhì)和輻射，剩下的空無空間就叫虛空。
20世紀(jì)30年代，狄拉克把相對論與量子力學(xué)整合在一起，研究電子在與電場和磁場相互作用時表現(xiàn)的行為時，發(fā)現(xiàn)電子必須有其反粒子（叫正電子）才能存在。兩年后，物理學(xué)家們就在宇宙射線中發(fā)現(xiàn)了正電子。隨后這個現(xiàn)象成了一個原理：質(zhì)子必有反質(zhì)子，中子必有反中子，幾乎所有基本粒子都必須有反粒子它們才能存在。粒子與反粒子相遇就會彼此湮滅，化為純輻射~能量。
更為有趣的是，電子~正電子對，或一般地，粒子~反粒子對可以自發(fā)從虛空中無中生有地產(chǎn)生。費(fèi)曼用以下這個直觀方式說明了這個現(xiàn)象。
相對論告訴我們，當(dāng)觀察者以不同速度運(yùn)動時測量距離和時間會得出不同的結(jié)果。物體以高速運(yùn)動時時間會變慢。如果物體以超光速運(yùn)動，它們就會逆時間行進(jìn)。因此光速一般都被當(dāng)作宇宙的極限速度。然而在一種特殊情況下光速這個極限也可以被超過，這就是量子力學(xué)測不準(zhǔn)原理所預(yù)言的，倘若時間非常短暫，短得你無法準(zhǔn)確測量粒子的速度，則這些粒子有可能以超光速運(yùn)動，此時這些粒子的時間在倒流。在數(shù)學(xué)上逆時間前進(jìn)的反粒子與順時間前進(jìn)的粒子是等價的，例如逆時間前進(jìn)的正電子與順時間前進(jìn)的電子是等價的。因此只要測不準(zhǔn)關(guān)系正確，一般的基本粒子都存在反粒子，虛空各處都不斷進(jìn)行著粒子~反粒子對的瞬間生滅！
你可能想，既然粒子~反粒子對的生滅只在短得無法直接測量的時間瞬間內(nèi)出現(xiàn)，那有什么意義呢？有，意義重大。盡管粒子~反粒子對的生滅時間短得無法直接測量，但它們的間接效應(yīng)，如它們造成的原子光譜線的精細(xì)結(jié)構(gòu)，卻已經(jīng)在非常非常高的精度上測量證實(shí)。
現(xiàn)代物理學(xué)家們都相信，物質(zhì)以粒子~反粒子對的形式自發(fā)從虛空中無中生有地產(chǎn)生這種詭異的現(xiàn)象不僅是真的，而且可以說整個物質(zhì)世界就是建立在它的基礎(chǔ)之上！
有人會說，這不是無中生有，而是虛空中的能量轉(zhuǎn)化成物質(zhì)。此話不錯，然而下面要講的物理學(xué)更新的成就，已經(jīng)揭示出，虛空中的能量也是無中生有產(chǎn)生的。
1.施太格繆勒：《當(dāng)代哲學(xué)主流》，商務(wù)印書館1992年，第536頁。
2.羅嘉昌：《從物質(zhì)實(shí)體到關(guān)系實(shí)在》序言，中國社會科學(xué)出版社1996年。
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