鄧海南:蘋(píng)果皮上的小蟲(chóng)——對(duì)霍金理論的再質(zhì)疑
發(fā)布時(shí)間:2020-06-02 來(lái)源: 歷史回眸 點(diǎn)擊:
大約是在十年前,史蒂芬.霍金的《時(shí)間簡(jiǎn)史》在中國(guó)出版。這本書(shū)的副標(biāo)題是:“從大爆炸到黑洞”。這個(gè)副標(biāo)題言簡(jiǎn)意賅地表明了本書(shū)作者要告訴讀者的主要意思:他所探明了的宇宙的歷史——我們所知的宇宙起始于一百五十億年前的一次大爆炸,而將終結(jié)于一百五十億年或者更長(zhǎng)時(shí)間之后的一次大坍縮,最終變成一個(gè)黑洞。而爆炸之前和坍縮之后,是一切自然規(guī)律都完全失效的奇點(diǎn)。在奇點(diǎn)之外,不再存在任何東西,包括時(shí)間。
其實(shí)這本書(shū)的賣(mài)點(diǎn)、和這個(gè)理論的支點(diǎn),都是一個(gè)點(diǎn):奇點(diǎn)!
奇點(diǎn),在漢語(yǔ)里可以理解為奇怪的點(diǎn),奇妙的點(diǎn),奇特的點(diǎn),當(dāng)然也可以理解為荒誕的點(diǎn)。對(duì)于這個(gè)宇宙理論,崇拜者固然可以把它奉為金科玉律,因?yàn)榛艚鹗钱?dāng)今世界上在這方面最具權(quán)威的科學(xué)家;
但懷疑者依然可以對(duì)它表示質(zhì)疑,我就是這樣的一個(gè)質(zhì)疑者。
當(dāng)年在認(rèn)真閱讀和思考了這本奇書(shū)之后,我曾寫(xiě)過(guò)一篇質(zhì)疑的文章,名為《永恒的問(wèn)題是無(wú)解的》。我的觀(guān)點(diǎn)是:宇宙有一個(gè)開(kāi)端,還是沒(méi)有一個(gè)開(kāi)端,這不是人能夠探明或者解開(kāi)問(wèn)題。道理很簡(jiǎn)單:人是有限的存在,而宇宙是無(wú)限的存在。有限的存在不可能探觸到無(wú)限存在的邊緣。或者說(shuō),無(wú)限本身沒(méi)有邊緣。
除了少數(shù)幾個(gè)朋友讀過(guò)以外,這篇文章就一直保存在我的電腦里。就連讀過(guò)的幾位朋友,也沒(méi)有對(duì)它表示特別的興趣,大概宇宙的起源和終結(jié)與現(xiàn)在人們面臨的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題相距太遠(yuǎn)。這也就是連我自己也感到這樣的文章沒(méi)有合適的發(fā)表場(chǎng)所的原因:探討的是科學(xué)問(wèn)題,作者卻不是科學(xué)家;
若說(shuō)是科普作品,問(wèn)題又過(guò)于深?yuàn)W。文學(xué)科學(xué)兩不靠,使我這篇認(rèn)真寫(xiě)就的文章處在了一個(gè)尷尬的境地。
這也就是這篇先寫(xiě)成的文章將成為我正在寫(xiě)的這篇文章的附件的原因——如果我現(xiàn)在的這篇文章有幸能夠發(fā)表的話(huà)。
言歸正傳,還是來(lái)談霍金的理論。這次我質(zhì)疑的對(duì)相,是霍金在香港演講稿《宇宙的起源》。這篇演講,和我讀到的他十年前的《時(shí)間簡(jiǎn)史》相比,立論依舊,即:時(shí)間和空間是一個(gè)共生體,它不能單獨(dú)存在于空間之外。談?wù)撚钪骈_(kāi)端之前的時(shí)間是毫無(wú)意義的。(黑體字是霍金的原文,下同)
但是和先前有了一些稍許不同的表述:這有點(diǎn)兒像去尋找比南極還南的一點(diǎn)沒(méi)有意義一樣,它是沒(méi)有定義的。
在《時(shí)間簡(jiǎn)史》中,霍金對(duì)于宇宙膨脹的理論,是用汽球來(lái)打比方的。在這次的演講中,他改用了地球來(lái)打比方:
有點(diǎn)像當(dāng)人們認(rèn)為世界是平坦的,詢(xún)問(wèn)在世界的邊緣會(huì)發(fā)生什么一樣。世界是一塊平板嗎?海洋從它邊緣上傾瀉下去嗎?我已經(jīng)用實(shí)驗(yàn)對(duì)此驗(yàn)證過(guò)。我環(huán)球旅行過(guò),我并沒(méi)有掉下去。
正如大家知道的,當(dāng)人們意識(shí)到世界不是一塊平板,而是一個(gè)彎曲的面時(shí),在宇宙的邊緣發(fā)生什么的問(wèn)題就被解決了。然而,時(shí)間似乎不同。它顯得和空間相分離。像是一個(gè)鐵軌模型。如果它有一個(gè)開(kāi)端,就必須有人去啟動(dòng)火車(chē)運(yùn)行。
愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論將時(shí)間和空間統(tǒng)一成時(shí)空。但是時(shí)間仍然和空間不同,它正像一個(gè)通道,要么有開(kāi)端和終結(jié),要么無(wú)限地伸展出去。然而,詹姆.哈特爾和我意識(shí)到,當(dāng)廣義相對(duì)論和量子論相結(jié)合時(shí),在極端情形下,時(shí)間可以像空間中另一方向那樣行為。這意味著,和我們擺脫世界邊緣的方法類(lèi)似,可以擺脫時(shí)間具有開(kāi)端的問(wèn)題。
假定宇宙的開(kāi)端正如地球的南極,其緯度取時(shí)間的角色。宇宙就在南極作為一個(gè)起始點(diǎn)。隨著往北運(yùn)動(dòng),代表宇宙尺度的常緯度的圓就膨脹。詰問(wèn)在宇宙開(kāi)端之前發(fā)生了什么是沒(méi)有意義的問(wèn)題。因?yàn)樵谀蠘O的南邊沒(méi)有任何東西。
這是一個(gè)精彩的比喻,把時(shí)間比喻為方向。這個(gè)比喻成功地打斷了人們關(guān)于大爆炸之前是否還有時(shí)間的詰問(wèn)。但是并不能徹底地取消這樣的詰問(wèn),因?yàn)槿祟?lèi)追根尋底的沖動(dòng)是如此頑強(qiáng)。如果人類(lèi)只是生存于地球表面的二維生物,我想有這個(gè)比喻就可以徹底解決問(wèn)了。因?yàn)檫@種二維生物沿著地球表面一直向南,當(dāng)他們到達(dá)南極點(diǎn)時(shí),也就到達(dá)了時(shí)間的起始點(diǎn)。南極點(diǎn)以外確實(shí)沒(méi)有南了。但是南北方向只是地球表面上的概念。人畢竟不是二維生物,因此他知道:南極點(diǎn)以外確實(shí)不再有南了,但是依然還有空間存在。而且這空間遠(yuǎn)大于地球表面。
那么在霍金指給我們的那個(gè)時(shí)間的“南極點(diǎn)”、那個(gè)宇宙大爆炸的起點(diǎn)、那個(gè)一切規(guī)律全都失效的奇點(diǎn)之外,就真的一無(wú)所有了嗎?
