黑客帝国并非虚构,世界就是程序代码,人类末日近在咫尺(连载)

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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:世界在显示模式上的不连续和不完美,不是因为造物主不想追求完美,而是受到了技术上的限制。造物主并不像人们想象的那样,是无所不能的。我们看到粒子世界存在的量子属性,并非出于他的故意,而只是一种无奈。
  在后文中公布一个系统的解释时,我将对此作出更清楚的说明。现在还是让我们来看看量子论中更多的不解之谜吧!

第六节 骰子与蝴蝶(上)

  古往今来,再没有一样东西更能牵动人们的心了,那就是命运。
  世间有命运的存在吗?是否冥冥之中自有天意,每个人不管怎么努力,最终都必须服从命运的安排,任由它摆布,毫无抗拒之力呢?
“宿命论”认为是这样的。生死有命,富贵在天,所有事情上天都已经事先安排好了。你能活多少岁,赚多少钱,一切皆有定数。所以万事由天定,半点不由人,谋事在人,成事在天。
  这种观点通常被认为是一种迷信。许多人相信,有了科学技术的支持,人类能够掌握自己的命运。但他们不知道的是,在相当长的时间里,科学界占据主流的认识是“决定论”。这种理论和宿命论一样,都认为世界上所有的事情,事先就已经确定。

  决定论的思潮是伴随着牛顿经典力学的建立流行起来的,我们来看看这种想法从何而来。
  中学物理有这样的题目:告诉你一颗炮弹的质量是多少,它的初始位置在什么地方,离开炮膛时的加速度是多少,角度是多少,在不考虑空气阻力的情况下,让你计算接下来的某个时点,炮弹会出现在哪里,最后的落点在什么位置。

 这个题目反映了经典力学对于世界的认识。它认为任何事件都是有前因后果的,这种因果关系可以用科学定律来描述。所以只要知道了初始条件,根据科学定律和方程,我们就能预测事情的经过和结果。同样的道理,只要确定了事物在目前的状况,根据定律我们就可以倒推出它以前的情况。
  这一观点似乎在现实中得到了证明。我们能够预测炮弹的运行轨迹和它的落点,能够预先知道日食将在什么时候发生,能够将人造卫星送入预定的轨道,依据的都是对于这种因果关系的了解。我们能够知道人类诞生以前发生的事情,能够测定地球的年龄,能够通过宇宙膨胀的现象倒推出大爆炸理论,凭借的也是这种因果律。

在此基础上人们想,从宇宙诞生的那一刻起,万事万物的初始条件就已经确定了,而自然法则是固定不变的,事物的发展都是在按照它规定的因果关系演变着。这样一来,假如我们能够了解所有的初始状态,又能够掌握所有的自然法则,还具有足够强大的计算能力的话,岂不是可以预知整个宇宙的演化历程,直到时间的尽头?
  换一个角度来理解这个问题是,从宇宙诞生的那一刻起,它将会怎样发展演变,就已经被决定好了,只是目前人类的认识能力不够,计算不出来而已。
  这种观点就是“决定论”。

牛顿是决定论者,他认为宇宙就像是一个巨大的钟表,钟表的弦严格按照预定的方式放松,丝毫不爽。万事都已由物理定律所规定,连一个细节都不能更改,即便是每一个原子的行踪,也都是在宇宙开始时就确定下来了的。过去和未来都像是已经写好的剧本,宇宙的发展只能严格按照这个剧本进行。
  曾担任过拿破仑老师的法国天文学家拉普拉斯也认为,假如他能够知道某一时刻宇宙中每一个粒子的位置和运动情况,他便掌握了所有的细节,可以计算出整个宇宙的过去和将来。

决定论听起来是不是让人很难接受?但我要告诉你,它在科学史上的影响力,绝对超乎你的想象,连爱因斯坦都始终是坚定的决定论者。
  然而世界是否真如决定论说的那样,只是一部规模宏大的电影,情节尚未开始,结局早已注定?
  从感情上来说,一般人不应该喜欢冷冰冰的决定论,相信所有事情都已决定,因为那意味着我们的一切努力都将是徒劳。还好现在决定论已经被打垮了,首先站出来给了它当头一棒的是量子论,下面我们来看看事情发生的经过。

粒子世界对于我们普通人来说,绝对是一个难以想象的领域,因为即便是用效率最高的“扫描隧道显微镜”,我们也只能看到原子层面的东西,而无法看到更小的粒子。所以在这个极端微观的世界,我们的认识往往都是通过间接得来的。
  当人们发现原子的时候,本以为找到了希腊人所说的不可分割的最小粒子,但后来英国物理学家J?J?汤姆逊在研究阴极射线时,发现了原子中电子的存在,这表明原子也有自己的内部结构。汤姆逊在缺乏实验证据的情况下,把原子想象成了一个带正电荷的球,带负电荷的电子一粒粒镶嵌在这个圆球上,人们把它称为“葡萄干布丁”模型。这种想象很符合人们的直觉,组成实物的微小颗粒,我们下意识地认为它当然是实心的。

然而他的学生,同样是物理学家的卢瑟福通过实验发现,原子中有一个核心,这个核心带正电,它的大小还不到原子半径的万分之一。在卢瑟福发表的原子模型中,原子核就像是太阳,占据了绝大部分的质量,位于原子的中心,带负电的电子就象是行星,沿着特定的轨道绕着太阳运行。这个发现完全颠覆了我们的直觉,微小的原子竟然不是实心的,它就象我们的太阳系一样,里面绝大部分地方是空荡荡的!
  卢瑟福的原子体系并不稳定,根据经典电磁理论,它会释放出幅射能量而导致崩溃,假如现实中真有这样的原子,那么它撑不了1秒钟就会解体。怎么解决这个问题呢?丹麦物理学家玻尔想到,也许在原子这样小的层次上,经典理论不再成立,需要引入量子的概念来解释。

玻尔发现,原子内部电子不同的轨道有着不同的能级,电子只能吸收相当于两个轨道之间能级差的能量,从较低能级的轨道跃迁到较高能级的轨道,或者释放出相同的能量,从较高能级跌回较低能级,而不能像经典理论假设的那样,能够连续不断地吸收或者释放能量。这就是上一节中提到过的“量子”思想。

第六节 骰子与蝴蝶(下)

  玻尔的原子体系也只兴盛了大约13年。他试图引进量子的概念,来掀开原子内部神秘的面纱,但却没能揭示它真正的内涵。直到1925年德国物理学家海森堡的矩阵力学,1926年奥地利物理学家薛定谔的波动方程发表之后,人们才明白了原子内部电子的运动究竟是怎样的。他们的发现是如此的怪异,不仅在20世纪的物理学界掀起了轩然大波,其哲学意义甚至足以颠覆我们原有的世界观。

在经典力学的眼中,世界是确定的。我们眼前的实在之物,比如运动中的篮球,在每一时刻,它的位置是确定的,速度也有确定的数值,两者都可以进行精准的测量。
  我们说过,量子世界是一个规则完全不同的领域。世界的确定性这个看似浅显的问题,在量子力学中就变得复杂起来了。海森堡通过他的矩阵力学推导出了这样一个骇人听闻的结论:对于电子来说,它的位置和速度(通常说动量),我们只能确定其中之一,两者永远不可能同时为我们所知。这就是大名鼎鼎的“不确定性原理”,它表明对于电子来说,我们无法像篮球那样,同时知道它初始状态下位置和速度两者的信息。

 对于这个原理,人们最初在认识上有些偏差,有人把它叫做“测不准原理”。言下之意是说,我们无法同时确定电子位置和速度两者的信息,并不是它们本身不确定,只是因为电子实在是太小了,没办法在不扰动它的情况下进行测量。但后来人们逐渐意识到事情要比想象的更复杂:我们无法给出电子的初始状态信息,不仅是因为测量的原因,而是它本身就不确定!
  薛定谔发表的波动方程中,也包含了同样不可理喻的内容。在方程中他构造了一个波函数ψ,却不知道这个函数背后的物理意义是什么。他自己曾以为这代表了电子电荷的空间分布,但德国物理学家波恩在随后指出,事情要比他所想的离奇得多。波恩认为,ψ代表了一种随机性,一种概率,ψ的平方对应了电子在某个地点出现的概率。原来电子的运动不像经典力学规定的那样,有确定的轨迹,它将会在哪里出现只是一种概率现象。

我们可以通过一个例子来理解。按照经典力学定律来运动的炮弹,它的轨迹是确定的,所以在它发射的一刹那,我们就已经能确定它的落点了。这很重要,因为我们需要把落点设在想要打击的目标上,而不能让它一不小心掉到了自己头上。但假如炮弹是像电子那样运动的话,那你的麻烦就大了,因为它的落点不是一个确定的点,而会有很多种可能性。它究竟会在哪一点落下,这完全是个随机的过程,其概率就像一个波,严格按照ψ的分布展开——炮弹能不能落到敌人头上,要寄希望于你的人品能否爆发。
  波恩形象地把波函数ψ称为“骰子”。他的意思是,你想知道电子将会在哪里出现吗?计算是没有用的,因为你能算出的只有概率,所以还不如去掷骰子来得直接!

