人类世界就是程序代码 或与黑客帝国并无二致

原创 faxian  2018-04-16 17:35:42  阅读 2823 次 评论 1 条
摘要:

第一部分 创世游戏妈妈,我觉得生命就象一场游戏,人死了,你的游戏就结束了。一天,在小区里听到旁边一个看起来8、9岁的男孩,跟他妈妈说了以上这番话。这么小的孩子,对于世界就有如此深刻的理解,让人汗颜啊!小时候夏日的夜晚,在屋前晒谷坪坐着乘凉,看那繁星点缀着夜空,银河象缥缈的轻纱浮在苍穹之上,脑海里也曾朦胧地产生过这样的疑问:天上有什么?在同样的夜色下,仰望星空,古往今来不知曾有多少诗人哲人,感叹着天地的广袤与生命的卑微,感伤着人生的短暂与时间的绵长,心中思索着那个亘古的疑问:世界是什么? 

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第一部分 创世游戏

妈妈,

我觉得生命就象一场游戏,

人死了,

你的游戏就结束了。

一天,在小区里听到旁边一个看起来8、9岁的男孩,跟他妈妈说了以上这番话。这么小的孩子,对于世界就有如此深刻的理解,让人汗颜啊!

小时候夏日的夜晚,在屋前晒谷坪坐着乘凉,看那繁星点缀着夜空,银河象缥缈的轻纱浮在苍穹之上,脑海里也曾朦胧地产生过这样的疑问:天上有什么?

在同样的夜色下,仰望星空,古往今来不知曾有多少诗人哲人,感叹着天地的广袤与生命的卑微,感伤着人生的短暂与时间的绵长,心中思索着那个亘古的疑问:

世界是什么?

 

第一节 免费的午餐

我们生活着的这个世界,它是个什么东西?

相信很多人会对这样的问法感到吃惊:世界就是世界,它还能是什么呢?这种命题一看就是哲学问题,只有哲学家才会去研究,跟我们普通人能有什么关系呢?

如果这样想那就错了。世界是一个不可分割的整体,要想弄清各种自然和社会现象的成因,就必须从源头开始,先搞清楚一个问题,世界是什么?

一直以来人们对于世界的认识争议不断。

 第一个大的分歧是:世界是虚幻的,还是实在的?

佛教中有个故事。两个和尚看见一阵风吹动了高高挂起的幡,于是争论起来,一个和尚说:“是风在动!”另一个和尚说:“不是风在动,是幡在动!”六祖慧能听到了,走上前去说:“既不是风在动,也不是幡在动,是你的心在动!”这个故事表达了一种观点:眼前的一切并不真实,世界只是你心中的影像而已。

《心经》中说:“色不异空,空不异色,色即是空,空即是色”。佛经中的“色”指的不是女色,而相当于是物质的意思。古印度人认为,“地、水、火、风”是组成世界的四大基本元素,所以佛教中有“四大皆空”的说法,意思说世界是虚幻的。

17世纪西方的哲学家笛卡儿也认为,世界不是真实的存在,它只是我们心中的幻影。但他又认为,“我思故我在”,对每个人来说,自己的存在是确定无疑的,因为如果连你都不存在的话,那么你怎么还会懂得去怀疑呢?

对没有钻研过哲学或者佛学的人来说,要理解上述说法的意思,恐怕有点费劲,更别说赞同了。多数人会想,眼前的世界看得见,摸得着,怎么能说它是虚幻的呢?在诸多认为世界是实在的观点中,比较典型的是“唯物论”。这种理论认为,世界是由物质构成的真实存在。

唯物论的思想由来已久。中国古代的“五行学说”认为,世界是由“金、木、水、火、土”五种基本元素构成的,古希腊的哲学家赫拉克利特认为“火”是万物之源,世界就是一团永恒的活火。

唯物论曾一度是最流行的世界观。1620年,英国的哲学家弗兰西斯?培根提出了“质量”的概念,用它来衡量物体中所含物质的多少。18世纪法国化学家拉瓦锡在实验中证明,参与化学反应的物质,虽然在形态上发生了变化,但反应后各种物质的总质量不变。从此“质量守恒定律”开始流行,它认为世间万物的总质量是恒定的,既不能增加,也不会减少。

由此人们想,既然物质的总量是恒定的,永远不会少掉,那么它就应该永远都存在,所以“质量守恒定律”又被称为“物质不灭定律”。有了这一定律的支持,唯物论被越来越多人接受,直到19世纪在学术界占据了统治地位。

然而进入20世纪之后,唯物论遭遇到了严重的挑战,它的重要基石“质量守恒定律”被推翻了。人们发现,这个定律虽然适用于化学反应,但并不是世界的普遍规律。爱因斯坦的相对论表明,物体的质量不是恒定的,高速运动的物体质量会明显增加。在粒子加速器中,电子和质子在速度提高到十分接近光速时,其质量甚至会增加几十倍。

这还不算什么,速度增加时质量跟着增加,不过是现有的物质增加了质量而已,并没有变出新的东西来。更让人吃惊的是,事实证明我们真的可以变出东西来,在实验室让2个质子以极快的速度相互碰撞,得到的不是一堆碎片,而是3个质子、1个反中子和若干个π介子,这些粒子的总质量会大于碰撞前质子的质量。就象魔术师把2个苹果放进空空的箱子里,用力摇晃了一阵之后打开箱盖,从里面拿出3个苹果、1个香蕉,还有一堆樱桃——东西确实变多了。

爱因斯坦的质能方程对此可以作出解释,它表明在一定的条件下,物质和能量之间可以相互转化。原来看得见的物质,和看不见的能量竟然是同一种东西的不同形态。简单地说,能量是无形的物质,而物质是浓缩的能量。就像冰是固态的水,而水蒸汽是气态的水,它们形态迥异,但本质上完全一样,都是水。

后来人们又发现了一个问题,有些粒子只有能量,没有质量,比如说“光子”。这从质量的定义来看是不可思议的。质量是物质多少的量度,从逻辑上看,没有质量就意味着没有物质。世间怎么可能会存在没有质量的粒子呢?

在此之前,人们很清楚物质指的是什么——它是实在之物,可以用质量的大小来衡量它的多少。但现在对于什么是物质,变得难以确定了。在科学上,物质的定义成了一本糊涂帐,除了原先的实体性物质,又多了能量性的场物质,有人还把意识产生的东西,也纳入物质的范畴,叫做“抽象物质”。近年来暗物质、暗能量的发现更是雪上加霜,把局面搅得更加混乱。在哲学上,物质概念被定义成“不依赖于意识的客观存在”。按照这种说法,时间、空间、自然规律、意识、人类社会、历史事件,都是客观存在的,就都成了物质。物质已经失去了自己的内涵,变成了“存在”的代名词,实在难以想象,这样的概念还有什么意义?

连物质是什么都搞不清楚了,我们还凭什么认定世界是唯物的?

