我的朋友謝君峰博士曾經在80年代當面向諾貝爾物理學獎李政道提問，問道：空間是物質嗎？李政道不假思索的回答“空間是物質以外的态”。在李政道來看，“空間”是與“物質”截然對立的兩種系統，它們的屬性是完全不同的。

李政道

當物質存在的時候，就會占據空間，但是物質與空間又是有密切依存聯系的，這是因為如果世界上不存在任何物質，就不會有空間的存在——世界上不存在純粹的的空間，我們也無法去描述這種東西。因為我們必須依照物質為參照物，才能去描述空間。就比如，我們首先知曉了溫暖的存在，才能去描繪寒冷。這樣看，物質是空間“成立”的基礎。

那麼，什麼是“物質”呢？在古代，很多哲學家、思想家都思考過這個問題。2300多年前，雅典的一個哲學家德谟克利特就指出：世界上所有的物質，它們都是由不可分的最小單元——原子所構成。

德谟克利特

在德谟克利特來看，物質其實就是一大堆原子的堆積。當然，德谟克利特的原子，并不是現代物理學意義上的原子，他說的僅僅是一種哲學上的純粹思辨，并沒有任何科學依據。我稱之為“哲學原子”。德谟克利特認為，所有的物質都是原子這種建築材料構成的，原子就是磚塊，而這些磚塊的性質都是一模一樣的，隻不過是因為排列、堆砌的形式不同，所以造成了宏觀層面物質有不同的形态。

與德谟克利特生活在同時代的一位哲學家，叫做恩培多克勒，他就對德谟克利特的原子論提出了質疑。恩培多克勒也相信世界萬物是由最小的單元原子構成，但是他認為，這些原子是有很多很多的種類的。是各種各樣不同性質、種類的原子，它們一起構造完成了豐富多彩的物質世界。顯而易見，恩培多克勒的原子論，比德谟克利特更勝一籌，更加接近現代物理學的描述。

但是，哲學家畢竟是哲學家，我之前說過，“哲學其實就是瞎猜”，恩培多克勒他依據自己所接觸到的粗淺表象，搞出了玄學色彩的原子論。因為他說，原子是有種類的，那麼有哪些種類呢？包括了火原子、空氣原子、水原子、土原子。原來，當時的古希臘人不懂科學原理，也不會做真正的去做科學研究論證結論，他們依照自己的想象力，提出了最基礎的物質就是火、空氣、水、土四種元素。

恩培多克勒

現在當然知道這些說法都是錯誤的了。就是說，古希臘人對基礎物質的理解原本就是錯誤的，恩培多克勒把錯誤的認知直接照抄過來，他卻沒有做出任何的實驗，就拍腦門弄出“四種原子”學說。所以說，這些古希臘的哲學家也不過如此，瞎猜誰不會啊，四歲小朋友也會。除了畢達哥拉斯還能做具體的有意義的科學實踐，其他絕大多數哲學家都是幻想家而已。他們最大的貢獻就是啟蒙一下，但是這些啟蒙是原始的，我們如果繼續把陰陽五行等玄學作為科學，其實和2300年前的古代人沒有區别。你說，陰陽五行有什麼科學依據，有科學實驗的支持嗎？沒有。陰陽五行和古希臘的火、空氣、水、土四種元素學說沒有任何區别，都是想象力的産物。

隻有當大牛伽利略（1564年2月15日-1642年1月8日）出現之後，實驗才成為科學的一個重要支柱。如果沒有實驗，就不配稱之為科學。現代物理學家建造了龐大的電子對撞機，用高能射線去碰撞原子，發現原子下面還有複雜的結構。古希臘哲學家們口口相傳2000多年的“原子不可再分”的學說，被科學實驗擊得粉碎。

依據現代物理學的認知，我們所知的物質的基本構成，就是費米子和玻色子。費米子和玻色子都有各自的族群，性質也都有差異。我們人類自己的身體，就是費米子組成的。我們玩的手機、電腦，也是費米子構成的。而像太陽那麼巨大的恒星，同樣是費米子組成的。

費米子和玻色子家族

費米子是物質的組成材料，我們日常在各種科普文章之中經常聽到誇克這個詞彙，誇克就是費米子。對了，誇克是由物理學家蓋爾曼命名的，而蓋爾曼是中國科學家楊振甯的粉絲，他一輩子最崇拜楊振甯。誇克有6種，什麼上誇克、下誇克、粲誇克、奇誇克，你們沒有必要一一知道它們具體的性質，記得這些就行：目前已知最小的物質就是誇克，弦理論中誇克就是弦，誇克組合起來，就是強子，到了強子這一層面，物質才能具有真正的物理意義，而質子、中子，就是強子家族的成員。

而玻色子是傳遞力的信介，是一種傳遞粒子。光有費米子，沒有玻色子，物質就隻能單個存在，沒有什麼意義。就比如一棟大樓，你沒有混凝土，光靠幾塊磚頭是蓋不起來的。玻色子大緻可以分為希格斯粒子、光子、膠子、Z玻色子、W玻色子，它們也是基本粒子，但不屬于誇克，不是費米子。

神秘的暗物質

總之，隻要是物質，就會涉及費米子和玻色子。我們聽說過很多人在說暗物質，據說暗物質是與我們所知的“正常物質”的物理性質不同的。主流科學界認同暗物質是存在的，當然也有一小部分科學家認為暗物質不存在。我們先假設暗物質是存在，隻要它們存在，就一定是費米子和玻色子組成的——即使與“正常物質”存在差異。我們考察費米子的性質，可以發現它們具有兩種最基本的性質：