對(duì)此我也想打一個(gè)比方。霍金已經(jīng)用過(guò)了地球,我用蘋(píng)果。
蘋(píng)果和地球都是圓的,存在著可比性。
試想人類(lèi)是一種生存于一只蘋(píng)果表面的極小的二維小蟲(chóng)。而這蘋(píng)果的表面就是我們可以觀(guān)察到的整個(gè)宇宙。請(qǐng)注意,這種小蟲(chóng)僅寄生于蘋(píng)果皮上,它的二維性質(zhì)決定了它即不能進(jìn)入蘋(píng)果表皮下的果肉乃至深入到果核,也不能使它飛離蘋(píng)果表面進(jìn)入第三維空間。還有一個(gè)很重要的前提是:這種智慧小蟲(chóng)誕生于蘋(píng)果產(chǎn)生之后,也將滅絕于蘋(píng)果毀滅之前。從生命給它的限制來(lái)說(shuō),它即不可能親眼目睹蘋(píng)果的誕生,也不可能看到蘋(píng)果腐爛坍縮的末日。但是這些小蟲(chóng)中有一只格外智慧的小蟲(chóng),就好像是人類(lèi)中的霍金。這只小蟲(chóng)通過(guò)觀(guān)測(cè)得知,蘋(píng)果皮表面顆粒之間的距離是在不斷增大著,由此它得出一個(gè)結(jié)論:蘋(píng)果是在膨脹著!
如果蘋(píng)果皮上的點(diǎn)正在分開(kāi)運(yùn)動(dòng),那么,它們?cè)谶^(guò)去一定更加靠近。如果它們過(guò)去的速度一直不變,則大約在一百五十億年之前(以小蟲(chóng)的生命計(jì)),所有這些點(diǎn)應(yīng)該一個(gè)落在另一個(gè)上,這個(gè)時(shí)刻是蘋(píng)果的開(kāi)端嗎?
于是這只小蟲(chóng)便對(duì)蘋(píng)果的演化歷史做了這樣一番精彩的推斷:
蘋(píng)果誕生于小蟲(chóng)紀(jì)年一百五十億之前的一次開(kāi)花(即大爆炸)。開(kāi)花后的宇宙物質(zhì),凝聚于一點(diǎn),開(kāi)始了膨脹,膨脹成了小蟲(chóng)們現(xiàn)在感知到的這個(gè)蘋(píng)果表面。這是由膨脹反推得到的結(jié)論。由此正推:如果蘋(píng)果皮不能夠無(wú)限止地膨脹,那么到了一個(gè)它無(wú)法承受的點(diǎn),就必然造成大坍縮,這也就是蘋(píng)果世界的末日和終止。
那只聰明的小蟲(chóng),把這一時(shí)刻稱(chēng)之為黑洞。
小蟲(chóng)告訴其他的小蟲(chóng):對(duì)于蘋(píng)果來(lái)說(shuō),時(shí)間和空間有著共同的起源,都源自最初的蘋(píng)果開(kāi)花。你們硬要追尋蘋(píng)果開(kāi)花之前有無(wú)時(shí)間是毫無(wú)意義的;
你們硬要追尋蘋(píng)果腐爛后有無(wú)時(shí)間也是毫無(wú)意義的。因?yàn)槲覀兊挠钪婢褪翘O(píng)果,除此以外,別無(wú)宇宙。
但是這只小蟲(chóng)并不知道在它們的二維世界之外還有人類(lèi),而此刻人類(lèi)正在它們的維度之外看著它們。正如上帝在人類(lèi)的維度之外看著我們。
以蘋(píng)果的范圍立論,聰明小蟲(chóng)的立論無(wú)比正確。但問(wèn)題是:小蟲(chóng)們用它們的哈勃望遠(yuǎn)鏡探測(cè)到的那張?zhí)O果皮就是全部宇宙嗎?