直观感受让我们相信世界是实在的,唯物论曾使我们更加坚定了这一信念。但现在唯物论出大问题了,世界到底是虚幻还是实在的,还真说不定呢!

 第二个大的分歧是:世界是永恒的,还是暂时的?

佛教的世界观认为,有很多的世界,它们有生有灭,只是暂时的存在。它们都要经历“成、住、坏、空”四个阶段,也叫做四个中劫,四个阶段合起来是一个大劫,就是每个世界一生一灭的过程。

唯物论者倾向于相信世界是无限的、永恒的。唯物论认为物质是世界的本原,但它没办法合理地解释,作为世界本原的物质它自己是怎么来的。所以唯物论者希望看到的结果,是我们生活在一个无边无际、无始无终的宇宙中,这样就不需要回答物质如何起源的问题了。

这是两种截然相反的观点,哪个更符合事实呢?现在看来,诞生于公元前6世纪的佛教,其世界观相比流行于19世纪的唯物论来说,似乎要更高明一些,宇宙大爆炸理论证实了这一点。

1666年,牛顿发现白光在通过三角形棱镜时,能分解成彩虹一样的多种颜色,这叫“光谱”。后来人们将望远镜聚焦在一个单独的恒星或星系上,观察从那里射来的光线的光谱。根据多普勒效应,通过分析这些光谱,可以确定这些星体相对于我们是静止的还是运动的,是在朝着我们而来,还是在离我们而去。假如它们在离去,那么我们接收到的光,波长将较长,光谱会向红端移动,这叫“红移”;反之则会向蓝端移动,叫“蓝移”。

20世纪20年代,当人们在观察那些遥远星系时,原本预料会发现同样多的红移和蓝移光谱,因为那时以为星系是随机运动的。然而事实出人意料,星系几乎都表现出红移来,它们都在离我们而去,而且离得越远的星系,离开我们的速度越快。

在观测结果的基础上,人们想到了这样一种可能——宇宙不仅是有限的,而且正处在不断的膨胀之中。这一想法颠覆了之前对于宇宙的认识,人们以前或者认为宇宙是无限的,或者虽然认为宇宙是有限的,但却从来没有想到过它会膨胀。

对这一现象进行更加深入的研究时,人们产生了一个更不可思议的想法:如果宇宙一直都处在膨胀之中,那么把这个过程倒过来看,岂不是说宇宙在最初的时候,是从一个无限小的点开始的吗?宇宙大爆炸理论就这样诞生了。

大爆炸理论认为,很久以前我们的宇宙诞生于一次大爆炸,之后始终保持着膨胀的趋势,就象一个从那时一直被吹到现在的气球。这一理论令人匪夷所思,当时没什么人相信,包括爱因斯坦。然而有证据表明它是正确的。大爆炸理论预言,宇宙诞生时大爆炸的余波,至今仍应在宇宙中回荡。结果1964年美国天文学家彭齐亚斯和威尔逊,在偶然中发现了宇宙背景微波幅射,证实了这一说法。这个发现为大爆炸理论提供了强有力的支持。

后来越来越多的证据支持了大爆炸理论,宇宙学家们不得不面对现实,逐渐接受了这个奇怪的观点。这一理论表明,宇宙大约诞生于137亿年前,世界有起始,极可能也有终结,并不是永恒的存在。不可思议的是,佛陀似乎早已清楚了这一点。

 第三个大的分歧是:世界的生成需要原材料吗?还是完全在虚无中诞生?

唯物论认为,物质是世界的本原。“本原”的意思是“最初的来源”,可以简单地把它理解为“最基础的原材料”。在我们的生活经验中,不管制造什么东西,都需要有原材料。生产面包要有面粉做原材料,生产水泥要有石灰石做原材料,没有原材料就不可能造出东西来。这种观念在我们脑子里根深蒂固,以至于在神话小说《西游记》中,连孙悟空要变出一群猴子,也要先拨根毫毛来作原材料。唯物论认为世界的生成也不例外,物质就是构成世界的基础材料。

老子在《道德经》中发表的观点全然不同。他认为世界的诞生是一个无中生有的过程,不需要任何原材料。书中这样写道:“无,名天地之始;有,名万物之母”、“天下万物生于有,有生于无”。

最初的宇宙大爆炸理论,认为大爆炸始于“奇点”,这是一个体积无限小、密度无限大的点。这样的想法实际上是认为,在奇点处是有物质的,只不过被无限压缩了,它并没有脱出唯物论“物质本原说”的范畴。

后来美国物理学家艾伦?古斯提出了“暴涨理论”,并得到了广泛认可。这一理论认为,包括时间、空间、物质在内的整个世界,都是从大爆炸开始的。在大爆炸之前,什么东西都不存在。这意味着,世界完全是在虚无中诞生的,“宇宙就是一份免费的午餐”。这是一个无中生有的过程,不需要物质作原材料,也不可能用物质来作原材料,因为在世界生成之前,物质根本就不存在。

唯物论看来又一次输给了两千多年前的古老哲学。

时至今日,大爆炸理论已经成为了多数宇宙学家们的共识,但人们对于世界成因的疑惑却丝毫没有减少。大爆炸理论本身存在一系列难以回答的问题:宇宙为什么能从虚无中诞生?宇宙是有限的,在它之外有什么东西?宇宙是137亿年前诞生的,在这之前发生了什么?

大爆炸理论自己不可能解决这些问题。要做出令人满意的回答,需要从哲学中汲取智慧,从科学中寻找证据,拿到一把关键的钥匙,打开一扇神秘之门,发现隐藏在世界背后的真相。

那把神奇的钥匙,就在这张帖子里等着你去发现呢!

 

第二节 宗教与科学(上)

以上三个分歧更多属于哲学范畴,感兴趣的人并不多。第四个大的分歧是:世界是被创造的,还是自然生成的?

这个问题非常重要,它关系到每个人的人生和命运,关系到每个人的信仰和精神寄托,因而受到广泛关注。

对这个问题的不同回答,成为宗教和科学这两大思想体系的分水岭。两大体系内部虽然有不同的声音,但总体上来说,宗教认为有神存在,世界是神创造的,由神在控制着;而科学认为没有神,世界是自然生成的,控制世界的是自然法则。

 两种观点谁更正确?目前在思想界占据上风的是科学,美国的宪法禁止学校向学生教授“神创论”,中国虽然法律没有明文规定,但实际采用的教材中也在弘扬科学,批判宗教思想。在这样的背景下,多数现代人还是支持无神论,相信世界是自然生成的。

宗教起源于人类对未知世界的好奇和恐惧。自从人类懂得思考以来,就不再满足于被动地对感官刺激作出反应,而试图主动去理解这个世界。原始人在天灾和疾病面前毫无抗拒之力,因而对自然心存敬畏。在无法更好地解释自然现象的情况下,只能把一切都归结于超自然的神灵,认为好日子是神灵的恩赐,而灾难是惹火了神灵降下的惩罚。