海森堡说,我们不可能知道电子的初始状态,因为电子根本就没有确定的初始状态。波恩又说,别说不知道初始状态,就是知道,你也没办法预测电子接下来的行为,你所能确定的只有概率。在亚原子世界里,建立在经典力学基础上的决定论,犹如头上重重地挨了一记闷棍。
  电子最终会出现在哪里,这完全是随机的,与它的初始状态和过程都没有严格的因果关系,这样的结论让许多人无论如何也不能接受,其中就包括爱坦斯坦。在1926年写给波恩的信中,爱因斯坦这样说:“量子力学令人印象深刻,但是一种内在的声音告诉我它不是真的……我毫无保留地相信,上帝是不掷骰子的”。

在随后的岁月中,出于对因果律的痴痴信仰,爱因斯坦始终站在了与随机性战斗的第一线,至死不渝。然而越来越多的事实证明他的抗争只是徒劳,上帝确实在掷骰子。搞错了方向让他其后的工作几乎一事无成,以至于著名的爱因斯坦传记作家,荷兰的亚伯拉罕?派斯调侃说,就算1925年之后爱因斯坦改行以钓鱼度过余生,对于科学来说也没有什么损失。
  决定论在遭受到了量子论的严重挑战之后,混沌学理论给它画上了一个圆满的句号。美国的气象学家洛伦兹在研究天气预报的过程中意识到,最终结果对于初始条件的依赖性,比我们所能想象的要敏感得多。任何细小的干扰都能够对整个系统的发展造成极大的影响,差之毫厘,失之千里。最能形象说明这一点的是洛伦兹的蝴蝶效应:一只蝴蝶在亚马逊河的热带雨林中扇动翅膀,有可能会在美国德克萨斯州引起一场龙卷风。

那些细小的干扰从本质上来说是不可预测的,所以事物演变的结果不可预料。正如洛伦兹所说,任何具有非周期行为的物理系统,都是难以预计的,长期天气预报注定要失败。把这个结论运用在整个宇宙的演变过程同样成立,这意味着决定论彻底跨台了。
  1986年,著名的流体力学权威詹姆士?莱特希尔,在英国皇家学会纪念牛顿《原理》发表300周年的集会上,作出了轰动一时的道歉:“我们以前曾误导了公众,向他们宣传说满足牛顿运动定律的系统是决定论的,但是这在1960年后已被证明不是真的。我们愿意在此向公众表示道歉”。

如果把整个宇宙看作是一个完整的系统,那么量子论告诉我们,这个系统的输入是随机的,因为初始状态根本就不确定。混沌学又告诉我们,这个系统的输出结果是不可预料的,因为它对初始条件极为敏感,既然初始条件不确定,结果也就不可能固定。由此我们完全可以确定,世界并不像决定论所说的那样,只是一部按照固定剧本拍摄的电影,结局早已注定。
  我们回过头来再说说命运的问题。既然系统的输入是随机的,那么就说明我们来到这个世界,只是偶然现象。系统的输出结果是不确定的,这意味着人生的结局也不固定,有着很大的偶然性。所以对于人生有没有确定的命运这个问题,你应该有答案了吧?

下面我要提出的问题是:造物主为什么要设计一个充满着偶然性和随机性的系统呢?他的目的何在?用爱因斯坦的话来说就是,上帝为什么要掷骰子?
  这个问题留待后面一起回答,现在我们还是来继续关注量子论中其它的诡异现象。接下来要说的,也许会更加出乎你的想象。

第七节 水中花(上)

  量子世界蕴含的秘密,足以彻底改变人们的世界观。即便是最富于革命精神的科学大师,曾经以相对论颠覆了绝对时空观的爱因斯坦,也难以忍受转变原有固定观念带来的失重感,完全无法接受这一全新的理念。
  量子论展示的世界的随机性,已经让信奉因果律的爱因斯坦抓狂了。接下来我们要说的这件事,将更为不可思议,让爱因斯坦更加忍无可忍,直到生命的最后都始终难以释怀。

 历史上认为世界只是我们心中虚幻影像的人很多,比如前面曾经提到过的慧能,还有明朝的心学大师王阳明等。但这一观念从未在思想领域占据过主导地位,因为眼前的一切无可争议地证明了世界的真实性,从来没有人能够拿出确切的证据证明它的虚幻,但量子论改变了这一局面。
  作为20世纪物理学两大发现之一的量子论,比史上任何一种理论都引发了更多的技术革命,核能、计算机技术、新材料、能源技术、信息技术,这些领域的进步都跟量子论密切相关。在量子论的帮助下,我们才有了激光、电子显微镜、半导体,我们能够用上电脑,看上电视,建核电站,这些都和量子论的贡献分不开。

 

然而直到现在,物理学界对于量子论的内在机制和原理,还处于认识混乱之中。量子论在技术运用方面的巨大成功,是在原理不明的情况下取得的,就像古代的人不知道地球磁场的存在,但这并没有妨碍他们发明指南针。
  我们不缺少对于量子论原理的解释,问题是解释版本太多了,人们反而不知道该信哪个。有些版本实在是太离谱了,而最具有可能性的那个解释,其背后的哲学意义却又令人难以置信:它表明,是意识决定了世界的存在。这样的说法实在难以让人接受,但其它的解释又不能让人满意,所以真是很难作出选择。

 1997年在马里兰大学巴尔的摩郡分校一次量子力学研讨会上,有人做了一次问卷调查,结果相信哥本哈根解释的有13人,多宇宙的8人,隐变量的4人,退相干历史的4人,自发定域理论的1人,还有多达18人说自己不知道该选哪个。
  这是怎么回事呢?下面用一个实验来说明。


 1807年托马斯?杨发表了一个非常著名的实验:光的双缝干涉。他把一支蜡烛放在一张开了一个小孔的纸前面,形成一个点光源,然后在这张纸后面再放一张纸,纸上开两道平行的狭缝,后面再放一个投影屏。结果发现,小孔中射出的光穿过两道狭缝投到屏幕上,形成了一系列明暗交替的条纹。
  很显然这是干涉条纹,干涉是波的特性,实验证明光是一种波,从两条狭缝中穿过的两列波,形成了干涉现象,波峰与波峰相遇的地方会相互增强,所以在屏幕上对应的位置出现了明的条纹;波峰与波谷相遇的地方会相互抵消,所以出现了暗的条纹。

后来人们改用电子代替点光源来做这个实验,结果令人意外,屏幕上竟然同样出现了干涉条纹。这相当挑战人们的神经,因为按照通常的认识,电子是原子的内部结构,它显然是一种粒子,双缝实验难道能够证明电子不是粒子,而是一种波?
  还有更夸张的事情,我们知道两列波之间才会出现干涉现象,如果只有一列波,干涉就不可能产生。人们稍微修改了一下实验,试着控制电子的数量,每次只发射一个电子,这样每次就只能在背后的感光屏上激发出一个小亮点。奇怪的是,当人们把电子一个一个通过双缝打在感光屏上时,随着亮点慢慢增多,逐渐地又能看出干涉条纹来了,亮点越来越多,条纹就变得越来越清晰。

 

这些奇怪的现象应如何解释?电子到底是一个粒子,还是一种波?假如它是粒子,为什么在穿过双缝时会象波一样产生干涉现象?假如它是一种波,那么为什么碰到屏幕时,却会打出一个亮点来,表现出粒子的特征?当它一个一个地通过双缝时,为什么还会存在干涉现象?难道它是自己和自己产生干涉的?或者说后面的电子与前面的电子形成了干涉?
  怪事还不止这些。在人们一个一个发射电子的过程中,只要关闭掉双缝中的任意一条,后面的那些电子马上就能感应到这种变化,打在屏幕上时不会再出现干涉条纹。甚至在不关闭狭缝的情况下,只要在双缝的后面安装一个探测器,测量电子是从哪条缝出来的,电子就能马上作出反应,干涉条纹立即消失。

电子是如何感应到双缝变成了单缝的呢?为什么有探测器看着它,电子马上就改变了行为方式呢?
  因为如何解释以上现象的问题,物理学界闹得不可开交,爱因斯坦和玻尔每次见面都争得面红耳赤,谁也说服不了谁。到了现在,我们手上有一大堆的解释版本,却没有哪一种能够统一大家的意见,每一种版本都是那么的不可思议。我在这里重点介绍一下影响最大的版本——“哥本哈根解释”,这个解释虽然让人感觉相当离谱,但其它的解释还要更离谱得多。