再智慧的小蟲(chóng)也有它的局限。小蟲(chóng)不知道,在蘋(píng)果的外面還有蘋(píng)果。如果它們的智慧能夠突破二維生物的局限,它們就會(huì)發(fā)現(xiàn),有長(zhǎng)在同一樹(shù)枝上的蘋(píng)果,還有長(zhǎng)在不同樹(shù)枝上的蘋(píng)果,更有長(zhǎng)在不同蘋(píng)果樹(shù)上的蘋(píng)果。它們可以把同一根枝上的蘋(píng)果叫做星系,可以把同一棵樹(shù)上的蘋(píng)果叫做星云,把蘋(píng)果樹(shù)以外的蘋(píng)果樹(shù)叫做河外星系,把整個(gè)蘋(píng)果園稱(chēng)為宇宙。但是即便如此,它們便能窮盡宇宙了嗎?蘋(píng)果園之外是更大的宇宙。
同樣,如果它們向內(nèi)探究,就會(huì)發(fā)現(xiàn)蘋(píng)果皮下是厚厚的果肉,而果肉內(nèi)部是密實(shí)的果核,果核中包裹著蘋(píng)果的種籽,而每一粒蘋(píng)果種籽都可能發(fā)育成一棵蘋(píng)果樹(shù),到果樹(shù)成熟的春天,僅一棵蘋(píng)果樹(shù)上就會(huì)有億萬(wàn)朵花開(kāi)。
如果小蟲(chóng)們能夠知道這一切,它們還會(huì)津津樂(lè)道于僅僅在蘋(píng)果皮上才能夠成立的宇宙生成理論么?
但是霍金仍在驕傲地宣布:
在過(guò)去的百年間,我們?cè)谟钪鎸W(xué)中取得了驚人的進(jìn)步。廣義相對(duì)論和宇宙膨脹的發(fā)現(xiàn),粉碎了永遠(yuǎn)存在并將永遠(yuǎn)繼續(xù)存在的宇宙的古老圖像。取而代之,廣義相對(duì)論預(yù)言,宇宙和時(shí)間本身都在大爆炸處起始。它還預(yù)言時(shí)間在黑洞里終結(jié)。宇宙微波背景的發(fā)現(xiàn),以及黑洞的觀(guān)測(cè),支持這些結(jié)論。這是我們的宇宙圖像和實(shí)在本身的一個(gè)深刻的改變。
好在霍金還沒(méi)有自大到認(rèn)為已經(jīng)解決了這個(gè)個(gè)問(wèn)題,他只說(shuō):我們正接近回答這古老的問(wèn)題:我們?yōu)楹卧诖?我們從何而?lái)?
在霍金的演講中,我注意到了這樣一段話(huà),我認(rèn)為是至關(guān)重要的:
雖然彭羅斯和我自己的奇性定理預(yù)言,宇宙有一個(gè)開(kāi)端,這些定理并沒(méi)有告訴宇宙如何起始。廣義相對(duì)論方程在奇點(diǎn)處崩潰了。這樣,愛(ài)因斯坦理論不能預(yù)言宇宙如何起始,它只能預(yù)言一旦起始后如何演化。人們對(duì)彭羅斯和我的結(jié)果可有兩種態(tài)度。一種是上帝由于我們不能理解的原因,選擇宇宙的啟始方式。這是約翰.保羅教皇的觀(guān)點(diǎn)。在梵帝岡的一次宇宙論會(huì)議上,這位教皇告訴代表們,在宇宙起始之后,研究它是可以的。但是他們不應(yīng)該探究起始的本身,因?yàn)檫@是創(chuàng)生的時(shí)刻,這是上帝的事體。
保羅教皇對(duì)宇宙的知識(shí)肯定比不過(guò)霍金,但我認(rèn)為他的看法更為智慧也更可取,這就是:
人應(yīng)該對(duì)上帝或者自然持有一種敬畏的態(tài)度。
附:鄧海南:永恒的問(wèn)題是無(wú)解的——對(duì)霍金理論的質(zhì)疑
我時(shí)常會(huì)想起初次面對(duì)高更那幅畫(huà)時(shí)所受到的震撼。震撼我的不是那畫(huà)面,而是那題目:“我們從哪里來(lái)?我們是誰(shuí)?我們到哪里去?”
這是一個(gè)關(guān)于存在和永恒的問(wèn)題。其實(shí)在這個(gè)問(wèn)題之外還有一個(gè)包裹著它的問(wèn)題:我們生存其中的這個(gè)宇宙是怎么回事?時(shí)間有無(wú)開(kāi)始和終結(jié)?基本粒子是否無(wú)限可分?外層空間是否無(wú)限廣大?有一種東西在誘惑人去搞清楚這些問(wèn)題;
同時(shí)有無(wú)數(shù)障礙在使人永遠(yuǎn)也搞不清這些問(wèn)題。
不巨不細(xì),不長(zhǎng)不短,半神半獸,半明半白,這就是人在宇宙中的境況。
當(dāng)許多有關(guān)生存的具體問(wèn)題紛至沓來(lái)時(shí),那個(gè)有關(guān)根本存在的大問(wèn)題常會(huì)被從腦中擠開(kāi),但它并沒(méi)有離我而去,而是潛伏在腦中一隅,每有機(jī)會(huì),便要跳出來(lái)活動(dòng)一番。這次引得它出來(lái)活動(dòng)的,是史蒂夫.霍金所著的《時(shí)間簡(jiǎn)史》。他用科學(xué)家們的研究成果,為我們描述了人類(lèi)目前所能理解的宇宙圖景。在閱讀過(guò)程中,我嘆服科學(xué)家們?yōu)榻膺@道大題目所做出的精彩思維;
但在思考了一番之后,卻又不能十分信服地接受科學(xué)家們展示給我們的題解。
在此書(shū)的結(jié)論一章中霍金寫(xiě)道:迄今,大部分科學(xué)家太忙于發(fā)展描述宇宙為何物的理論,以至于沒(méi)有功夫去過(guò)問(wèn)為什么的問(wèn)題。另一方面,以尋根究底為己任的哲學(xué)家們不能跟得上科學(xué)理論的進(jìn)步。在19和20世紀(jì),科學(xué)變得對(duì)哲學(xué)家,或除少數(shù)專(zhuān)家以外的任何人而言,過(guò)于技術(shù)化和數(shù)學(xué)化了。哲學(xué)家如此地縮小他們質(zhì)疑的范圍,以至于連維特根斯坦——這位本世紀(jì)最著名的哲學(xué)家都說(shuō)道:“哲學(xué)僅余下來(lái)的任務(wù)是語(yǔ)言分析!边@是從亞里士多德到康德以來(lái)哲學(xué)的偉大傳統(tǒng)的何等的墮落!