后来人们进一步放飞思绪,开始探究世界的成因,创世神话在各民族流传起来。在古希腊神话中,世界开始于凯奥斯,这是一种混沌状态,虚空中产生了大地之神盖娅、黑暗之神厄勒布等原始神,在一大群神灵诞生的同时,世界创生了。《圣经》中的创世神是耶和华,他用七天的时间创造了世界和人类。

在人类文明发展的绝大部分时间里,神灵信仰主宰了人们对于世界的理解,到了欧洲的中世纪,教会不仅控制了人们的思想,还一度掌握了国家,神权由此达到了顶峰,但随后开始走下坡路。

宗教有一个致命的弱点,它往往声称自己的教义是神谕,因而是绝对正确的,容不得丝毫的怀疑和更改。这很要命,人们对于世界的认识是一个循序渐进的过程,早期传教者基于见识水平所限,对于世界的描述很难经得起时间的检验。随着时间的流逝,一些原先的教义跟不上时代的发展,在后来看就显得十分可笑。历时越久,人们对于世界的认识越深入,对于宗教的怀疑就越深。

早在公元前6世纪,希腊的色诺芬尼就开始质疑神灵的真实性。他指出神完全是人们按照自己的形象塑造出来的,所以埃塞俄比亚的神是扁鼻子的黑人,而色雷斯的神却红头发蓝眼睛。奥古斯丁、托马斯?阿奎那等一大批的神学家,曾尝试完善基督教的教义,希望让它能在理性方面站得住脚,但他们的努力在科学新发现面前付之东流。哥白尼的日心说让人们对教会的理论体系产生了怀疑,而达尔文的进化论表明人类是由古猿进化而来的,打破了基督教“上帝造人”的说法,这对于信仰上帝的人们来说无疑是个致命的打击。

从那以后,神灵的光环日渐衰退,科学成为了人们认识世界的主要工具,专家代替主教掌握了世界的解释权。科学相信,是自然法则而不是神灵在主宰着这个世界,而科学家们的工作,就是分门别类地通过观察和实验,发现世界运行的规律性。

科学技术在应用方面取得的巨大成功,进一步摧毁了人们的宗教信念,宗教势力的思想阵地日渐萎缩,只能困守一隅,没有反击之力。但科学虽然占尽优势,却始终无法取得彻底的胜利,完全终结人们的宗教信仰。这反映出科学自身也存在问题,并非完美无瑕,能够完全让人信服。

 

第二节 宗教与科学(下)

话题从生命科学的领域开始说起吧。科学界有一个很有趣的现象,生物学家们似乎站在了与宗教战斗的第一线,他们比其它任何学科的学者更加坚持唯物论。与此相对应的,是在对美国科学院院士的调查中,不信神的生物学家比重高达94.5%,居于各学科之首。而让人意外的是,物理学正走在与生物学背道而驰的路上,19世纪时物理学家们曾普遍倾向于相信唯物论,20世纪以后却越来越肯定精神在物理事件中的作用。心理学家哈罗德?莫洛维茨对此有一个精彩的点评:“双方就像两列逆向飞驰火车上的乘客,彼此都没有注意到对面车上正在发生什么”。

生物学家们的态度与进化论的巨大影响力有关,当年正是它向教会掷出了致命的一枪。达尔文原本只想做个虔诚的牧师,但在环球考察时的所见所思,让他“逐渐不再相信基督是神的化身,以致最后完全不信神了”。他旗帜鲜明地抨击神的权威,在《物种起源》绪论的首页就断言:“物种不是被上帝分别创造出来的,而是跟变种一样,由其他物种演化而来”。

进化论的观点是:生物普遍具有变异性,许多变异是可以遗传的;生物的种群内部和种群之间存在生存竞争,竞争能够保存有利的变异,淘汰有害的变异,这是“适者生存,不适者淘汰”的自然选择过程;自然选择的结果导致了生物的进化,地球上的现有生物,都是按照这一机制由共同的祖先逐渐进化而来的。

进化论作为科学理论的几大支柱之一,影响深远。科学界坚持世界是自然生成的,其实并无确凿的证据,完全沿用的是进化论的逻辑。

自从在初中生物课堂上听老师教授进化论以来,许多年我没有怀疑过。然而随着生活经历的增加,尤其是近几年《自然之谜》之类的电视节目看多了,心中的疑虑却越来越深。很难相信,如此纷繁复杂而又秩序井然的生态系统,如此精致巧妙而又浑然一体的生物结构,竟然只是一系列偶然叠加的结果?

进化论完全违背了最基本的生活常识。在日常生活中稍稍留意你就会发现,纯粹自然生成的东西,一定是随机的、无序的、不规则的,而在意识主导之下产生的人造物,才会表现出固定、有序和规则的特点。你不妨拿无意中涂写的纸张,和有意写下的字迹进行对比,就可以印证这个说法了。

例子还有很多,这里再举一个。玉石鉴定师们在辨别翡翠真假时,有一个最简单的方法,就是对着光线照,看里面有没有棉絮状的东西。天然的翡翠总会有或多或少的杂质,不可能完全纯粹,所以在自然界你根本找不到两块完全相同的玉石。而人工制造的假玉,却可以做得整齐划一,都是一样的晶莹剔透,让你分辨不出两块之间有什么区别。

从常识上看,有序而又复杂的生命和生态系统,看起来更像是意识的产物,而不像是无意中自然生成的。

热力学第二定律表明,除非存在外力干涉,否则一个孤立系统总是会朝着无序的方向发展。在日常生活中我们也可以看到,只要不进行规范,事物总是倾向于增加它的无序度。霍金举例说,假如你不去收拾房间,它必定会越来越乱。然而进化论的观点恰恰相反,认为在缺乏意识主导的情况下,生物界不但能够保持井然有序的状态,而且这种秩序还会自动朝着越来越复杂的方向发展,这难道不可疑吗?

达尔文在发表进化论时,已经意识到了自己的理论并非无懈可击,但他的疑问集中在技术层面,而不是在逻辑上。书中他提出了这样的问题:既然物种是逐渐演变的,那么为什么看不到中间过渡类型的化石?他试图用地质记录不完全来进行解释,但这种说法难以让人信服。

下面用一个虚构的例子来说明问题。假如一只鸭子会进化成鸡的话,那么按照达尔文“变异+自然选择”的逻辑,其过程应该是这样的:这次的变异让鸭子头上长出了鸡冠,下次鸭子扁扁的嘴巴变成了尖尖的鸡嘴,再下次长着蹼的鸭脚变成了鸡瓜……鸭子和鸡之间要消除差异,需要经过许多次的变异才能实现,这是一个持续不断的渐变过程,不可能鸭头、鸭嘴、鸭脚等所有部位同时发生变化,一步到位。

这样一来,在漫长的进化过程中,必定会出现无数介于鸡和鸭之间的过渡物种,而且中间过渡物种的数量和种类,应该比鸡和鸭还要多得多。或者简单地说,半成品的种类和数量,应该要远远多于成品。