 

 第七节 水中花(下)

  哥本哈根解释的内容主要包括3个部分,除了前面提过的海森堡的不确定性原理和波恩的概率解释之外,还有玻尔的“互补原理”。前面两种理论已经够夸张的了,它们认为世界是不确定的,充满了偶然性和随机性。但互补原理还要更可怕得多,因为它居然认为世界是由意识决定的。
  互补原理是这样说的:电子既是一种粒子,也是一种波,它具有波—粒二重性。但在每一个特定的时刻,电子不可能既是粒子又是波,而只能是其中的一种。它到底会是粒子还是波,这取决于是否有人观察它,当没人观察它时,它就是波,而一旦有人观察它,它就变成了粒子。

按照它的解释,在前面的实验中,电子最初是一种波,它以某种方式同时穿过了两条狭缝,自身与自身发生干涉。在撞上感光屏的那一瞬间,这时候就相当于有人观测它了,所以它就变成了粒子,按照ψ的概率随机打在屏幕的某个位置上。假如在双缝后面装上探测器,那么同样的道理,被观测的电子马上变成了粒子,粒子不会产生干涉现象,所以干涉条纹消失了。
  看到这里,估计许多人还没有意会到其中的恐怖之处,下面我用更通俗的话来说一遍。这种解释意味着什么呢?它意味着,当我们没有看电子的时候,电子就不是实在的东西,它像个幽灵向四周散发开来,以波的形态飘浮在空间中。你一睁开眼睛,所有的幻影就立马消失,电子的波函数在瞬间坍缩,变成一个实实在在的粒子,随机出现在某个位置上,让你能看到它。

我的妈呀!这多象是《倩女幽魂》中的场景,当你定睛看时,王祖贤扮演的小倩就站在面前,还笑吟吟地看着你。你一转过身去,她却立刻就消失得无影无踪。这是科学理论吗?它简直就是一个鬼故事!
  更糟糕的是,人们用光子、介子等其它的亚原子粒子来做同样的实验,得到的竟是和电子完全一样的结果,甚至用原子来做也是如此。它表明这种属性不是某种粒子特有的,而是量子世界的共有现象。这难道意味着,正如贝克莱主教所说的那样,“存在就是被感知”,世界是因为观测者的存在才变得真实的?当时有一句广为流传的话,很好地描述了这一解释:“当我们不观察时,月亮是不存在的”。

此时你是否已经联想起,书中一开头就提到过的慧能的话?不是风动,不是幡动,是和尚的心动,难道世界真的只存在于我们的意识中?
  这太可怕了。长期以来我们都认为,世界是客观的,它不依赖于人的意识而存在。你想,宇宙已经演变了137亿年,而人类出现的历史不过是短短的几百万年,在之前没有观测者的情况下,世界难道就不存在了?这不管怎么看都是件荒谬的事情。

看来要接受“意识让世界变得真实”的想法,需要相当大的勇气,也许你想了解一下其它版本的解释是怎样的,看看有没有别的路可走,但我要先警告你,其它版本的解释比这还要疯狂得多。
  排在第二位的“多宇宙解释”,在宇宙学家中很有些市场。它认为电子在双缝前面临选择时,我们的宇宙分裂成了两个互不相干的宇宙,叫“平行宇宙”,每一种可能性就对应着一个宇宙,以此来解释电子的怪诞行为。这意味着,宇宙演变的每一种可能性,都对应着一个平行宇宙,在一些宇宙中梁山伯与祝英台终成眷属,而另一些宇宙中荆轲干掉了秦王。

明眼人应该能看出来,这种解释采用的是和进化论同样的逻辑。进化论认为,变异存在无限多种可能性,其中必然有一种情况跟现有物种的状态是一样的。而多宇宙解释认为,存在无限多个平行宇宙,它们囊括了宇宙演变所有的可能性,其中必然有一个和我们的世界完全相同。不一样的是,进化论说我们看不见其它的变异,是因为它们被自然选择机制淘汰了;而多宇宙解释则说,我们看不见其它的可能性,是因为它们和我们不在同一个宇宙中,它们被分裂到平行宇宙去了!
  你愿意接受“意识让世界变得真实”的哥本哈根解释,还是愿意相信“一个电子的选择就能造成宇宙分裂”的多宇宙解释呢?我宁愿接受哥本哈根解释,因为我喜欢简单,而且后来我也想通了应该如何理解这一理论。

哥本哈根解释的说法过于惊世骇俗,所以近80年来,没有一天它不受到来自各方的指责、质疑和攻击。然而令人大跌眼镜的是,它经受住了一次又一次的考验,所有试图用来发掘它错误的实验,却都更加证明了它的正确。
  爱因斯坦对此极为反感,毕生都在为推翻这一解释而努力,薛定谔也持同样立场。然而在事实面前,再负有盛名也无济于事,那些不喜欢这一理论的物理学家们,最终只能无可奈何地说:“我做实验的唯一目的,就是给别人看看,量子论究竟有多奇怪”。许多人现在已经只顾埋头享受量子论带来的实惠,再不去管它背后那令人毛骨悚然的哲学意义了。

水中倒映的花朵,虽然美丽却只是幻影。我们眼前的世界,显得是那样的纷繁复杂,多姿多彩,大自然的美妙奇幻,令我们沉醉其中,流连忘返。你怎么可能想象,它会如同《水中花》唱的那样,“欢爱宛如烟云,似水年华流走,不留影踪”。当我们一转过身来,它就化作了一缕轻烟随风而去,消散得无影无踪?
  世界是虚幻的,量子论似乎首次为这一说法提供了比较有说服力的证据。然而为什么在我们不观察的时候,世界是虚幻的,当我们定睛一看,世界却又变得真实起来了呢?其中到底有着怎样的玄机?
  请耐心等待,我们将很快公布答案。接下来还要再说一个量子论中的疑案,因为我想提供尽可能多的线索,让即将得出的结论更有可信度。

 

第八节 雨伞后的猎枪(上)

  量子论是一种极富破坏性的理论,它破坏了世界的确定性,推翻了决定论;它破坏了世界的真实性,让人们对实在论产生了怀疑,这些都让爱因斯坦极其厌恶,怒不可遏。接下来,它还将破坏什么呢?
  在我们接着要说的实验中,量子论将破坏的是世界的定域性,质疑的是爱因斯坦的成名之作——相对论。

定域性是指,在某个时间段,所有因果关系都必须维持在一个特定的区域内,不存在超越时空的瞬间作用和传播。这是相对论的基础,任何信息的传输,都不可能超过光速这个上限,宇宙中不可能有无视时间和距离的超距作用。
  事情似乎是显而易见的。在我们的经验中,任何长距离的信息传送都是需要时间的。在古代信息不发达的时代,靠人力传送的书信,从京城抵达边关往往需要几个月的时间,所以才有家书抵万金的说法。即便后来有了电报、电话、互联网,信息的传送依然是需要时间的,至少不可能快过光速,谁真正见过类似于心灵感应那样可以即时联动的信息交流?

然而这一看似无可争议的问题,现在受到了量子论的挑战。量子论中有一个奇怪的实验,叫“EPR佯谬”,就涉及到了粒子间的超距作用,有点类似于双胞胎之间莫名其妙的心灵感应,让物理学家们感到困惑不解。事情的经过,起源于爱因斯坦对哥本哈根解释怎么看都不爽,处心积虑想给它找碴,因此在1935年与两位同事发表了一个旨在推翻哥本哈根解释的思维实验,实验是这样的:
  假设有一个大粒子,自旋为0,它不稳定,衰变成A、B两个小粒子,向相反的远方飞去。小粒子有2种自旋方式,叫“上旋”和“下旋”。按照公认的某种守恒定律,如果粒子A为上旋,那么粒子B就一定会是下旋。

按照哥本哈根解释,两个小粒子的初始状态不确定,当我们观察粒子A时,它会马上随机地选择一种确定的状态,比如说上旋,那么按照守恒定律,粒子B就必然会在同时确定为下旋。但如果此时两个小粒子已经离得很远,比如说相隔几十亿光年,那么它们之间是怎么沟通信息,使得粒子A的状态一确定,粒子B马上就作出反应的呢?
  出现这种情况只能有两种解释:第一种是两个小粒子之间存在类似于心灵感应的超距作用,某种超越光速的信息传输;第二种是两个小粒子并不象哥本哈根解释说的那样,状态不确定,而是从分离的那一刻开始,就早已确定了它们的自旋状态。