讀到這里,我的感覺(jué)是,似乎哲學(xué)已無(wú)可奈何地從這一領(lǐng)域中撤退,余下的問(wèn)題只能由數(shù)學(xué)來(lái)但當(dāng)。但是,哲學(xué)真的自認(rèn)為無(wú)能為力,或者在數(shù)學(xué)家看來(lái)是無(wú)能為力,只能聽(tīng)?wèi){數(shù)學(xué)家如是說(shuō)了嗎?那么,不懂或不太懂高深數(shù)學(xué)的普通人還能否思考宇宙的問(wèn)題呢?宇宙是否只能用數(shù)字而不能用語(yǔ)言來(lái)思考了呢?宇宙的問(wèn)題到底是一個(gè)數(shù)學(xué)問(wèn)題還是一個(gè)哲學(xué)問(wèn)題,或者兩者兼而有之?數(shù)學(xué)確實(shí)是人類(lèi)認(rèn)識(shí)宇宙的最重要的工具,但只用數(shù)學(xué)來(lái)解釋宇宙之迷恐怕還是不夠的。懂?dāng)?shù)學(xué)的天文學(xué)家們所從事的工作是令人敬佩并使人思路為之一開(kāi)的,但他們所提供的宇宙模型,仍然要受到哲學(xué)的質(zhì)疑。
理論科學(xué)的終極目的在于提供一個(gè)簡(jiǎn)單的理論去描述整個(gè)宇宙。但從哲學(xué)的觀(guān)點(diǎn)去看,科學(xué)可以接近,卻永遠(yuǎn)也達(dá)不到這個(gè)終極目的。這是一個(gè)二律背反。人的存在就是這個(gè)悖論本身;艚鸬目释臀覀兤胀ㄈ说目释鋵(shí)是一樣的,只是更強(qiáng)烈:我們?yōu)楹卧诖?我們從何而?lái)?人類(lèi)求知的最深切的意愿使他們渴求理解世界的根本秩序,對(duì)我們生存其中的宇宙做完整的描述。但是他也認(rèn)識(shí)到:在尋求這樣完整統(tǒng)一理論中有一個(gè)基本的矛盾。假定我們是有理性的生物,既可以隨意自由地觀(guān)測(cè)宇宙,又可以從觀(guān)察中得出邏輯推論。在這樣的方案里可以合理地假設(shè),我們可以越來(lái)越接近找到制約我們的宇宙定律。然而,如果真有一套完整的統(tǒng)一理論,則它也將決定我們的行動(dòng)。這樣,理論本身將決定了我們對(duì)之探索的結(jié)果!那么為什么它必須確定我們從證據(jù)得到正確的結(jié)論?它不也同樣可以確定我們引出錯(cuò)誤的結(jié)論嗎?或者根本沒(méi)結(jié)論?
上帝是否存在?即便真的存在,他也不說(shuō)話(huà)。
沒(méi)有別的東西可以給人類(lèi)批改答卷。
在探討宇宙這個(gè)包容一切問(wèn)題的根本問(wèn)題時(shí),人們不斷地面對(duì)難解的悖論?档略缇椭赋鲫P(guān)于時(shí)間是否有開(kāi)端、空間是否有極限的問(wèn)題是一個(gè)純粹理性的二律背反,因?yàn)檎磧煞矫娑加型瑯恿钊诵欧恼摀?jù)。他對(duì)正命題的論證是:如果宇宙沒(méi)有一個(gè)開(kāi)端,則任何事件之前必有無(wú)限的時(shí)間。他認(rèn)為這是荒謬的。他對(duì)反命題的論證是:如果宇宙有一開(kāi)端,在它之前必有無(wú)限的時(shí)間,為何宇宙必須在某一特定的時(shí)刻開(kāi)始呢?
但是現(xiàn)在,斯蒂芬;艚鸶嬖V我們:在宇宙開(kāi)端之前,時(shí)間概念是沒(méi)有意義的。時(shí)間是上帝所創(chuàng)造的宇宙的一個(gè)性質(zhì),(點(diǎn)擊此處閱讀下一頁(yè))
在宇宙開(kāi)端之前不存在。
這的確是一個(gè)創(chuàng)造性的思維,F(xiàn)代天文學(xué)對(duì)宇宙的描述,就是建立在這個(gè)思維之上。!