然而令人吃惊的是,在目前我们所掌握的化石证据中,竟然没有找到真正意义上的半成品,中间过渡物种的化石近乎空白,这实在是太奇怪了。从逻辑上说,半成品的化石不可能没有,而应该是随处可见才对。这样一个巨大的漏洞,实在难以想象生物学家们为什么会视而不见,竟然轻易就相信了“地质资料不全”这样牵强的解释。

 达尔文认为,是生存斗争背后的自然选择导致了生物进化。这对于动物而言说服力比较强,但是对于植物来说,生存斗争不那么明显,自然选择是否也能成为我们眼前多姿多彩的植物界生成的理由?恐怕很勉强。也正是由于这个原因,植物学家中支持进化论的人数比例,要远远低于动物学家。

不管是从常识出发,还是深究其中的细节,认为生物多样性完全是自然形成的观点,都疑点重重。需要提醒大家注意的是,在物种演变的过程中,没有看到意识的主导作用,并不能证明它没有发挥作用。

生活中我们有时会遇到这样的潜规则,一些事情领导不方便出面时,只要向亲信的下属作出一点暗示,他就能心领神会,把事情妥善处理。在整个办理过程中,你都看不到领导的影子,但如果因此认定这件事与他无关,那你就幼稚了,因为事实上从头到尾都是在贯彻着领导意图。

也许生物的形成过程中并非没有意识的作用,只是至今尚未发现而已。仔细审视进化论的逻辑链条,人们似乎都疏忽了它的出发点——遗传和变异,这是达尔文没有研究过的领域。生物为什么会出现遗传和变异?达尔文并没有把它当作一个问题,通常人们也会认为这是自然规律,没什么好奇怪的。

你有没有想过,自然规律是否真象它的字面意思那样,完全是自然形成的?

 

第三节 沙丘上的危房

庄子说:“井蛙不可语于海者,拘于虚也;夏虫不可语于冰者,笃于时也”。这段话的意思是,时空局限对于井里的青蛙、夏天的昆虫产生了巨大的制约作用,使它们的认识水平被限制在极为可怜的范围内。

人们常用“夏虫不可语冰”来讽刺一个人的见识浅薄。然而站在整个宇宙历史长河的跨度来看,人类讥笑井蛙夏虫其实毫无道理,和它们相比我们的处境好不到哪里去。

从地域上来看,人类被困在直径只有1.28万公里的一个小小星球上。宇宙的浩瀚出乎想象,即使以30万公里/秒的光速,要到达目前所知的离我们最远的天体,也要走120亿年。

从时间上来看,人类的存在堪称短暂。假如把宇宙的整个演化过程看作是1年,那么人类的文明史,要从新年钟声敲响前不到半分钟开始算起。所以人类在井蛙夏虫面前表现出来的骄傲,其实只不过是五十步笑一百步而已。

井蛙一辈子呆在井里,所以认为世界就是一洼井水加上井口大小的一片天空;夏天的鸣蝉看到的都是流动的水,所以认为它永远如此,根本不会想到冬季冰封千里的模样,这些都是在有限的时空中形成的狭隘印象。

时空局限对于井蛙夏虫认识水平的影响如此巨大,对于人类来说,是否也会产生同样的作用呢?

情况差不了多少。在人们正常的视野中,看到的都是平坦的大地,日月星辰围着地球转动,所以很自然地就认为大地是一个平面,地球是宇宙的中心。在人类文明史上绝大部分的时间里,这种观念都在主导着人们的认识。

在人们以为大地是一个平面的时候,因为有上下之分,所以树上的苹果往下掉看起来似乎是天经地义的。但现在知道,地球实际上是一个球体,在你以为的下方,球面另一端站着美国人,他们照样站得稳稳的,并没有往下掉。此时你还会坚持认为,东西理所当然就应该往下掉吗?

许多在狭窄的视野、有限的经历中,凭着直觉形成的印象,我们以为很正常,其实并不正常。从这个意义上说,人类对于世界的任何认识,都受到了时空局限的制约,随时都有可能因为视野的开阔而发生变化。

也许目前人类所有的知识,都在不同程度上存在想当然的成分,至少人们对于自然规律的理解是如此。

在很久以前人们就已经意识到,世界背后有一只无形的手,安排着万物的运行秩序。昼夜更替,草木枯荣,抛石落地,水往低流,一切都有章可循。更为奇怪的是自然界不同事件之间有着因果关系,可以找到其中的规律性,乌云密布往往意味着下雨,蚂蚁搬家也能预示同样的结果。爱因斯坦曾对此表示吃惊:“这个世界最让人难以理解之处,就是它竟然可以被理解”。

我们通常把世界背后这种有秩序的表现称为自然规律,而在国外翻译过来的科普读物中,更多的表述为自然定律或者科学定律。

人们对自然规律第一个想当然的认识,是把自然规律和自然法则(严格点说是自然规则,但为了凸显出它的森严,人们通常称之为自然法则)混为一谈。其实自然规律和自然法则是完全不同的概念,下面举个例子来说明。

一所学校放学时,你站在校门口观察,发现走出来的都是女生,每次都这样。这样你就发现了一条规律:从这所学校出来的学生,只有可能是女生。运用这一规律,你可以预测未来:下一个走出来的,必定还是女生。这就是规律,它是对某种共同现象的归纳总结。

为什么会出现这样的规律?男生都到哪里去了呢?你很想探究这一规律出现的缘由。在作进一步了解之后,得知这是一座女子学校,你就恍然大悟了。女校的招生规则规定,这所学校只招收女生,正是这样的规则,造成了你只看到女生走出校园的规律的出现。

规则才是真正的实体,而规律只是规则起作用后表现出来的现象。有了规则的存在,在事物的发展过程中才会呈现出某种规律来,这是一个简单的逻辑问题。规则决定着规律,女校的招生规则决定了你看到的学生都是女生的规律。规律却不能反过来决定规则,你看到的学生都是女生,并不能说明这里一定就是女校,一定只招收女生,也有可能是因为你的观察存在局限——该校的男女生宿舍是分开的,而这个校门刚好开在了女生宿舍前面。

规律作为一种现象,是有可能发生变化的。几个邻校的男生来女校串门,就会打破你眼中只看到女生的规律,但这并不代表它的招生规则发生了变化。

许多人想当然地把自然规律看作是一种铁律,其实并非如此。人们眼中的自然规律是经常发生变化的,不变的是存在于它背后的自然法则。遗憾的是我们可以发现和总结自然规律,却永远无法见到自然法则本身,正如爱因斯坦说的那样:“你偷看不了上帝手中的牌”。

有人迷信科学,一讲到谁发现了哪个定律,谁又发现了什么理论,崇拜得不得了。事实上他们完全不必如此,因为目前人类掌握的所有科学定律,都只是一种规律而已,并不是自然法则,所以无需把它看得太神圣。

历史证明科学定律被打破是常有的事。19世纪末,由牛顿的经典力学、麦克斯韦的电磁理论、热力学三大定律等构建的经典物理大厦,取得了如此巨大的成功,以至于当时许多人甚至认为物理学已接近终点,再不会有任何激动人心的发现了,但却很快就在相对论和量子论面前土崩瓦解了。

可以预想随着人类视野的进一步开拓,科学定律将被一次又一次地打破,相对论和量子论也逃不出这样的命运,这种进程也许永远没有尽头。从这个意义上说,取得了辉煌成就的科学大厦,其实不过是建立在移动沙丘上的一幢危房,随时都有倒塌的可能。假如你曾经对科学抱有不切实际的幻想,完全把人类的前途和命运寄托在它身上,那么现在该醒醒了。

 

第三节 沙丘上的危房(下)

人们对于自然规律还有一个想当然的认识,是以为这种规律性会毫无缘由,天然地存在。

有这种想法其实也很正常,就像日出日落,看起来似乎天然如此,毫无缘由。谁会想到其中另有玄机,隐藏在这一现象背后的,是地球一边在自转,一边在绕着太阳转动?