爱因斯坦认为,相对论规定了任何信息的传输都不可能超过光速,宇宙中不存在超距作用的因果关系,所以第一种可能性实际上并不存在,只有另一种可能——粒子的状态早已确定,这足以表明哥本哈根解释有问题。
  据说爱因斯坦的这次发难,让玻尔郁闷了好一阵子。但后来他想通了,解释说两个粒子之间其实并没有传递什么超光速的信号,只是在没有被观测之前,两个粒子之间不管相隔多远,都仍然是一个虚无的整体,因而只要对其中的一个进行观察,另一个必然会作出反应,这很正常。

 检验爱因斯坦与玻尔之间谁对谁错,关键在于确定两个远离的小粒子之间是否存在关联,是否有超距作用的“心灵感应”。如果玻尔是对的,那么小粒子在没有被观察之前是一个整体,粒子A与粒子B的行为必然会具有某种协同性;而如果爱因斯坦是对的,那么两个小粒子从分开的那一刻开始,相互间就再也没有什么干系了。
  这个思维实验,以当时的技术条件,无法在实验室中进行检验,因而玻尔和爱因斯坦,至死也不知道到底谁对谁错。后来北爱尔兰人约翰●斯图尔特●贝尔,作为爱因斯坦的忠实追随者,在1964年发表了“贝尔不等式”,为检验EPR实验扫清了障碍。贝尔深信,实验结果将告诉人们,粒子间心灵感应式的合作是纯粹的胡说八道。

1982年,法国物理学家阿莱恩●阿斯派克特,带领一个小组做了这个实验。它的结果意义是如此的重大,以至于被物理学界称为“上帝的裁决”。实验结果是爱因斯坦输了,事实证明分开的粒子之间确实保持着一种微妙而神奇的联系,类似于超越时空的“心灵感应”,这种联系有一个拗口的专业名词叫“量子纠缠”。
  实验报告发表之后,科学界最初的反应不是一片哗然,而是出奇的沉默。科学家们都知道这个结果意味着什么,但却鸦雀无声,也许是一时不知该说什么才好。后来人们不断引入新的手段,提高实验的可靠性,多次重复了这一实验,但结果全都一样。

现在我们面临着这样的选择:要么相信玻尔的说法,两个粒子在没有被观察之前,不管相隔多远,即便是上百亿光年,它们也还是一个整体。这意味着需要放弃世界的实在性,承认粒子只有在被观测后才能成为现实的东西。但除此之外,我们只能接受这样的事实——粒子间确实存在快于光速的超距作用,如果事实果真如此,那么相对论就要失效了。
  阿斯派克特实验结果出来之后,有人邀请了8位量子论专家作访谈,征求他们的看法,其中就包括阿斯派克特和贝尔本人。专家们的意见五花八门,阿斯派克特不相信超光速的说法,宁愿放弃世界的实在性;贝尔则沉默良久,最后宁愿牺牲定域性,相信超越光速的超距作用,也不愿意接受世界是虚拟的。

假如在天有灵,也许我们会听到这样一段对话:
  爱因斯坦:玻尔,我相信上帝是不掷骰子的!
  玻尔:老爱,请别对上帝指手划脚!
  但现在爱因斯坦的上帝死了。

第八节 雨伞后的猎枪(下)

  曾经发表了波动方程,对量子论作出过巨大贡献的薛定谔,却是爱因斯坦反对量子论的坚定同盟。在EPR实验发表之后,薛定谔颇为振奋,认为点中了哥本哈根解释的死穴。受此启发,他自己也发表了一个著名的思维实验——猫实验。实验是这样的:
  假设把一个放射性原子装进一个不透明的箱子里,箱子里有一种结构巧妙的精密装置,只要那个放射性原子衰变后放出一个中子,它就能激发这个装置的一串连锁反应,最终会打破箱子里的一个毒气瓶,毒死箱子里的一只猫。

 薛定谔说,既然哥本哈根解释认为,在没有观测之前粒子的状态不确定,处于各种可能的混合状态之中。那么就可以断定,只要没有进行观察,放射性原子就处在模糊的状态之中,是否衰变并不确定。
  现在问题出来了,在我们打开箱子观察之前,原子是否衰变并不确定,那么里面猫的死活是否也不确定呢?难道猫在此前处于又死又活的状态之中?

薛定谔的这次发难,把哥本哈根派整得够呛。根据他们的理论,在我们没有观察之前,那只猫确实是不死不活,又死又活的。前面说在我们没有观察之前,电子不是真实的,这对我们来说似乎是很遥远的事情,触动还不那么深。但现在说的是一个活生生的东西,一个鲜活的生命,难道我们能够不管它的死活?
  我们进行观察之后,猫的死活才能确定下来,这是否意味着我们的意识决定了猫的生死?假如我们一直不去观察,猫就永远都不会死吗?而且需要指出的是,这里说的不确定,不是因为我们不了解情况造成的。如果是那样的话,猫在某个时候的死活是确定的,只是我们不知道而已。这个不确定是真的不确定,用极端的话来说,假如猫能意识到自己状态的话,那就连它也搞不清楚自己的死活。

这样的结论你能接受吗?相信很难,这太违背常识了。但如果不接受,我们又该如何解释呢?
  EPR实验和猫实验确实很难解释,但好在我已经想通了,下面就和你分享一下,为了便于理解,我将用一个例子来说明。
有个80岁的老头生了儿子,在家里大摆筵席。下面两位宾客窃窃私语:
  “你相信这么老的人还能生孩子吗?”
  “我讲个故事给你听吧。有一次我到非洲旅行,在草原上遇到了一头狮子,向我猛扑过来。慌乱之中我举起手中的雨伞,对准狮子‘呯’的一声,狮子应声倒地了。”
  “那不可能!“
  “是的,不可能。我转过头来,看到身后站着一个人,手中端着猎枪,枪口上还冒着轻烟呢!”

世间的事情往往就是这样,当我们对眼前的现象百思不得其解时,往往只要看看它背后有些什么,就能找到问题的答案。
  以上两个实验也是如此。举起雨伞打死了狮子的现象让人难以理解,但如果能够找到背后的那把猎枪,事情就毫无悬念了。但问题是猎枪在哪呢?为了回答这个问题,我们再来说说另一件事。

在电视上的普法节目中,我们经常会听到这样一句话:“要学会用法律的武器来保护自己”。这种说法有跟国际接轨的倾向,据说西方人很喜欢打官司,什么事情都法庭上见。在现实中也确实有很多人,通过法律手段维护了自己的合法权益,由此一些人真的把法律当成了武器,认为它具有强大的力量,其实这不过是一种错觉。
  法律作为一种行为规则,其实它本身并没有力量,只不过是那把雨伞而已。真正有力量的是颁布法律的国家机器,这才是它背后的猎枪。法律之所以令人敬畏,是因为有国家机器的背书,是国家强制力在监督着法律的执行,对违反法律的人实施惩罚。所以对于一个国家来说,仅有立法机构还不够,法律不是制定出来就会自动生效的,还需要有执法部门来保障它的执行,监督公众遵守法律。没有国家机器支持的法律毫无意义,秦朝的律法很严苛,但现在谁也不会把它当盘菜,因为秦朝早已灭亡,国家机器报废了,它也就成了一纸空文。

有人搞不清雨伞和猎枪的区别,把雨伞当作猎枪来使用,后果很严重。在人治社会,惹到了你不该惹的人时,天真地“拿起法律的武器”只会是一种徒劳。此时你将发现,手中的雨伞真的成了雨伞,毫无威力,它背后的猎枪哑火了。没有了国家机器的支持,法律就变得软弱无力了,你拿着把雨伞和狮子搏斗,除了夸你一句勇气可嘉之外,我实在想不出其它更好的词了。
  把雨伞和猎枪搞混似乎是很幼稚的举动,但有意思的是,这在科学领域是普遍现象。人们掌握了科学定律之后,将它运用于提高科技水平,以此来改造世界,取得了巨大的成功。由此许多人想当然地认为:自然法则主宰着世界,科学定律中体现了自然法则,所以掌握了科学定律,就掌握了强大的武器,用一句广为流传的话来说,“知识就是力量”!但你有没有想过,自然法则和法律一样,作为一种规则,它本身是没有力量的。法律需要国家机器来监督实施,自然法则难道就不需要吗?