用汽球打比方
1929年,埃德溫。哈勃做出了一個(gè)具有里程碑意義的觀(guān)測(cè):不管你往哪個(gè)方向看,遠(yuǎn)處的星系正在急速遠(yuǎn)離我們而去。換言之:宇宙正在膨脹。這意味著,在早先星體相互之間更加接近。照此推論,在大約100億至200億年之前的某一時(shí)刻,它們剛好在同一地方;艚鹫J(rèn)為,這個(gè)發(fā)現(xiàn)終將宇宙的開(kāi)端問(wèn)題帶進(jìn)了科學(xué)的王國(guó)。哈勃的發(fā)現(xiàn)暗示存在著一個(gè)叫做大爆炸的時(shí)刻,當(dāng)時(shí)宇宙的尺度無(wú)窮小,而且無(wú)限緊密。在這種條件下,所有科學(xué)定律并因此所有預(yù)見(jiàn)將來(lái)的能力都失效了。在此之前時(shí)間沒(méi)有定義。在這個(gè)意義上說(shuō),時(shí)間在大爆炸的時(shí)刻有一個(gè)開(kāi)端?茖W(xué)家強(qiáng)調(diào)的是:這個(gè)時(shí)間的開(kāi)端和早先考慮的非常不同。在一個(gè)不變的宇宙中,時(shí)間的端點(diǎn)必須由宇宙之外的存在物所賦與。宇宙的開(kāi)端沒(méi)有物理的必要性。但是如果宇宙膨脹,宇宙有一個(gè)開(kāi)端就有了物理的原因,F(xiàn)代的宇宙模型也就有了一個(gè)有力的支點(diǎn)。
為了讓我們這些不懂得高深數(shù)學(xué)的普通人能夠弄懂宇宙的膨脹是怎么回事,科學(xué)家們用最為簡(jiǎn)單的汽球來(lái)打比方——“由于宇宙已經(jīng)象大爆炸模型那樣膨脹,所以這宇宙常數(shù)的排斥應(yīng)使得宇宙以不斷增加的速度膨脹,這一有效宇宙常數(shù)的排斥作用超過(guò)了物質(zhì)的引力作用。當(dāng)它們膨脹時(shí),物質(zhì)粒子越分越開(kāi),宇宙中任何不規(guī)則性都被這膨脹抹平了,正如你吹脹汽球時(shí),它上面的皺紋就被抹平了。宇宙現(xiàn)在光滑一致的狀態(tài),可以是從許多不同的非一致的初始狀態(tài)演化而來(lái)!
“為了理解黑洞是如何形成的,首先需要理解一個(gè)恒星的生命周期。起初,大量的氣體受自身的引力吸引,開(kāi)始向自身坍縮而形成恒星。當(dāng)它收縮時(shí),氣體原子的碰撞使得溫度上升。最后氣體變得如此之熱,如同一個(gè)受控氫彈爆炸,反應(yīng)中釋放出來(lái)的熱使得恒星發(fā)光。這增添的熱又使氣體的壓力升高,直到它足以平衡引力的吸引,這時(shí)氣體停止收縮。這有一點(diǎn)象汽球——內(nèi)部氣壓試圖使汽球膨脹,橡皮的張力試圖使汽球縮小,它們之間存在一個(gè)平衡!
“……所有的星系都直接相互離開(kāi)。這種情形很象一個(gè)畫(huà)上好多斑點(diǎn)的氣球被逐漸吹脹。當(dāng)氣球被吹脹時(shí),任何兩個(gè)斑點(diǎn)之間的距離加大,但是沒(méi)有一個(gè)斑點(diǎn)可以認(rèn)為是膨脹的中心。并且斑點(diǎn)離得越遠(yuǎn),則它們互相離開(kāi)得越快。任何兩個(gè)星系互相離開(kāi)的速度和它們之間的距離成正比。星系的紅移應(yīng)與離開(kāi)我們的距離成正比,這正是哈勃所發(fā)現(xiàn)的!
于是我們面對(duì)的就是一個(gè)宇宙是否等于汽球的問(wèn)題。
在第一類(lèi)模型中,宇宙膨脹后又坍縮?臻g如同地球表面那樣,彎曲后又折回自己。宇宙等于一個(gè)先吹脹后吹破的汽球。
在第二類(lèi)永遠(yuǎn)膨脹的模型中,空間以另外的方式彎曲,如同一個(gè)馬鞍面。在這種情況下空間是無(wú)限的。宇宙不等于汽球。
在第三類(lèi)模型中,宇宙以臨界速度膨脹,恰到可以避免坍縮的好處。星系的距離從零開(kāi)始,然后永遠(yuǎn)增大。速度越變?cè)铰,卻永遠(yuǎn)不會(huì)變零。在這一點(diǎn)上,宇宙約等于一個(gè)汽球,因?yàn)椴淮嬖谟肋h(yuǎn)也吹不破的汽球。
對(duì)第一類(lèi)模型的質(zhì)疑是:如果只以汽球而論,從吹膨脹的球面固然可以想見(jiàn)球體表面各點(diǎn)距離的不斷增大并最終破裂,但并不能得出汽球本來(lái)是一個(gè)無(wú)限小的點(diǎn)。它的增大是有限的,縮小也是有限的。宇宙是否也如此呢?
對(duì)第二類(lèi)模型的質(zhì)疑是:在這種情況下空間又成了無(wú)限的,它逃脫了科學(xué)家們?cè)噲D把它放在有限無(wú)邊的宇宙模型中來(lái)討論的努力。
對(duì)第三類(lèi)模型的質(zhì)疑是:星系分開(kāi)的速度越來(lái)越慢卻永不為零,慢到最后,接近于靜止,但慢與靜止的界限在哪里?如果它真的靜止了,那么討論的對(duì)象在很大程度上又回到了過(guò)去人們認(rèn)為的那個(gè)靜態(tài)的宇宙。
對(duì)于汽球這樣的比方,還有一個(gè)問(wèn)題在于:宇宙現(xiàn)在的膨脹和將來(lái)的坍縮,是用什么來(lái)做坐標(biāo)系的?很簡(jiǎn)單的道理,如果沒(méi)有其他星體做參照,我們就無(wú)法搞清地球和太陽(yáng)到底誰(shuí)繞著誰(shuí)轉(zhuǎn)。同理,如果宇宙這個(gè)大汽球是在一間沒(méi)有同時(shí)膨脹的房間里,我們可以得知它是在膨脹。但是我們知道宇宙這個(gè)概念并不只是房子里的汽球,而是房子內(nèi)外無(wú)所不包的一切,如果它不能包容一切的話(huà),它就不是宇宙。這一切都在同時(shí)膨脹卻并沒(méi)有一個(gè)外在的參照物的話(huà),我們?cè)趺粗肋@就是膨脹?如果它坍縮到無(wú)窮小的話(huà),我們又怎么知道它是在坍縮?