在人类历史上相当长的时间内,人们都对蕴含于世界背后的这种秩序习以为常,没有给予特别的关注。不难想象,在这种习惯成自然的情况下,有谁会去思考这样的规律性来自于何处呢?

后来开始有人对此提出疑问,十三世纪的神学家托马斯?阿奎那这样写道:“人们在一切物体中都观察到趋向某个目的的行为秩序,一切物体都遵从自然规律,即使当它们没有意识时也是如此”。阿奎那意识到了世界的运行在遵循着自然规律,并指出在幕后制定规则的就是上帝。

人们慢慢有意识地开始去发现自然规律,尤其是在最近几百年,科学的发展让人们对自然规律的认识日益深入,曾经隐藏在世界背后的运行机制,日渐清晰地显现出它的身影。牛顿首次让人们清楚地意识到,自然事件因果关系之间的规律性可以用公式来量化。之后在各学科领域越来越多的科学定律被发现,人们眼中模糊的世界逐渐变得清晰起来,各种各样的公式把它描述得一清二楚。

这些规律性从何而来呢?早期的科学家,例如开普勒、伽利略、笛卡儿和牛顿,与阿奎那的意见大致相同,普遍相信决定着世界运行轨迹的自然法则,是上帝的杰作。这里头有一个疑问需要解决,那就是上帝既然能够制定自然法则,那么就应该也能修改它,假如上帝是人格化的上帝,那么他就有可能会对世界运行过程中不满意的地方进行调整。但人们发现自然规律除非被推翻,否则事物的发展全都在按照规律运行,我们从来没有观察到自然规律存在例外,从未看到过神迹的出现,似乎上帝不曾出手干预过世界的运行。笛卡儿对此的解释是:上帝一旦让世界启动之后,就再也没有兴趣管它了。

到了现在,人们很少再听到自然法则出自于上帝之手的论调了。为什么会有这样的变化?原因还在于进化论。达尔文的进化论否定了上帝造人的说法,进而让人们不再相信世界是上帝创造的,这样同时也就否定了上帝制定自然法则的说法。

进化论得出了这样的结论:地球生物界复杂的秩序和生物的多样性,是在自然选择的作用下形成的,不是神有意识的创造。从这个逻辑出发人们开始想,既然复杂的自然生态秩序可以由普通的自然作用产生,不需要由谁来制定,那么复杂的自然法则,它是不是也可以在自然的作用下自动生成呢?

随着进化论越来越深入人心,它的逻辑也开始在各个学科领域被广泛运用,认为自然法则可以自动生成的科学家越来越多,逐渐占据了主流。就这样,人们对于自然规律又变得司空见惯、习以为常了。科学家们不再把自然法则为什么会存在当作问题,对于是某种意识制定了这一法则的说法,更是大加排斥,完全不予考虑。

从进化论引申出自然法则能够自动生成的结论,这种推理在逻辑上能站得住脚吗?下面来推敲一下。

达尔文作出“生物多样性是自然形成”的结论,是建立在不考虑遗传和变异的因素,把它视为是理所当然的基础之上的。或者说,这个结论成立的逻辑前提是,把遗传和变异视为是一种自然规律,而自然规律是自然存在的。

人们又以进化论为依据,来论证自然法则可以自然形成,自然规律是自然的存在,这里就陷入了一个循环论证的怪圈。就像有人问你:“小王是好人吗?”你回答说:“是,因为他很善良”,别人继续问:“你怎么知道小王很善良?”,你回答说:“因为他是个好人”。

这种循环论证能有什么说服力呢?事实上,进化论还有更大的破绽,我们不仅没有理由把遗传和变异看作是理所当然的事情,甚至是自然选择本身,也不能想当然地认为这种选择过程,就一定完全是毫无缘由的自然行为!

由此可知,在世界是自然生成还是被创造的问题上,迄今为止科学对于自己坚持的说法,其实是拿不出有力证据来的。

科学和唯物论一样,最希望看到的是一个永恒的宇宙,这样就可以把自然法则视为是永恒的存在,再不必为它的成因伤脑筋了。

然而本身作为科学理论的一种,宇宙大爆炸理论却让科学难堪了。这一理论表明宇宙诞生于有限的时间之前,那么它是怎么来的?这让人很容易联想起“神创论”。所以大爆炸理论受到了天主教会的欢迎,认为它是对上帝创世说的有力支持。

科学家们认为,世界是遵循着自然法则的秩序,自然生成的。但是自然法则本身呢?它又是如何生成的?是谁制定了自然法则?或者说它自己能够生成自己?它是和宇宙同时产生的,还是早于或者晚于宇宙出现?

这些问题科学也许永远都无法回答,它们实际上已经超出了科学的范畴。但假如不要死抱住科学一定需要实证的那一套的话,从现有的诸多科学新发现出发,还是可以猜到结果的。往下看,你会知道一个清晰的答案。

 

第四节 智慧设计(上)

北京奥运会开幕式上有一个场面令人印象深刻。一大群绿衣人在场地上走来走去,时而组出一只和平鸽的图案,时而搭出一个绿色的鸟巢,整个过程看起来如行云流水一般,十分自然流畅。

这一复杂的过程是如何形成的呢?为什么场上看不到人指挥,绿衣人却走得如此井然有序呢?我们来看看,假如用达尔文进化论的逻辑来解释的话,会是怎样的。

对于生物界的复杂性,达尔文的解释是偶然之中有必然。生物会持续产生变异,这一特性使得生物的形态出现了无数多种可能性。但为什么我们面临的不是一个混乱的局面呢?因为优胜劣汰的自然选择机制发挥了作用,对它们进行了海选,最后保留下来的物种,就组成了我们眼前看到的这个生物界。

如果沿用这一思路来理解开幕式上的情景,应该是这样的:绿衣人在场上随机地走来走去,这会产生无限多种可能性,其中必然会有那么一种情况,刚好和我们看到的画面一样。电视台的导播发挥了自然选择机制的作用,把走得乱七八糟的部分全都剪了,最后留下的就是我们看到的那个精彩场面。