是什么样的力量,在一丝不苟地监督着世界严格遵照自然法则来运转的呢?恕我孤陋寡闻,这个问题从未看见有人提起过。许多人天真地以为,自然法则本身就能起作用,这真是一种奇怪的想法,无异于相信法律只要一制定出来,它就能自动生效,无需执法部门来执行。
  自然法则背后的力量就是雨伞后的猎枪,是我们这个世界真正的主宰。这种力量是什么?它从何而来?这个后面会详细地说。现在我们可以肯定的是,世界背后是有监控系统的,正是它在支持着自然法则发生作用。

从这点出发,前面的两个实验就容易解释了。两个小粒子之间的神秘关联,假如是因为世界背后的监控系统在起作用的话,那就一点都不奇怪了,系统完全可以把两个分开的小粒子当成一个整体来看。相对论只对属于我们这个世界的事物有效,对于世界背后的监控系统来说,根本就没有约束力,它可以轻松地制造我们眼中的超距作用。
  薛定谔的猫的死活也很好办。哥本哈根解释中关于不确定性的认定是有问题的,不确定性其实只存在于系统的初始状态,而不会存在于运行过程之中。原子衰变是系统运行过程中的一个事件,在监控系统中肯定是有记录的,所以猫是死是活,系统心中自然有数,这是确定无疑的。

在哥本哈根解释和多宇宙解释之外的另一种解释版本,美国科学家玻姆的隐变量理论,在某种程度上反映出了监控系统的作用。这一理论认为,电子的行为不可预测,是因为主宰它们的是一些隐变量,这些变量是隐藏着的,你无法直接探测到它们。这种认识其实是很有道理的,监控系统所发挥的作用,难道不是无法直接探测的吗?

  未完待续。明天极有可能无法更新,因为接下来要说到相对论了,而我对广义相对论的理解还有所欠缺,所以可能会写得慢些。

  再次鞠躬感谢各位点击观看、参与讨论、顶贴的朋友!

 

第九节 烂柯山(上)

  前面我们先考察了进化论,这是在正常的尺度上看世界;接着又考察了量子论,这是在极小的尺度上看世界。就像看一座山,先是在山林里欣赏风景,然后用显微镜观察山上土壤、岩石、植物的细节。从细微处看的东西,与正常视野中见到的不一样,所以量子论在我们眼中显得很怪异。
  除此之外,还能从什么样的角度观察呢?可以站在空中往下看,这样你就能够看清整座大山的容貌,而呆在山里或者对着显微镜肯定看不到山脉的全景图。现在我们要从极大的尺度看世界,看看还能发现什么。在这个尺度上描述世界物理特性的理论,是爱因斯坦的相对论。

还是先从故事讲起吧。在围棋界有个传说:晋朝的时候,一个叫王质的樵夫到石室山砍柴,看到两个童子在下围棋,就坐在一旁观看。一盘棋还没有下完,童子就对他说,你已经离家太久,该回去了。不信你看,斧头柄都烂了。王樵回到村里才知道,时间已经过去了几十年,他的妻子都已经去世了。后来人们把石室山称为烂柯山,烂柯也成为了围棋的别称。
  这个充满神话色彩的传说,其中包含了一些古怪的物理特征:一是在两个不同的地域,时间流逝的快慢不一样。那两个童子显然是神仙,王质应该是误入仙界了,仙界一盘棋的工夫,在人间就是几十年。二是两地不仅时间流逝的速度不同,而且人们对于时间的感觉也不同。王质在仙界一盘棋的时间,相当于人间几十年,但他眼中的时间流速很正常,并没有经历了漫长岁月的感觉。假如他在仙界能看到妻子的一举一动,那么他会觉得妻子的动作快得像闪电一般,而王质的妻子如果能看到他在仙界的动作,那么她会觉得他比蜗牛还慢。

不知道大家注意到没有,这个神话传说中有一个BUG,那就是王质感觉只过了一盘棋的工夫,斧头柄应该也一样,王质没有垂垂老去,斧头柄却烂了,这毫无道理。
  神话传说中描写的现象,在现实世界中存在吗?人们曾以为那不过是幻想,但后来才发现,这竟然是真的。

在牛顿经典力学占据主导地位的年代,人们以为自己处在一个绝对时空之中。绝对时空是什么意思?你可以简单地理解为,在宇宙的任何地方,时间流逝的速度是恒定的,空间的距离是固定的。通俗点说,就是你在地球上的1小时,坐在飞机上的1小时,宇宙飞船上的1小时,火星上的1小时,甚至和秦始皇时代的1小时,都是一样长的;你在地面上量的1米,坐在飞机上量的1米,宇宙飞船上量的1米,在火星上量的1米,甚至和秦始皇时代的1米,也都是一样长的。
  这看起来应该是理所当然的事情,人们一直以来也都是这么认为的。但后来一些事情的出现引起了怀疑,最终导致爱因斯坦发表了狭义相对论,打破了绝对时空的观念,我们来看看是怎么回事。

在经典力学的绝对时空中,物体的运动状态却是相对的。因为根据经典力学的理论,判断任何物体的运动状态,都需要选定一个参照物。对于同样的运动物体,假如选取的参照物不同,得到的结果就不一样。
  例如一列在铁轨上以每小时50公里由西向东行驶的火车“和平号”,这句话中其实就隐含了一个假设,以大地为参照物,通常情况下我们都是这样做的;假如把以同样速度迎面而来的另一列火车上的乘客作为参照物,那么情况就会有所不同,在那些乘客看来,“和平号”是在以100公里的时速向东运动;而假如以另一列朝着相同方向以同样速度行驶的火车作为参照物,那么就更有意思了,在这种情况下“和平号”是静止的。

牛顿的这一逻辑表明,只要参照物不同,物体的运动速度就有可能不一样,包括光。比如一束光向你照过来,光速为C,当你以速度V向着光源的方向运动时,那么以你为参照物,光的速度就变成了C-V。而当你背着光源的方向运动时,你眼中的光速就应该是C+V。
  这一判断对于经典力学来说显然是正确的。但因为光速太快,而其它运动物体的速度与之相比慢得太多,所以很难对这个推断进行检验。直到1886年,麦克尔逊和莫雷进行了物理学史上赫赫有名的“MM实验”,才有了一个惊人的发现:在地球朝着不同方向运动时,测量到的光速竟然丝毫没有变化。这意味着,不管以任何物体作参照物,不管这个参照物在如何运动,光速都是恒定的。

物理学界对此一片哗然。不管采用怎样的参照物,光在真空中的传播速度都是一个恒定的数值,这无法用经典力学来解释。一时间各种各样的说法都有,但最终还是爱因斯坦脱颖而出,合理地解释了这一现象。
  爱因斯坦说,平时我们生活在一个低速的世界里,以正常的视野来观察这个世界,看到的就是一个绝对时空。但从大尺度的宇宙来看,到处都有高速运动存在,光速就高达每秒30万公里。在高速的世界里,你将看到一个完全不同的场景。

在经典力学中,速度可以简单地进行加减,那是因为在低速的情况下,不同物体的时间流速很接近,可以忽略这个因素的存在。但对于高速运动的物体来说,时间流速的差异将大到难以想象。
  根据爱因斯坦的狭义相对论,高速运动的物体,其时间的流速会变慢,自身的长度会缩小,绝对时空并不存在。假如你坐在一艘速度达到了光速的0.99999倍的宇宙飞船中,那么你的1小时,将不再等同于地球上的1小时,而会相当于地球上的250小时。同时,你的1米也将和地球上的1米不一样长,假如你量出飞船的长度是500米,那么地球上的人量出来的结果却只有2米!这时候在地球上看,飞船上的人做事变得慢悠悠的,而且人变得扁扁的。

正是因为时间和空间都有弹性,才导致了不管你在哪里见到的光,在真空中的传播速度都是每秒30万公里,丝毫不差。

第九章 烂柯山(下)

  狭义相对论发表之后,爱因斯坦很快就不满意了,他的不满意来自于“狭义”两个字。
  狭义相对论在德文和英文中的本义是“特殊相对论”。它特殊在哪里呢?原来这一理论只在惯性系统中适用,也就是说它只能应用在静止或者做匀速直线运动的东西上。

问题是世界上有多少东西是静止或者做匀速直线运动的呢?以时速50公里向前直线行驶的火车,它的轨迹真的是直线吗?不,地球表面实际上是一个曲面。它真的能一直保持50公里的时速吗?不,它经常需要加速和减速。静静地伫立在那里的大山,它真是静止的吗?不,它在随着地球绕太阳做圆周运动。
  原来搞了半天,爱因斯坦发现的是一个只在极其特殊的情况下才能用得上的理论,难怪他高兴不起来。造物主是不会考虑到狭义相对论的特殊性,专门给你制造一个理想状态的世界的。然而要怎样才能把特殊相对论前面的特殊二字去掉,找到一个在现实世界中能够普遍适用的理论呢?