第一，費米子必須占據一定的空間，是有體積的。

第二，它們具有質量。

我們分析一下，占用空間，則意味着它們是物質，因為物質必須占據空間，不占據空間的物質根本不存在。就和我上面第一段說過的話一樣，“當物質存在的時候，就會占據空間”。具有質量，則依據愛因斯坦的相對論理論，質量導緻了萬有引力，而萬有引力會卷曲時空。這樣，空間會被物質的質量所“控制”。可見，空間依賴物質而存在，空間被物質所“控制”。

很多人問我：為什麼宇宙空間的膨脹的速率會超越光速？我告訴他們，這是因為空間不能傳遞信息。

那麼，他們又會問，你憑什麼說空間不能傳遞信息呢？

這是因為隻有正常的物質才能傳遞信息，而傳遞信息，就要依靠玻色子。比如，我在上面說過，光子就是一種玻色子，一顆恒星發射出無數的光子，其中的一部分光子沒有被宇宙粉塵吸收，沒有被其他恒星遮蓋，曆經千辛萬苦，終于來到了地球，被地球上的望遠鏡捕捉到，我們可以說我們接收到了來自遙遠太空的一顆恒星的信息。

我們還聽說過引力波這一熱門詞彙。有科學家就靠研究引力波拿到了諾貝爾獎。2017年的諾貝爾物理學獎得主是雷納·韋斯（Rainer Weiss），巴裡·巴裡什（Barry Clark Barish）和基普·索恩（Kip Stephen Thorne）。他們是因為通過Ligo（激光幹涉儀）首次探測到引力波，由此斬獲了諾貝爾大獎，從而大名垂青史。

激光引力波幹涉天文台

引力波是指時空彎曲中的漣漪，通過波的形式從輻射源向外傳播，這種波以引力輻射的形式傳輸能量。兩個黑洞或者中子星發生碰撞、吸收的過程中，都會釋放出劇烈的引力波。既然引力波已經被證實是客觀存在的——有科學實驗為證——那麼，會不會存在引力子這種傳遞引力作用的基本粒子呢？按照玻色子的定義，引力子是傳播作用力的，而萬有引力的四大基本力之一，則引力子也屬于玻色子家族。不過，目前科學界還沒有真正的證實引力子是存在的。我想，這個問題很有希望在本世紀内解決。

愛因斯坦

當真正證明引力子存在的時候，九泉之下的愛因斯坦博士一定會非常高興。這是因為在愛因斯坦活着的年代，引力場效應被認為是幾何效應，是物質的質量讓四維的宇宙時空産生了扭曲，而時空的扭曲才誕生了物質相互之間“吸引”的引力現象。如果真的發現了引力子，是對物理學的巨大貢獻。

我們歸納一下，凡是物質，它們通常就會具有這樣的基本性質：

1，占據空間；

2，具有質量；

3，可以傳遞信息。

反過來說，凡是滿足以上三個基本屬性中的兩個，它們就算得上是物質。

以上，是指的我們日常所能理解的一切物質，包括“正常的物質”加上暗物質。它們都是物質範疇，是與空間的定義截然相反。空間内沒有類似玻色子的存在，不能傳遞信息。

這也是80年代李政道先生所認知中的“物質”的概念。

但物理學是要不斷向前發展的，過去的概念未必就一定會保持下去。在新物理學概念裡面，空間也可以是一種特殊的“物質”，但是這種物質的物理屬性是非常特别的，因為它不具備以上的三個基本屬性，不具備質量、不可以傳遞信息。我們對空間的物理性質，所了解還很少，但是我們知道空間不是真正的“空無一物”，而是有非常複雜的内部結構，有巨大的真空能。

學過物理學的朋友都知道卡西米效應。卡西米效應是有實驗證明的，該實驗證明了真空裡面有“東西”，即真空能。當我們把兩塊不帶電荷的導體闆互相非常接近時，它們之間就産生了一種非常微弱，但是可以被測量出來的力，這就是卡西米效應。一般認為，真空态能量本身是不可被觀測的，但它如果發生了變化就可以被觀測到。

卡西米效應

關于空間，我可以打一個比喻。

現在，我知道在遙遠的地方有大海，于是我乘坐汽車去海邊遊玩。

當我距離大海有30千米的時候，我從汽車裡面往大海的方向眺望，我發現看不見什麼。我也聽不見什麼。我接受不到任何關于大海的信息。這是因為，我距離大海還非常的遙遠。從幾十千米的遠處來看，大海和天空融合為一體，顔色一樣，海天一色，沒有任何波動的存在。

海天一線，看不出什麼東西

于是，我繼續駕車前進，來到了距離大海10千米處，我看見大海的方向，隐隐約約有了一個彎曲弧度，這是第一個變化。

我繼續駕車往前開，距離大海5千米處，我聽見了海浪的聲音傳來，還看見大海海面上有一些海浪，但是還看的不怎麼清晰，感覺海浪似乎并不大。

好像有點細浪

我再往前，現在距離大海1千米了，我看見大風讓大海卷起滔天巨浪，海浪轟鳴，煞是壯觀激烈。

我不怕這一切，我繼續向前，我現在來到了大海的海岸邊，我看見大海在發怒，海浪一波又一波的猛烈的撞擊着礁石，乳白色的水沫濺濕了我的衣襟。

吓人的驚濤駭浪

我在岸邊掬起來一捧海水，将海水置放在顯微鏡下觀察，我看見了無數的水分子在歡快的遊動。

複雜的水分子運動

空間就是如此，我們如果僅僅立足于宏觀層面的角度來觀察它，就會認為它是波瀾不驚的，沒有任何的波動，似乎什麼都沒有。但是如果掌握了不斷向微觀層面探進的技術手段，我們最終将發現空間也具有複雜的内部結構。

作者：懷疑探索者

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