是不是感觉有些荒唐?先别急着下结论,我要告诉你,在许多从事前沿科学研究的科学家们高智商的头脑中,就充满着这种逻辑。

目前对于自然规律是如何形成的诸多解释中,最主流的一种理论,沿用的就是达尔文的思维。这种理论认为,存在着无数多的宇宙,它们的物理定律各不相同。其中绝大多数的宇宙,因为物理定律不符合生命存在的要求,因而成了死宇宙、废宇宙,但其中必然会有一个宇宙,其物理定律适合我们这样的生命存在,那就是眼前的这个宇宙。

你不会真的相信这种逻辑,天真地以为一群人无意识地随便走走,就能走出那样的效果吧!假如那群人从大爆炸的那一天开始走起,说不定还真有那么一丁点可能,但在开幕式那短短的几分钟时间里,肯定是不可能的了。

这些人为什么能够走得如此秩序井然呢?其实原因很简单,他们已经排练过很多次了,每一步该怎么走,事先都经过了精心的设计。

世界也是如此。粗粗一看,万类霜天竞自由,貌似天地万物都在自然而然地演变着。然而正如那群绿衣人看似在自由走动,其实走的都是事先规定好的路线一样,世界上的万事万物和它们的演变轨迹,也都是经过了精心设计的。

这不是毫无根据的说法,可以举出相当多的例证:

理由之一,世界的演变过程表现得太复杂、太有秩序了,无法想像这样的表现会毫无缘由地出现,就像你不会认为绿衣人随便走走就能走出一只和平鸽来。

我们以地球生命形成过程的一些片断为例,来看看这种复杂性达到了何等的地步。

生命的出现,首先需要产生氨基酸等有机物,这相对来说还比较简单。下一步是把氨基酸串在一起制造蛋白质,这里就有大麻烦了。

如果蛋白质是偶然生成的,那么按照概率法则,要制造胶原蛋白,需要从20种氨基酸分子中挑选出合适的种类,以绝对正确的顺序进行1055次排列。我们现在玩的一种15选5的福利彩票,只需要在15个号码中选对5个即可获特等奖。但假如参考胶原蛋白的生成过程来制定彩票中奖规则,那么就需要在20个号码中连续选择1055次,每次都正确才能拿到奖金。这种令人绝望的玩法一定会让彩票站全部倒闭。

这样的排列会有多少种可能性呢?是20的1055次方,假如你对这个数字的恐怖缺乏清醒认识的话,我可以举个例子。如果大自然从宇宙诞生的那一刻起,就开始以自然生成的方式制造胶原蛋白,每1毫秒能够尝试其中一种可能性,那么到了现在,它也不过才尝试了10的20次方种而已。你可以把这个数字,与胶原蛋白进行自然排列会产生的可能性比一比,看看是什么感觉。

仅仅是简单的胶原蛋白分子,能够自然生成的概率就相当于零。有人形容,发生这种事情的可能,无异于你厨房里的各种原料不知怎么凑到一起,自己把自己烤成了蛋糕。

仅有一种胶原蛋白是不够的,人体内的蛋白质也许就达到了100万种之多。一种蛋白质的生成,根据概率原则已经近乎不可能了,何况还要生成如此多的种类?

接下来是由蛋白质和比蛋白质更复杂的DNA,以及其它的生命要素,组成了细胞,这是一种复杂程度更高的结构。即便是制造一个基本的酵母细胞,所需要的零部件就和一架波音777喷气式飞机那样多,而且你还必须在直径仅有5微米的球体内将它们组装起来。

单个生命已经复杂得令人难以想象,但与整个生态系统之间的联系比起来,又根本算不了什么了。生态系统是一个完美的体系,例如其中的食物链,植物通过光合作用,从土壤中摄取养分茁壮成长;食草动物吃植物,大型食肉动物吃小型食肉动物和食草动物;动物死亡后,由腐食性动物或者微生物进行分解,重归于尘土,就是一个完整而周密的循环系统。

假如你对地球生态系统的严密与复杂缺少直观感受的话,可以去看CCTV9的纪录片。万物休戚与共,生命周而复始,每种生物都只是整个系统上的一个小小节点,但却又是其中不可或缺的一个有机组成部分。在那些经过精美制作的纪录片中,你会感受到这个系统的复杂与巧妙,大自然的神奇必定会让你叹为观止。

地球生态系统的形成,与整个宇宙的演变相比较,又只是一盘小菜了。假如我们把宇宙中的原子比作是那群绿衣人的话,你是否还会坚持认为,宇宙演变的这幕大戏,只不过是绿衣人随意走动的结果,而不是出自于一个伟大的设计?

 

第四节 智慧设计(下)

理由之二,宇宙的物理定律太精确了,无论怎么看都不像是偶然形成的,更像是一种精密的设计。

我们的宇宙受到许多数据的支配。这些数值要求几乎正好是现在这个样子的,它们哪怕是发生细微的变化,世界就不会是今天的模样了。比如引力,如果稍微强一点,那么宇宙本身就会像个没有支好的帐篷那样塌下来;如果稍微弱一点,那就什么东西也不会聚集在一起,宇宙会永远是单调、分散、虚空的。

生命的存在也要求有很精确的数据支持。如果强核力的强度改变0.5%,或者电磁力改变4%,就会在每个恒星中要么几乎毁灭全部碳,要么毁灭全部氧,从而使我们所知生命的出现变得毫无可能。

霍金说:“自然定律形成了一个极端微妙的系统,在不毁灭我们所知道的生命发展的可能性下,物理定律能被改变的可能性是非常小的。若非在物理定律的精确细节上的一系列令人吃惊的巧合,人类和类似的生命形式似乎永远不可能形成”。

很难相信,这样一个十分精确的系统会是偶然形成的,而不是一种巧妙的设计。

理由之三,宇宙的不同区域之间存在惊人的相似性,如果它是自然形成的,这一点很难得到合理的解释。

天文观测发现,我们无论朝哪个方向看,宇宙似乎都一样,有同样类型的星系,几乎按照一样的模式分布。这就像是在纽约、曼谷、开罗等世界上的许多地方,都有一群绿衣人在随意地走来走去,但奇怪的是,它们都走出了和北京的绿衣人相似的图案。

这个事实让人费解,因为两个处于相反方向上距离我们90亿光年的星系,它们之间的距离是180亿光年,目前我们最普通接受的宇宙年龄是137亿光年,所以连光都没有足够的时间从这个星系走到那个星系,它们之间显然无法传递信息。

没有办法通信,它们之间就不可能开个会来讨论一下,在演变的方向上如何保持一致的问题。如果它们是自然生成的,那么两个星系之间怎么可能如此的相似?它们之间的差异是通过什么办法来消除的呢?就像世界各地的绿衣人,如果没有事先设计好走动的步骤,在没有办法相互商量的情况下,他们怎么可能随便走一走,大家都走出几乎相同的图案来呢?