爱因斯坦想呀想,最后被他想通了。想通的原因在于他发现了等效原理,这一原理表明,加速度和引力其实是等效的。在作匀速直线运动的东西是罕见的,绝大多数的东西都始终处在加速度的作用之下,根据加速度与引力等效的原理,可以把它当作引力来处理。所以只要在狭义相对论中加上一个引力的因素,就能把它转化为普遍适用的理论了,这就是广义相对论。
  广义相对论的方程比狭义相对论要复杂得多,因为在物体的运动过程中,受到的引力是一个随时变化的量,所以广义相对论的公式都是微分方程。爱因斯坦当年为了弄出引力场方程来,还特意去大学里恶补了一年微积分。

比狭义相对论复杂得多的广义相对论,从中推导出的结论也要诡异得多。爱因斯坦根据这一理论,得出了引力会使时空弯曲的结论。他说引力越强的地方,时空就被弯曲得越厉害。怎样才能更好地理解时空弯曲现象呢?别问我,坦白地说,到目前为止我自己都还没有弄明白。
  时空弯曲的结果首先是时间变慢了。引力越强,时间变得越慢,平地上的地球引力比高山上的地球引力要大,所以按照广义相对论的原理,平地上的时钟比高山上的会走得慢一些。但地球是在自转的,离地面越高,自转的线速度就会越大,按照狭义相对论的原理,速度快时间就会变慢,所以这样看来高山上的钟又要比平地上的走得慢。

狭义相对论和广义相对论的结论会自相矛盾吗?不,事实上是两种效应同时在发挥作用。按照计算,广义相对论的效应要更显著一些,所以综合考虑两种因素,最终还是平地上的时钟走得要慢一些,这一点后来被实验证明了。
  时空弯曲的另一个意思,是大质量的天体周围空间不再是平坦的,而是弯曲着的。你可以想像把一个重重的大铁球放在一张拉伸的网上,铁球压着的位置会出现一个大的凹陷。宇宙空间就像是一张大网,天体就像是铁球,天体周围的空间会出现凹陷,这就是空间弯曲。

爱因斯坦由此认为引力并不是真正的力,而是一种空间凹陷现象。就像玻璃弹珠滚到凹陷位置时,会一圈一圈地绕着铁球滚动,看起来就像是有一种力在牵引着它似的。
  如果天体的质量很小,比如像地球这样,那么就只能把空间压出一个小小的印子来。但假如天体的质量非常大,体积又非常小,那么它压出的就不再是一个凹陷的坑,而会是一个深深的洞。任何东西只要和这个洞靠得足够近,就会掉进洞里出不来,即便是光线也没办法从洞中逃离,这就是“黑洞”。黑洞有点像貔貅,只进不出,谁碰到谁倒霉。

 空间在这里形成了一个洞,这还容易理解一些。但时空弯曲是一个整体现象,就是说,时间在这里也形成了一个洞,这意味着什么?关于这一点我还没想明白,有知道的可以教教我。
  还有更神奇的事情。爱因斯坦发现,从理论上说,假如两个黑洞刚好屁股对屁股连在了一起,那么就形成了一个贯通宇宙不同地域的通道。这有点像一只虫子在苹果中蛀出了一个洞,把苹果的上下两个面连在了一起,于是人们形象地把这种理论上可以连接宇宙不同地域的快速通道,叫做“虫洞”。

广义相对论的方程,是在大尺度上描绘宇宙的有力工具。爱因斯坦甚至利用这一方程推导出了这样的结论:宇宙要吗在膨胀,要吗在收缩,总之它不可能是稳定的。但他自己无法接受这一点,于是大笔一挥,在方程中加上了一个常数,人为地把宇宙“稳定”了下来。直到后来哈勃发现了宇宙膨胀的事实之后,爱因斯坦才对自己的不自信感到后悔莫及。
  相对论还引起了人们对于时间旅行的大讨论。从理论上说,根据狭义相对论,速度越快,时间流速就变得越慢,在达到光速之后,时间就停止流动了。由此许多人想,要是超越了光速呢?那岂不是可以时间倒流了吗?

还是爱因斯坦粉碎了人们这样的梦想。他说,速度越快,虽然时间的流速会变得越慢,但物体的质量却会变得越大。物体的速度越接近光速,它的质量就会越接近无限大。你不可能找到无限多的能量,来为质量无限大的物体加速,所以只要是有质量的东西,它就永远不可能跑得象光一样快。而光之所以能以光速传播,那是因为它没有质量。
  但在广义相对论中,时光旅行在理论上却是有可能的。时空是可以弯曲的,这种弯曲程度如果足够地大,就有可能弯回到以前去了。足够大到底是多大?根据计算,应该是像黑洞里面那样的大,所以黑洞极有可能就是人们进行时光旅行的唯一通道。

爱因斯坦还有一个惊人的观点。他说,假如不把我们所处的世界,单纯地看成是三维空间,而是看成四维时空的话,那么所有东西的速度都是光速C。
  这句话要怎样理解呢?你的脑子里可以想像这样一个直角坐标系,X轴代表物体的运动速度,Y轴代表时间的流速。所有物体的运动,都是以轴心为原点,处在X轴和Y轴之间扇形区域内同等长度的线段,线段的长度都等于C。

光正好处在X轴上,因为它的运动速度为C,但时间的流速为零,所以光永远不会变老,我们现在看到的远方星系传来的光,和它一百多亿年前从古老的星体身上发出来时是一模一样的。假如有某个东西是绝对静止的,那么它会处在Y轴上,时间的流速最大,它的生命消耗得最快,但运动速度为零。其它物体的线段,越靠近X轴的,就运动速度越快,时间流速越慢;越靠近Y轴的,就运动速度越慢,时间流速越快。
  从这个角度出发,相对论揭示出来的世界,跟经典力学刚好相反。经典力学认为时空是绝对的,运动是相对的;而相对论则证明了时空是相对的,但运动是绝对的。生命在于运动看来是一个真理,连宇宙的生命也是如此。
想到这种时空一体的复杂性,我再一次感到,世界应该是一个伟大的设计,不可能是自然形成的。现在我的问题是:造物主为什么要设计一个有弹性的时空?这样难度会加大,工作量会增加,他为什么还要这么做?


  (未完待续)
 第十节 创世程序(上)

  十几年前电影《黑客帝国》中出现的一幕,相信至今仍印在许多人的脑海里。莫菲斯摊开的双手中,有一红一蓝两粒小药丸,选择吃下蓝色那粒,就相当于什么事都没有发生,明天太阳照常升起;选择吃下红色那粒,你将明白所有的一切,直面残酷的现实。
  当尼奥犹豫片刻之后拿起那粒红色小药丸时,屏幕下的你作何感想呢?不知你想过没有,假如你是尼奥,你又会如何选择?
现在你的面前,就有同样的两种选择。你可以选择退出本帖,忘记前面的所有疑问,继续过平静的生活。如果你选择了继续往下看,那么也许会明白所有的真相,但必须有足够的准备,来迎接那思想上即将来临的巨大冲击。
  我也觉得奇怪,自己并不是什么先知,但却能发现世界的奥秘,解答许多科学家们回答不了的问题。这和智商无关,我知道自己这方面不比他们高,因为我根本看不懂那些复杂的数学公式,而只能勉强看懂科普书中对于那些科学理论的解释。

我认为原因在于现在各个学科之间界限分明,又往往喜欢与邻为壑,很少有人把各类信息联系在一起考虑问题。
  假如把世界看成一幢大厦,那么各学科研究的内容分别对应如下:数学是通用的建筑材料,物理学是地基,往上的楼层是化学、生物学等学科,社会学位于顶层,哲学则是对整座大厦的总体描述。

不识庐山真面目,只缘身在此山中。你不可能跳出世界去看世界,而只能在大楼里面转悠,所以要搞清它的整体外观,就很有一些难度。现代各学科的分类越来越细,之间的沟壑越来越深,在这样狭窄的视野中,你不仅难以看清世界的全貌,连要搞清楚本学科的机制原理都有困难,就像量子论那样。因为世界是一个有机整体,但科学却采取了把它割裂成一小块一小块的方法去研究,这是很有问题的,直接导致了世界在整体上的模糊不清。
  哲学是从整体上描述世界的学科,但现在却又误入歧途了。前些日子《非诚勿扰》电视节目中来了个哲学男,女嘉宾问他有什么可以和女朋友分享的,他竟然这样回答:“我会因为你的自在而自在”。从这个例子中可以看出一个问题,近代以来的哲学已经变成了专业名词的串串烧、绕口令,就像医生的字迹普遍让人难以辨认一样,哲学家们满嘴都是常人听不懂的语言,一副高深莫测的样子,实际情况却是,自己也还糊涂着呢!