當(dāng)然,對(duì)這個(gè)質(zhì)疑可以這樣回答:沒(méi)有外在的參照系,卻有內(nèi)在的參照,這個(gè)參照就是人。我們?cè)谄虻膬?nèi)部或表皮上從光譜的紅移現(xiàn)象看到了宇宙的膨脹,是因?yàn)槲覀儧](méi)有隨之膨脹,準(zhǔn)確地說(shuō),是因?yàn)榕蛎浀乃俾什煌,否則就看不出它是在膨脹。這樣看來(lái),人成了宇宙的坐標(biāo)系。我們是宇宙這個(gè)汽球里(或汽球上)的一個(gè)會(huì)思考的細(xì)菌。那么,當(dāng)宇宙最終坍縮時(shí),如果人類(lèi)這個(gè)菌群還存在的話(huà),是否也因?yàn)樗俾什煌蚱渌衩氐脑虿⒉缓退煌s,當(dāng)整個(gè)宇宙都不可思議地縮小到一個(gè)幾乎沒(méi)有的點(diǎn)時(shí),而我們依然以不變的視點(diǎn)在觀(guān)察它(這應(yīng)該是從汽球的外面了),這是不是有些荒謬呢?如果這個(gè)設(shè)想是荒謬的,那么我們現(xiàn)在即使是以最先進(jìn)的儀器所觀(guān)測(cè)并推論出的結(jié)果就一定是確定無(wú)疑的嗎?為了可靠起見(jiàn),我們還能給宇宙這個(gè)大汽球找到別的參照系嗎?可是如果在宇宙之外還有一個(gè)可作對(duì)照的宇宙的話(huà),那我們的這個(gè)宇宙就不是整個(gè)宇宙而只是宇宙的一部分。如果真是這樣的話(huà),那么:一、無(wú)論膨脹或坍縮的宇宙都只是人的能力能夠達(dá)到其邊緣的那一部分宇宙(無(wú)論向內(nèi)還是向外),邊緣之外仍然是我們無(wú)從知曉的東西。
二、或者換一句話(huà)說(shuō):人類(lèi)能力的邊緣,便是宇宙的邊緣。事實(shí)上不是宇宙在膨脹或者擴(kuò)大著,而是人類(lèi)認(rèn)識(shí)和改變自然的能力在擴(kuò)大著。在此條件下,我們才看到原來(lái)那個(gè)亙古不變的宇宙變大了。在過(guò)去的天文望遠(yuǎn)鏡下是人類(lèi)視距的增加,而在哈勃射電望遠(yuǎn)鏡下則是以光譜紅移為標(biāo)志的宇宙膨脹。
黑洞?奇點(diǎn)的質(zhì)疑
科學(xué)家們給出的宇宙模型是:起始——100億至200年前——以大爆炸的方式誕生;
現(xiàn)在——正在膨脹的過(guò)程;
終結(jié)——100億或200億年之后——大坍縮,成為黑洞。
在大爆炸之前,是否是一次大坍縮?在這個(gè)宇宙大坍縮之后,是否又將是一次大爆炸?
前后都是奇點(diǎn),我們無(wú)法探索。
霍金已經(jīng)明確說(shuō)過(guò):奇點(diǎn)那一邊的東西,對(duì)我們不具意義。
那么可否換一句話(huà)說(shuō):所謂黑洞,所謂奇點(diǎn),并非無(wú)限遙無(wú)之前宇宙的誕生,也并非無(wú)限遙遠(yuǎn)之后宇宙的終結(jié)——奇點(diǎn)是人類(lèi)認(rèn)識(shí)的開(kāi)始,奇點(diǎn)也是人類(lèi)認(rèn)識(shí)的終結(jié)。雖然科學(xué)家們所逆溯出的奇點(diǎn),在人類(lèi)出現(xiàn)之前太遠(yuǎn)太遠(yuǎn);
他們所順推出的奇點(diǎn),也在人類(lèi)滅亡之后太遠(yuǎn)太遠(yuǎn)。
我們之所以認(rèn)識(shí)這個(gè)宇宙,是基于人的大腦,而不是其他任何東西。從理論上推論,在人類(lèi)出現(xiàn)之前,這個(gè)宇宙已經(jīng)存在了;
在人類(lèi)滅絕之后,這個(gè)宇宙還將存在一段時(shí)間,然后坍縮。但是即便是這個(gè)推論,也是基于人的存在。宇宙的意義,事實(shí)上也僅在于對(duì)人的認(rèn)識(shí)的意義,因?yàn)橛腥嗽诟惺芩,認(rèn)識(shí)它,思考它。人以外的其他生命不需要宇宙,它們有一部分地球就足以了。魚(yú)只感受水,獸只感受森林,鳥(niǎo)只感受大氣,它們不考慮它們生存之外的東西,只依自然的規(guī)律生存。但是人的思考,卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了他們生存所需要的星系,(很難說(shuō)這究竟是好事還是壞事)但恰恰是這種超乎于自然之上的智力,在改造并破壞著自然,在危及自身和其他物種的生存。
宇宙的無(wú)窮大,不是因?yàn)樗緛?lái)就無(wú)窮大,而是因?yàn)樗肋h(yuǎn)籠罩在人類(lèi)的智慧之外;玖W拥臒o(wú)窮小,也不是因?yàn)槲镔|(zhì)可以無(wú)限分解,而是因?yàn)槿说闹腔塾肋h(yuǎn)也無(wú)法達(dá)到事物的內(nèi)核。我們雖然智慧,但我們永遠(yuǎn)也無(wú)法弄清宇宙為何要存在?生命為何要誕生?我們這個(gè)物種的壽命也無(wú)法長(zhǎng)到足以看到宇宙的結(jié)局。從哲學(xué)的意義上來(lái)說(shuō),人的誕生,才是宇宙的誕生。那些三葉蟲(chóng)化石等等史前生命的證據(jù),不過(guò)是宇宙送給人的認(rèn)識(shí)的禮物。同理,人的終結(jié),也才是宇宙的終結(jié)。作為唯一能用理性來(lái)感受宇宙,并因此和它共生共滅的智慧生物,我們不知還能想象除此之外的何種終結(jié)。
一個(gè)沒(méi)有人在感受它的宇宙其實(shí)是不可想象的,因而是不存在的。一個(gè)被人感受完了的宇宙同樣不可想象——不能設(shè)想我們的大腦已把一切都包容在了其中,除此之外再?zèng)]有別的東西!這樣的宇宙同樣也是不存在的。這樣說(shuō),并不比奇點(diǎn)之外的宇宙是不存在的更不合理。
宇宙,時(shí)空,開(kāi)始在何處?終結(jié)在哪里?人不能不想,又不能想透一切。必須有一些東西是在人的想象力和理解力之外的!