对于这种现象最合理的解释,是绿衣人们都在执行事先设计好的同一套动作,所以才走得几乎一样;整个宇宙都在按照事先设计好的同一种规则演变,所以不同区域才会出现相似的情景。

理由之四,宇宙在不同尺度的结构上有着不可思议的相似性,体现出了相同的设计风格。

宇宙在不同的尺度上,有着许多难以解释的重复性结构。卢瑟福的原子模型一出世就被称为“行星模型”,这种说法很形象地表现了,原子这个极小的体系和太阳系这个极大的体系之间,存在着惊人的相似之处。比如它们两者都有一个核心,这个核心在整个体系中只占据着微不足道的体积,却集中了99%以上的质量。

不仅如此,假如把原子与银河系进行对比,原子与中子星进行比较,它们都在各个方面,比如半径、周期、振动等,表现出了十分相似的地方。由此还诞生出一种叫“分形宇宙”的理论,这一理论认为,哪怕是一个原子,也包含了整个宇宙的某些信息,是一个宇宙的“全息胚”。

为什么宇宙在差距如此悬殊的结构上,会表现出如此惊人的相似之处呢?假如认为世界是自然生成的,那么这种现象很难解释。但如果相信世界是经过设计的,那么就很好理解了。装修过房子的人都知道,设计师往往会有自己的风格,在“地中海”风格的设计中,拱门这样的圆形元素就会一再地出现。所以宇宙不同尺度之间的重复性结构,也许不过是体现了设计师独特的设计风格而已。

理由还可以举出很多。不过我写的不是严格的科学论文,必须进行严密的科学论证。我只不过想告诉大家我的个人看法而已,所以上面的这些资料应该已经足以说明问题了。

世界经过设计的想法其实由来已久,其根源至少可以追溯到柏拉图的时代。柏拉图认为世界背后有一个实体模型,我们眼前的世界只是这个永恒模型的复制品,万物有生有灭,但模型永存不息。这些模型虽然数量众多,但并非乱成一团,没有秩序,它们构成的是一个相互关联的有机整体,一个很有条理的宇宙。柏拉图所说的实体模型,我们完全可以看作是标准化的世界设计效果图。

牛顿也相信世界是经过设计的,他认为世界并非“仅由自然定律从混浊中产生”,宇宙的秩序“最初是由上帝创造的,并由他将同样的状态和条件保存至今”。

霍金在他的新书《大设计》中也说:“在物理基本定律的精确形式与性质中的运气……不可能被轻而易举地解释,而具有深刻得多的物理和哲学含义。我们的宇宙和它的定律显得是一种设计,这两者都是为支持我们而量体裁制的”。

近年来在美国的大学中,悄悄流行着一种思想,认为世界是经过了设计的,这种思想叫“智能设计论”。它的支持者认为,世界的设计师可能是上帝,也可能是外星人或是穿越到过去的细胞生物学家。

在前面四点理由的基础上,有哲学家、物理学家们的观点为佐证,我完全相信世界是一个伟大的设计。对于那位设计师,我喜欢称之为“造物主”,以避免使用“上帝”这个名词,因为多数人认为它指的就是基督教的神。而实际上我们这个世界的设计师,极有可能并不是神。

 

第五节 登山阶(上)

自古以来,认为世界是一种精心设计的人不计其数。但就目前的情况来看,这种观点并没有得到多数人的支持,相信它的人不是很多。

世界是经过了设计的,那么作为设计师的造物主是怎么回事?他是如何创造这个世界的?

霍金的《大设计》看得人满脑子的问号,却直到最后一页也没能给你一个清楚的回答,那滋味如同酒鬼被一杯好酒勾起了酒瘾,却被告知酒已售罄。看来提出疑问容易,但要给出一个能够自圆其说的完美答案,却是困难的。

我们这本书也是如此吗?不,我会让你知道答案的。但仅从前面已经提到过的信息中,并不足以推导出那个最终的解释来,所以我们还需要更多的线索。

该从哪里去寻找线索呢?当我们看不清楚一样东西时,最通常的一种手段是放大,把它越放越大,你能发现的信息就越来越多,它的细节就越来越清晰,这到底是个什么东西,你就能看得越来越清楚。所以在接下来的几节中,我们都将把目光转向粒子世界,从世界的最微小结构入手,去发现线索,查明真相。

描述粒子世界的物理学理论是“量子论”,这对于普通读者来说,是一个十分陌生的领域,也许会有相当大的阅读难度。我会尽可能用最简单的语言把问题讲清楚,假如你仍然觉得不好理解,可以参考曹天元的《上帝掷骰子吗?——量子物理学史话》。

我们首先从“量子”的概念开始说起吧。

公元前3世纪希腊的芝诺有一个很出名的诡辩,说神话中善跑的阿喀琉斯碰到了一只乌龟。乌龟说:“你虽然跑得比我快,但假如我在前面跑的话,你在后面就不可能追上我”。阿喀琉斯大惑不解,乌龟接着解释说:“假设我在你前面100米处,你的速度是我的10倍,现在你来追我。当你跑到我现在的位置时,我向前跑了10米,当你再追过来时,我又向前跑了1米,你再追1米,我又跑了1/10米……这样一直下去,你可以无限地接近我,却永远也不可能追上我,我们之间总是还保留着一点点的距离”。

随便一个智力正常的人都知道芝诺错了,因为他的说法完全不符合生活常识。但他到底错在哪里,又应该如何反驳他呢?这可把不少人给难住了。

现在我们可以用数学工具来解决这个问题了。无限次相加的结果,并不像人们曾经以为的那样,一定是一个无限大的数值,而可以是有限的数值。所以乌龟描绘的过程,乍一看似乎时间是无限长的,可以称之为“永远”,其实却只是限制在一个固定的时间之内。这只能表明在某个时点之前,阿喀琉斯只能逐渐接近乌龟,却追不上乌龟。但时间不会停止流动,一旦突破了这个临界时点,乌龟就被甩在后面了。所以芝诺“阿喀琉斯永远追不上乌龟”的说法,是站不住脚的。

我们还可以从另一个角度来反驳芝诺。他的诡辩建立在这样的一个前提之上:时间和空间可以无限分割下去,阿喀琉斯和乌龟之间的100米的距离,可以分割成无限多个点。

在历史上很长的一段时间里,人们确实认为物质、时间、空间这些东西是可以无限分割的。就像在数学上,介于0和1之间,可以有无限多个数值,你可以把它们的差值1进行对半分割,第一次对半分割得数是0.5,第二次是0.25,第三次是0.125……这个过程可以无限地进行下去。基于这样的认识,人们想当然地认为,任何东西都可以无限地分割下去。

但很久以前就曾有人质疑“物质可以无限分割”的观念。德谟克利特比芝诺还早出生一个多世纪,他认为物质是由被称为“原子”的最小颗粒组成的。原子是看不见、不可穿透、不可分割的实体,一切原子有相同的性质,只在形状、大小、重量、排列、位置上有所不同。万物有生有灭,但组成它们的原子不会毁灭,只会从死亡的物体转移到新生的物体身上。