 霍金说,哲学已死,所以别指望它了。许多物理学家试图以物理学替代哲学,来解答世界之谜,但事实证明这只是一种徒劳。不管怎么样,关于世界全貌的答案,最终只能由哲学而不是物理学给出,研究地基的人不可能比在各个楼层晃荡的人更了解整幢大楼。我能够找到问题的答案而物理学家们不能,原因就在于此。
  我的灵感就来自于古老的哲学。也许这会让你感觉意外,因为我在标题中提到了《黑客帝国》。但事实上这部影响巨大的电影,如果不是为了写这张帖子,我也许至今都还没有去看呢!

事情的经过是这样的。两年前,我来到了起点《凡人修仙传》书评区,这是一本修仙小说,它的故事情节太曲折离奇了,以至于让我像蜜蜂闻到花香一样,一头扎了进去。书中的世界观和价值观很奇怪,与现实世界中的主流观念大相径庭,因为这一点它受到了很多攻击,出于为它辩护的目的,很多年没怎么动过笔的我,开始写起了书评。这段经历对我来说很重要,因为写书评不仅锻炼了我的文笔,更因为在这个过程中,为了给书中奇怪的价值观寻找依据,我开始钻研起了《道德经》。
  《道德经》这本书和量子论一样,虽然很出名,却从来没有人敢说读懂了它。所有对它的注释都让人感觉像雾里看花,似是而非。尤其是对于其中最重要的概念“道”,没有人说得清楚它到底是什么意思。

 老子对于道是这样描述的:“有物混成,先天地生。寂兮寥兮,独立而不改,周行而不殆,可以为天下母。吾不知其名,强字之日道。”从这段话的意思看,道并不是我们这个世界的东西,因为它比天地还更早生成。它出现的时候,世界还不存在呢!但它却又和我们这个世界息息相关,是天地万物的源泉。它独立自主、不容更改,它循环运转、永不停息,能够具备所有这些特征的,到底是什么东西呢?
  现在学术界一般认为,道指的是“世界的本体、动力和运行规律”。我觉得这是个很空泛的定义,似乎说得面面俱到,其实却指向不明,谁知道你说的“本体”到底是什么东西?事实上我相信提出这种说法的人,肯定是自己也没有搞清楚。哲学就是因为这样,成了一大串枯燥概念的堆砌,断送了自己的前途。

我翻了翻资料,几乎所有的学术名家,都不认为道是个清晰而具体的东西。梁启超在谈起道时,推脱说它本身就是“不可言说”的,所以说不清楚;胡适、冯友兰、陈鼓应则干脆认为它是老子虚构出来的概念,其实根本就不存在这样的东西。
  两千多年来,《道德经》作为历史上最著名的经典之一,不仅对国人的精神产生了深入骨骼的影响,还远播海外,为众多智者所推崇。很难想象,一个完全建立在虚构概念基础之上的理论体系,能够持续产生如此巨大的世界性影响。所以在相当长的一段时间内,我的脑子里始终在纠结着这个问题,假如老子不是把道当作一个虚构的概念,而是作为一个具体的东西提出来的话,那么这个东西会是什么呢?在现实中,能不能找到与之相类似的东西来对比,让人们能够更轻松地理解这一概念的含义?

第十节 创世程序(下)

  “道”在中国社会的意识形态中是一个时髦的概念。在人们的印象中,它往往是内涵的代名词,因而许多人在探讨一些高深的话题时,总喜欢标榜自己是在坐而论道。其实他们并不知道在中国的古老哲学中,更确切地说是在《道德经》中,老子说的道究竟是什么意思。
  不好意思的是,我自己正是这群人中的一员。在《凡人修仙传》书评区写《凡人论道》系列书评时,对于道的内涵我其实只有一个模糊的感觉,那些书评帖的内容,不过是在讲述一些社会人生的道理而已。然而在写完这些书评之后,长时间思考的积累终于产生了效果,有一天我恍然大悟,原来道并没有人们想像的那么玄乎,更不是虚构的概念,它简单到可以用四个字来描述,那就是“创世程序”!

老子真是天才。在2500多年前,以当时的认识水平,我实在难以相信,他怎么可能想像出世界诞生的场景,但事实上他不但想出来了,而且写出来了。虽然基于当时人们可怜的知识积累和简单的词汇表达,他无法用文言文将自己的所思所想向世人解释清楚,以至于《道德经》被误读了两千多年,但是从那些看似晦涩难解的话语中,现在我们已经完全可以判断出他的真实想法了。
  老子认为,“有物混成,先天地生”,在世界诞生之前,已经先出现了一样东西,那就是用来创造这个世界的程序。“吾不知其名,强字之日道”,他不知道该如何称呼它,就勉强地把它叫做“道”,用现在的话来说就是创世程序。

宇宙大爆炸理论说世界是从虚无中诞生的,相信一般人看到这种说法的第一反应是,那怎么可能!但按照老子的理论,这完全可能。游戏世界确实是从什么都没有的状态中产生的,创造它根本就不需要任何的原材料,只要有一个游戏程序就足够了。我们所处的现实世界也一样,是创世程序运行后在虚无中诞生的,所以老子说:“无,名天地之始;有,名万物之母”,“天下万物生于有,有生于无”。
  大爆炸理论说世界是从奇点开始的。但这并不像有些人以为的那样,真的存在一个无限小的点,物质在那里有无限大的密度,从这个点中诞生了整个世界。所谓的奇点,其实只是一个界限,而不是具体的实物,它指的是创世程序启动运行的那一个瞬间。例如说一个新开发的游戏程序,从明天上午10点开始正式投入营运,那么这个时点就是游戏世界的奇点。

 就像游戏程序点击运行的一刹那,游戏中的虚拟世界就会突然出现一样,创世程序开始启动之后,世界也就在一瞬间突然诞生了。现在流行的“暴涨”理论认为,在大爆炸之后,曾经存在一个异常短暂的快速膨胀期,宇宙先是突然间迅速扩展到一个相当大的跨度,然后才回到比较稳定的膨胀速度,一直到今天。这和游戏世界的生成过程完全是一样的,先是突然间生成一副相当大的地图,然后这个地图再随着游戏的进程慢慢扩张。
  有人提出疑问,说既然世界是从虚无中诞生的,那么没有物质怎么会发生爆炸?其实这是对大爆炸的一种误解。世界诞生的时候,一张地图爆炸式地出现了,这里用了爆炸这个词,是形容它的突兀和迅速,这张地图的扩张速度无法形容,远远要比光速还快,并不是真的有什么东西被点爆了。

网络游戏中虚拟世界的诞生,是程序运行的结果,游戏虚拟世界中的所有事物,都是由这个程序产生的。老子认为,我们所在的现实世界也是如此,创世程序运行之后,诞生出了天地万物,这就叫“道生一,一生二,二生三,三生万物”。
  只要创世程序不停止运行,天地万物就会源源不断地出现,生生不息。这样看来,创世程序就像是一个伟大母亲的产门,是天地的根源,它的作用永远不会衰竭。这就是“谷神不死,是谓玄牝。玄牝之门,是谓天地根。绵绵若存,用之不勤。”

创世程序在独立运行着,在世界的演变过程中程序不会发生改变,所以说它“独立而不改”;只要世界存在,就表明创世程序仍在运转,所以说它“周行而不殆”;世间万物都来自于创世程序,所以说它“可以为天下母”。
  老子不但很清楚世界的生成是一个从无到有的过程,而且他还用“大日逝,逝日远,远日反”这句话,形容了世界从小到大的膨胀过程。这里头的“反”字似乎包含着这样的意思:宇宙膨胀到了极点后就会收缩。也许这是他根据自然界存在物极必反,事物都在循环演变的规律推导出来的,对此我半信半疑。在我们目前玩的网络游戏中,似乎还没有看到过游戏世界会收缩的现象,但谁知道现实世界会怎样呢?

 前面我们提出过自然法则从何而来,为什么会出现自然规律的问题,现在可以解释了。游戏规则对于任何游戏来说都是必须的,而游戏程序中就蕴含着这些规则,显然创世程序也不例外,其中也规定了世界的运行规则,万物的演变过程会因此而呈现出某种秩序来,这就是自然规律的由来。老子说,只要认识了自然规律,我们就能据此推导出事物以前的状况,或者预测它将来可能发生的变化,这叫“执古之道,以御今之有。能知古始,是谓道纪”,道纪指的就是自然规律。
  这就是老子关于世界起源的答案。只要理解了这一点,《道德经》在你眼中就变成了一篇逻辑严密的哲学论文,一点也不神秘了。按照老子的观点,世界确实是经过了精心设计的,创世程序是某种超强智慧的结晶,由它所产生的世界,必然会显现出思维活动的特征——精细与繁复,并具有统一的风格。所以自然界的生物结构中令人叹为观止的复杂性,相隔遥远的星体结构中令人费解的相似性,宇宙在不同尺度上出现结构的重复性,这些都不足为奇。

有了前面那么多的疑问作为铺垫,对于这个答案你应该早已有了心理准备。相信你现在最想问的是,创世程序又是怎么回事?它从何而来呢?
  别着急,我提供的是一个系统的解释,这个问题马上就会有答案。

 第十一节 造物之谜(上)

  创世程序的来历,老子在《道德经》中是怎么说的?很遗憾,他相当于什么也没说,只是很干脆地承认:“吾不知谁之子”,说自己搞不清楚这东西是怎么来的。
  如此复杂的一款程序,我们显然不可能指望它会自动生成。创世程序必定是出自于造物主之手,但问题是,造物主又是怎么回事?