人們總想知道無(wú)限的界限,但一旦有了界限便不再是無(wú)限。于是弄出了一個(gè)有限無(wú)邊的宇宙模型來(lái)安慰自己。但這個(gè)汽球模型無(wú)邊球面外的另一維又是什么呢?永遠(yuǎn)會(huì)有問(wèn)題,也永遠(yuǎn)會(huì)問(wèn)為什么?為什么其實(shí)只能對(duì)有限的東西發(fā)問(wèn),對(duì)于人類(lèi)認(rèn)識(shí)極限外的東西,問(wèn)為什么是沒(méi)有意義的。生而為人,再大的智慧也是一種局限,局限無(wú)法超越全部。
同為局限,科學(xué)家對(duì)宇宙的理解和普通人對(duì)宇宙的理解的距離從另一個(gè)方面看來(lái)也就成了一百步和五十步的距離。所以宇宙的始和終的問(wèn)題就不僅只是科學(xué)家們用儀器來(lái)測(cè)量的問(wèn)題,還應(yīng)該是不懂那些高深莫測(cè)的數(shù)據(jù)和算式的常人也應(yīng)該思考的哲學(xué)問(wèn)題。
對(duì)于人類(lèi)整體來(lái)說(shuō),用力所能及的智慧來(lái)管好直接關(guān)系到人類(lèi)生存環(huán)境的地球的事情似乎更為重要。以往我們沒(méi)有高科技時(shí),起碼還有哲學(xué)可以思考我們永遠(yuǎn)也思考不清的這個(gè)宇宙。而一旦被人類(lèi)智慧呼喚出來(lái)卻控制不了的那種東西毀滅了我們賴(lài)以生存的這個(gè)有限的星球,我們也就失去了整個(gè)宇宙。
至于我們?nèi)祟?lèi)認(rèn)識(shí)能力之外的東西,讓我們把它叫做黑洞也罷。
問(wèn)題最終落向何處
是否因?yàn)楹诙吹倪@一非物理的性質(zhì),使它成了當(dāng)代天文學(xué)家們最熱衷的東西了呢?
史蒂芬;艚鹫f(shuō):宇宙膨脹的發(fā)現(xiàn)是20世紀(jì)最偉大的智慧革命之一。
我以為它的革命意義在于:過(guò)去的宇宙兩端都是無(wú)邊無(wú)際的;
而現(xiàn)在宇宙的兩端都是黑洞。
從另一個(gè)意義上說(shuō),凡是我們的智慧搞不清楚的問(wèn)題,都可以放到黑洞里去。把解決不了的問(wèn)題交給奇點(diǎn)。把無(wú)比復(fù)雜的數(shù)字陣歸結(jié)為零。
奇點(diǎn)定理顯示的是,在極早期的宇宙中有過(guò)一個(gè)時(shí)期,那時(shí)的宇宙不但是如此之小,而且干脆就是零。后來(lái)如此龐大無(wú)邊的宇宙全是從無(wú)中生有的。這倒如老子的:“道生一,一生二,二生三,三生萬(wàn)物!比绻训览斫鉃榱愕脑(huà)。
霍金說(shuō):在過(guò)去的某一時(shí)刻鄰近星系之間的距離為零。在這被我們稱(chēng)為大爆炸的那一刻,宇宙的密度和空間——時(shí)間曲率都無(wú)窮大。因?yàn)閿?shù)學(xué)不能處理無(wú)窮大的數(shù),這表明廣義相對(duì)論預(yù)言,在宇宙中存在一點(diǎn),在該處理論自身失效。這正是數(shù)學(xué)中稱(chēng)為奇點(diǎn)的一個(gè)例子。事實(shí)上,我們所有的科學(xué)理論都是基于空間——時(shí)間是光滑的和幾乎平坦的基礎(chǔ)上被表述的,所以它們?cè)诳臻g——時(shí)間曲率為無(wú)窮大的大爆炸奇點(diǎn)處失效。就我們而言,發(fā)生于大爆炸之前的事件不能有后果,所以并不構(gòu)成我們宇宙的科學(xué)模型的一部分,因此,我們應(yīng)將它們從我們的模型中割除掉,宣稱(chēng)時(shí)間是從大爆炸開(kāi)始的。
用奇點(diǎn)來(lái)割除不能解決的問(wèn)題,這確是聰明的表述,也是無(wú)可奈何的辦法。
當(dāng)論及坍縮時(shí),霍金的合作者羅杰.彭羅斯這樣表述:坍縮的恒星在自己的引力作用下被陷入到一個(gè)區(qū)域之中,其表面最終縮小到零。并且由于這區(qū)域的表面縮小到零,它的體積也應(yīng)該如此。換言之,人們得到了一個(gè)奇點(diǎn)。
但是問(wèn)題在于:一顆恒星壓縮到哪怕只是一個(gè)微粒,還只是壓縮。而壓縮為零,則意味著取消。書(shū)中在論及一個(gè)黑洞時(shí)這樣描述——“這個(gè)黑洞的質(zhì)量和一座山差不多,卻被壓縮成億萬(wàn)分之一英寸即比一個(gè)原子核的尺度還!如果在地球表面上你有這樣一個(gè)黑洞,就無(wú)法阻止它透過(guò)地面落到地球的中心。它會(huì)穿過(guò)地球來(lái)回振動(dòng),直到最后停在地球的中心!