我们现在知道这种观点颇有见地,但在相当长的时期内它并未引起人们的关注,因为在人们的感觉中,世界是光滑的,不是由小颗粒组成的。就像你看一面镜子,看到的是一个平滑的表面,没有任何的间隙。

“量子论”的诞生促使人们改变了这一观念。1900年普朗克在研究黑体辐射时得到了一个公式,它与实验结果吻合得相当好,却一时无法理解其背后的物理意义。经过一段时间他发现,要理解这个公式必须接受这样一个前提:能量不象我们以前认为的那样,可以连续不断地传送,而只能分成一份一份进行传递,虽然每一份都极其微小,小到几乎忽略不计,让你可以近似地把它看作是连续的。

以前我们曾经以为,温度在从0℃上升到1℃时,经历的是一个持续不断的过程,可以在数学上分成无限多个状态。但在现实上却并非如此,它的数值只能在有限多个状态上停留,因为每次传递的能量不能小于某个最基本的数值。

我们可以用登山的例子来进行理解。现在生活条件好了,政府开始关注起居民的日常生活来,很多地方在城市周边风景优美的山头上修建了公园。这是周末休闲的好去处,我也偶尔会去爬一爬附近的天马山。为了便于攀爬,山路修有蜿蜒的石阶,不是连续平滑的斜坡,所以虽然从数学上来说,我在从山脚到山顶的过程中,经过了无限多个海拨高度的状态,但实际上我只能停留在有限多个位置上。

每个石阶高12公分,这就是一个基本单位。现在我站在海拔300米处,只要跨到下一个台阶上,位置就变成了300.12米。我不能在300米与300.12米之间的任何位置上停留,因为那里没有台阶。

这就是芝诺诡辩的问题所在,假如空间有基本单位,不是平滑连续的,那么乌龟就不可能停留在无限多个位置上,芝诺的说法就不成立了。

 

第五节 登山阶(下)

普朗克把那个最基本的单位称作“量子”。这一发现导致了“量子论”的诞生,它把人们引入了神秘莫测的量子世界,就像巫师念动咒语,原本平淡无奇的石壁上突然打开了一扇大门,门后出现了一个人们从未见过的新天地。

这里的规则和我们熟悉的世界完全不同。许多我们在日常生活中积累的经验,在此地毫无用处,下面用一个例子来说明。

20世纪初人们已经知道,当光照射到金属上时,会从它的表面打出电子来,这种现象叫做“光电效应”。但让人们大惑不解的是,对于某种特定的金属,光能否打出电子只和它的频率有关,跟它的强度一点关系都没有。频率高的光线,如紫外线,即便是强度再弱,也能打出电子;频率低的光线,如红光、黄光,即便是强度再大,也打不出电子来。

光是一种波。在正常情况下,波的强度代表了它能量的大小,波的频率代表了它振动的频繁程度。为了让你了解光电效应的奇怪,我们可以用容易理解的事例来类比。假设日常生活中也会发生这样的怪事,那就相当于说,在你用锤子敲别人的脑袋时,对方会不会痛得叫出声来,跟你用了多大的力气无关,只跟你敲的频率有关。假如你敲得比较频繁,那么即使只用了轻如羽毛的力气,对方也会放声惨叫;假如你敲得不那么频繁,那么即便使出千斤之力敲下去,对方也毫无感觉。

后来爱因斯坦从量子的角度解释了这一现象。原来我们看到的光线,它并不是一条连续的线,而是由许许多多的“光量子”(现在通常称为“光子”)拼凑而成的。量子世界的规则有点特别,单个光子能量的大小,是由它的频率决定的,跟光线的强度无关。一束光线能不能在金属表面打出电子来,全看单个光子与电子撞击时够不够力气,因而完全取决于它的频率而不是强度。

这一发现的意义是如此重大,以至于连相对论都没有给爱因斯坦带来诺贝尔奖,解释光电效应的这篇论文却让他获奖了。

量子世界是一个全新的领域,物理定律在此变得与平常大不相同,这一现象背后反映出的物理意义是,我们所处的世界看起来让人感觉是平滑连续的,但一旦把它放大到粒子水平,情况就完全变了。它变得不再连续光滑,而像是搭积木一样由某种基本单位拼接而成。

量子论颠覆了经典物理学原先的认识。无论是牛顿的经典力学,还是麦克斯韦的电磁理论,都建立在认为世界是连续的基础之上。在牛顿看来,当你用5千克的力推动一个物体时,这个力是一个整体,在连续地发挥作用,而不是像量子论认为的那样,是由许多基本单位的力一段一段地拼凑而成。

我们现在说的原子,和德谟克利特的原子性质上有所不同。它还不是最小的粒子,而是由原子核和电子组成的,原子核又由质子和中子组成,质子和中子由夸克组成。我们不能肯定夸克已经是物质的最小单位了,但可以肯定,世界一定是有最小单位的。把世界放大到粒子的层面,平滑连续的概念就再也没有市场了,在这里世界表现出了明显的量子属性,不仅物质如此,连时间和空间也是如此。

在接触量子论之初,有一点我就很想不通:宇宙大爆炸理论说世界起源于奇点,奇点之前什么也没有。那么有最小单位的世界,是怎么被整体压缩成空无的呢?按理说,再小也不能小于基本单位啊?也许有人会说,按照爱因斯坦的质能方程,物质可以转化为能量,有可能在奇点处物质全部转化为无形的能量了。但这种说法应该是错的,因为在奇点处什么也没有,不仅没有物质,也没有能量。

后来我又想:大爆炸后世界诞生时,为什么生成的不是连续平滑的世界?为什么世界会出现量子属性?登山的时候,斜坡也可以攀爬,为什么一定非要台阶?我们知道,自然界的山坡并没有台阶,台阶的出现是人为的!

翻开量子论方面的科普读物,到处可以看到关于人们如何发现世界具有量子属性的介绍,却从没看见有人质疑过为什么会这样。人们对待这个问题就和看待自然规律一样,司空见惯,习以为常,想当然地以为它天生如此——当然也可能有人提出过疑问,是我的阅读面太窄,没有发现。

在纪录片中欣赏了大自然的壮丽与严谨之后,我相信造物主是追求完美的。现在的问题是,平滑连续的画面比起断断续续的图像,显然会感觉更完美一些,但造物主在设计世界时却采用了搭积木的模式,这到底是为什么呢?

量子论中蕴含着许多世界的终极秘密。正是在想通了世界为什么会显现出量子属性这个问题之后,我才完全明白了世界生成的缘由。原来,要解开世界的起源之谜,任何微小的细节都不应该遗漏,那些看似不起眼的地方,就隐藏着通往答案的路径。

最简单的回答是:

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  1. 访客
    访客  @回复

    不错,思维没被约束,能实事求是的去寻找答案。也许古人已经找到了答案,或道,或业力。