在高中同學的部落閣裡，發現討論「時空」的文句，於是我忽有奮發振作的衝動，想整理一下物理學對時空觀念的演變。時空！好大的題目！以我記性不好、悟性不高、惰性不凡外加學藝不精的種種特質，這篇文章似乎還沒動筆就不被自己看好。不過難得起了奮發之心，那就試著寫寫看，且戰且走吧。

些說兩則關於時空的故事：

故事一。某物理系研究所，某年因研究生招生過多，使得研究室、實驗室的空間分配出現危機。於是，在一次專題研討的提問時間，忙得焦頭爛額的系主任藉機會提出：「來討論一下『空間』的問題。」做專題演講的教授淺笑著說：「這是我最不拿手的領域……」與會者哄堂大笑。

故事二。某外籍學生，來台已有一段時日。但對於中文的語法結構還無法完全習慣。某日與物理系學生聊天，言談間外籍學生忽然想起另一個重要約會，於是問道：「現在什麼是『時間』？」（他本想問：現在是什麼時間？）物理系學生一愣：「……這問題我得準備一下才有辦法回答，你要不要直接去問哲學係的……」

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故事說完了，時空還在。

讓我們先從兩千四百年以前，不畏「萬事起頭難」的亞里斯多德開始講起。亞里斯多德試圖解釋宇宙的秩序，並且希望理解宇宙的永恆性。他認為：萬物的自然狀態是靜止的，除非物體內在的驅動力要它〝動〞。內在驅動力使物體實踐其內在計畫，朝向它在宇宙中應有的位置前進。

比如說：硬把木頭壓到水底，木頭內在會有個聲音告訴它：這裡不是你待的地方（目的因causa finalis），因此木頭會奮力地浮出水面（動力因causa movens）方肯罷休。

這樣的說法真方便。不是嗎？宇宙中萬物就像下課十分鐘的學生，一聽到上課鐘聲必定得乖乖的回到自己的座位。時空之中一片和諧，還有什麼討論的空間？

如果萬物都有內在計畫，而不同的物質有不同的計畫（相對應不同的位置），那麼一同被強迫帶上比薩斜塔同一高度的鉛錘和羽毛，應該會以不同的內在計畫落下吧？

17世紀伽利略用不同重量的球從光滑的斜面上滾下，測量後發現，每一個球不管重量是多少，在同一個斜面上滾落，其加速度（速度增加的速率）都一樣。此測量被牛頓用來作為他運動定律的基礎。

1687年牛頓發表了「自然哲學的數學原理」（Philosophiae Naturalis Priacipia Mathematica），此書定義了什麼是「物質的量」、「向心力」等等……接著介紹著名的「三大運動定律」。只要受過國中教育，必定學過書中的這些定理（儘管原書是以拉丁文撰寫的，到現在還未出現過中譯本）。

牛頓以極高明的幾何分析方法，將萬物（不論蘋果掉落或月球繞地球公轉）的運動定律統一，包融在一個宏偉的力學體系中，由此確立了物質間的一種基本作用力▁▁萬有引力。而表面看來毫不相似的萬物萬象，卻可透過數學看出其間的隱密關連。一粒砂看世界，一個方程式看全宇宙。

除此之外，亞里斯多德與牛頓最大的差別在對於「空間」的詮釋。

亞里斯多德相信存在一個優越的靜止狀態（萬物在宇宙中應有的位置）。

而牛頓定律引出，並不存在一個靜止的唯一標準。物體A靜止而物體B以不變的速度相對於物體A運動；或者B靜止A以不變的速度相對於B運動，這兩種說法▁可用牛頓定律以數學方法證明▁完全等價。

在一列等速度運動的火車上做物理實驗，與在火車外的實驗室所做的，結果完全一樣，靜止的座標可以完全轉換為等速度的座標，物理定律完全不受影響。所以我們無法分辨出火車在動還是實驗室在動。絕對的空間並不存在。

再把時間拉進來討論。假設我們在等速度運動的火車上原地跳躍，跳起與落下的時間不同，卻落在火車內同一點上。但如果旁人由火車外觀看，會說跳起與落下的位置不同了，從A跳到B了，因為火車（相對於火車外的觀察者）在動。所以，我們無法辨別在不同時間發生的兩個事件（跳起與落下）是否發生在空間的同一位置上（火車內看是原地跳，火車外看卻像跳遠一般水平移動了）但從火車上看與從火車外看其實是等價的，沒有理由說誰的處境比他人更優越。

看來牛頓對時空的解釋好像已達圓滿，事實上他做了一個連他自己都沒感覺到的假定。

沒有絕對的空間，那麼絕對的時間會不會出問題？別急，下一位登場的人物更精彩……。

先說個題外話，牛頓其實對絕對空間的不存在感到非常焦慮，因為這與他絕對上帝的觀念不一致。他說：「上帝的存在是永恆的，也是無所不在的，祂創造了時間與空間，萬物都包含於祂之中，也透過祂運動。」這位矛盾的巨人，據說死於做煉金術實驗時的水銀中毒。