如果真是這樣,這又和沒(méi)有有什么兩樣呢?沒(méi)有秤可以稱(chēng)它,不是因?yàn)榻?jīng)不起它的重量,而是因?yàn)樗梢院翢o(wú)痕跡地穿過(guò)秤盤(pán)。即使它穿過(guò)你的大腦,你也不會(huì)有任何感覺(jué)。一個(gè)無(wú)比巨大的質(zhì)量可以存在于零之中,這就是科學(xué)家能夠想到而普通人絕對(duì)想不到的。我們不能否認(rèn)這種想法對(duì)更方便地解釋宇宙的誕生有用。
——“就在大爆炸之時(shí),宇宙體積被認(rèn)為是零,所以是無(wú)限熱。但是,輻射的溫度隨著宇宙的膨脹而降低。大爆炸后的一秒鐘,溫度降低到約為100億度。(因?yàn),?dāng)宇宙的尺度增大到二倍,它的溫度就降低到一半)”
但是,如果是無(wú)限熱,按此理怎么能算出一秒鐘后是100億度?用反推法的話(huà),那么一秒鐘前的溫度就應(yīng)是200億或1000億度(反正數(shù)字已經(jīng)是如此巨大,再加一個(gè)零也無(wú)所謂),而不是無(wú)限熱?茖W(xué),有時(shí)候也近乎于癡人說(shuō)夢(mèng)。有了黑洞、奇點(diǎn)這些東西,無(wú)窮大最終可以變成沒(méi)有;
而從零中又可以生出現(xiàn)在我們生存其中的這個(gè)宇宙。
數(shù)學(xué)家最終還是要用無(wú)(零)來(lái)解決問(wèn)題!
關(guān)于宇宙的問(wèn)題最終落到了這兩個(gè)地方:在數(shù)學(xué)上,落為零。一切從零開(kāi)始,又復(fù)歸于零。
在哲學(xué)上,落為人。人是問(wèn)題本身,也是限制本身。
一切對(duì)宇宙的思辨都是在人的前提下進(jìn)行的。所有的原理都?xì)w結(jié)于人擇原理:“我們看到的宇宙之所以是這個(gè)樣子,乃是因?yàn)槲覀兇嬖!薄盀楹斡钪媸俏覀兛吹降倪@種樣子?”回答很簡(jiǎn)單:“如果它不是這個(gè)樣子,我們就不會(huì)在這兒!”
這等于什么也沒(méi)說(shuō)。但在最終也無(wú)法搞清或無(wú)法證實(shí)是搞清了的情況下,人除此又能說(shuō)些什么?
宇宙是一只膨脹著的汽球嗎?如果是,它最外面的一層“皮”在哪里?“皮”的外面又是什么?或什么也沒(méi)有?宇宙不是這樣一只汽球嗎?那么它又是什么?或者宇宙是一只沒(méi)有皮的汽球?沒(méi)有皮,它又怎么是汽球呢?人真能搞清宇宙的問(wèn)題嗎?人真有必要搞清宇宙的問(wèn)題嗎?人搞不清宇宙的問(wèn)題就沒(méi)有必要搞了嗎?這些都是問(wèn)題。最根本的問(wèn)題在于:人是否能超越人自身?
亞里士多德認(rèn)為地球是不動(dòng)的,太陽(yáng)月亮行星都以完美的圓周軌道圍繞著它轉(zhuǎn)動(dòng)。他相信這些,是由于神秘的原因,他感到地球是宇宙的中心。托勒密據(jù)此做出了地心宇宙模型,在最外層的天球上鑲上固定的恒星。但最后一層天球之外為何物他搞不清楚。后來(lái)我們知道哥白尼比托勒密距無(wú)限近了一步。愛(ài)因斯坦又比牛頓距無(wú)限近了一步。但我們無(wú)法知道,在哥白尼和愛(ài)因斯坦和無(wú)限之間究竟還有多少距離?那個(gè)永恒的問(wèn)題依然在困擾人類(lèi)。我們是比亞里士多德看得遠(yuǎn)得多了,但我們能看盡那一層又一層之后的天球么?或許,真正的恐怖在于,宇宙真的能夠被人的智力窮極!當(dāng)我們徹底搞清了這個(gè)宇宙的一切,人類(lèi)往后還能干什么呢?這恐怕是一個(gè)和上帝何時(shí)和為什么要?jiǎng)?chuàng)造宇宙同樣重要的問(wèn)題。前一個(gè)問(wèn)題可以使人類(lèi)永遠(yuǎn)探究下去;
而后一個(gè)問(wèn)題才將真正使人處于尷尬的境地而茫然無(wú)措。
人總想觸及無(wú)限。但任何存在都是有限的。生命是有限的,所以它存在。無(wú)限即取消存在。死亡是對(duì)生命而言的,一出生結(jié)局已定。只有不出生者,才沒(méi)有結(jié)局。宇宙是否是這樣一種東西呢?不生不滅亦不言,只是存在著。讓人永遠(yuǎn)也搞不清楚。人可以獵取比現(xiàn)在更大的有限,但永遠(yuǎn)不可能觸及無(wú)限。上帝即無(wú)限。到底是上帝創(chuàng)造了世界和人,還是人意識(shí)到需要有一個(gè)上帝來(lái)創(chuàng)造世界和人,并且在人類(lèi)滅亡了之后依然為他們存在著。這是一個(gè)永恒的問(wèn)題。
永恒的問(wèn)題是無(wú)解的。
相關(guān)熱詞搜索:霍金 質(zhì)疑 蘋(píng)果 理論 鄧海南
熱點(diǎn)文章閱讀