还是先来说个大家熟知的老故事吧。有三个瞎子,想弄清楚大象长的是什么模样,他们眼睛看不见,只能凭感觉去摸。第一个摸到了象脚,说:“大象就像一根柱子!”。第二个摸到了象耳朵,说:“大象不像柱子,像一把扇子!”。最后一个摸到了象尾巴,说:“大象既不像柱子,也不像扇子,它像一根绳子!”
  想要弄清楚造物主的样子,我们拥有的条件还不如三个瞎子优厚呢。他们虽然没办法看到大象,但至少可以和大象亲密接触,能摸到它。而人类却没有和造物主近距离接触的机会——那些自称能够接收到神谕、天启的人,首先要能证明自己不是神棍。

关于造物主的信息,我们手头上现有的资料极为有限,要想知道得更多,基本上只能依靠想象力。这就好比我们连摸大象的机会都没有,只有地上的足印和空气中的气味可供参考,而且还不能确定这些残余的痕迹是不是大象留下的。甚至更复杂的是,连世间是否真的有大象都没人知道,因为谁都没有见过它!我们唯一能做的,就是我猜、我猜、我猜猜猜!
  尽管资料是如此的缺乏,但人类的智慧还是证明了它的价值。纵览世界各地的神话传说和历代哲人的著作,综合起来考虑可以发现,人们其实已经从三个不同角度捕捉到了造物主的基本特征。只要把这些特征串连起来,就能够画出造物主完整的轮廓了,不过这项工作一直没有人去做。下面我就来说说这些特征点,你可以试着把它们串连起来,看能不能拼凑出造物主大致的模样。

中国古代流传着“盘古开天辟地”的神话故事。传说世界原来混沌一团,象一只大鸡蛋,没有光,没有声音,只有盘古在里头睡觉。有一天他睡醒了,一看四周黑漆漆的难受,就举起巨斧一家伙把它劈开。大鸡蛋分成了两半,清气上升成了天,浊气下沉变成地,盘古担心天地重新合拢,就顶在天地之间。一万八千年后,盘古累死了,他左眼变成了太阳右眼变成了月亮,手足和身躯变成了大地和高山,血液变成江河筋脉变成了道路,头发和胡须变成了天上的星星,皮肤和汗毛变成了草地林木,肌肉变成了土地……
  按照这个神话故事的说法,世间万物都是由盘古的身躯变化而成的。这代表了人们对于造物主的第一种看法:世界其实就是创世神的身体,神就是世界,就是自然,它们是两位一体的,不可能把它们分开。

这种说法在哲学家口中屡见不鲜。公元前六世纪,被称为西方第一位哲学家的泰利斯,就宣称“万物之中皆有神在”。公元三世纪的普罗提诺更进一步认为,世界上万事万物都是一体的,上帝就存在于万物之中。他甚至宣称自己曾有这样的体验:在某个特殊状态下,当自我意识消失的时候,就能够感觉到一个更大的“我”的存在,这个更大的“我”就是“上帝”,或者叫“天地之心”。因为上帝存在于万物之中,他本身就是天地万物,所以当你消除了自我意识,融入天地万物之中时,感觉就像是一滴水融入了海洋,远行的游子回到了母亲的怀抱。
  这种看似荒谬的观念,其实的确是抓住了造物主某个方面的特征。不过他们具体摸到了什么,在下一节中我会详细说明。

对于造物主的第二种看法是这么认为的:它不是什么实在的东西,只是一种理性而已,或者说是某种最高智慧。
  比泰利斯稍迟一些出现的赫拉克利特,发现世界上有一种“普遍的理性”在指导着大自然中发生的一切,他认为这就是万物之源,并称之为“上帝”或“逻各斯”(理性)。公元三百年左右雅典的斯多葛学派也认为,世界上存在着某种公理,可以称之为“神明的律法”,它建立在亘古长存的理性之上,不会随时空改变。所有的自然现象,都遵守着这种不变的法则。

他们发现的其实就是创世程序,这是一种看不见摸不着的东西,其特点是逻辑性强,充分体现出这是某种理性和智慧的结晶,其中包含了我们这个世界必需遵守的游戏规则。赫拉克利特和斯多葛学派把创世程序当成了造物主,这不奇怪,就像瞎子摸象,摸到什么你就会觉得它是什么。老子其实也是如此,在《道德经》中他经常把道当作一个拟人化的概念,实际上就是把它和造物主混为一谈了。
  伽利略也意识到了世界中蕴藏着的程序属性。他认为,科学观察的结果可以用准确的数学形式表达出来,因为“大自然这本书是用数学的语言写的。”他的直觉相当接近真相,因为世界是创世程序运行的结果,而程序是用计算机语言编写的——当然造物主使用的不会是C++或者JAVA,应该是某种我们不可能知道的属于造物主那个世界的编程语言。程序中最重要的是数据结构和算法,因而说它是用数学语言写的也并不为过。

第十一节 造物之谜(下)

  对于造物主的第三种看法,也是流传最广、最普遍为人们接受的观点,认为他是人格化的上帝,是万能的创世神。
  圣经《旧约?创世纪》中,神“耶和华”创造了世界。第一天,神创造了笼罩在空虚和黑暗之中的天地,神说:“要有光”,就有了光。神把光暗分开,于是有了昼夜。接下来的五天,神又创造了天空、陆地、树木、日月星辰、鸟兽虫鱼,并用地上的尘土,照着自己的样子造出了人。第七天神累了,休息了一天,所以现在每逢星期天我们也不用上班,可以在家休息。

许多哲学家也相信存在一个人格化的上帝。亚里士多德认为地球上所有的活动,都受到了星球运转的影响,而这些星球必需受到某种力量的操控才能转动起来,他称这个力量为“第一推动”或者“上帝”。亚里士多德发现,自然界存在从非生物到植物、动物再到人类的生命层级,在这个层级中人类之所以高于动物,是因为人类具有思考的能力,由此他相信在人类的层级之上,存在一个人格化的最高智慧的上帝,他位于大自然层级的最顶端。牛顿受此影响,也坚信“第一推动”确实存在,这一观点至今在许多科学家心中仍有市场。
  假如要进行对应的话,第三种看法中说的造物主,显然指的是创世程序的作者,这是一个人格化的概念,最接近我们日常称呼这个名词的本义。这位作者是谁呢?提出创世程序概念的老子并不知道,但是否果真如同《圣经》中说的那样,他是万能的神呢?我认为不是。哦,MY GOD,我要先为接下来的话中对您的不敬表示忏悔……

按照我的猜测,虽然对于我们来说,造物主充满了神秘色彩,但在他所处的那个世界中,也许就只是普通的程序员而已,没有什么特别的。是的,造物主不像许多人说的那样,是数学家,他应该是程序员。而且现实世界中的游戏,往往不是一个人开发的,而是一个团队共同努力的结果,创世程序的编写极有可能也是如此。
  我们这个世界的造物主,也许不是一个,而是一群,是一个团队。他们中可能有项目经理,有系统分析师,有业务设计员,有需求描述员,有软件架构师,有具体的程序设计人员,还有测试工程师……

 人们常常会提出这样一个问题来为难那些虔诚的教徒:上帝能不能制造出一块他自己举不起来的石头?现在这个问题变得很容易回答了:从我们的角度来看,造物主或者说上帝似乎是神通广大无所不能的,其实在他自己的世界里,造物主不是万能的神,只是个会编程序的普通生物,他不可能想造什么就能造出什么。
  我们甚至可以猜想,《圣经》中关于上帝按照自己的模样制造出人类的说法,也许部分是对的,造物主所处的社会形态,极有可能与人类社会很相似。由此我们可以展开想象,在这一群造物主们中,此刻也许有的正在海边与情侣漫步,享受着爱情的甜蜜;有的也许因为经济不景气,企业裁员而面临失业的威胁,正一筹莫展借酒消愁;有的也许正当壮年,事业有成意气风发;有的也许已垂垂老去,体弱多病正苟延残喘;更有些倒霉蛋也许早已不在人世!

在是否存在造物主这个问题上,看来宗教回答正确,而科学错了。但在造物主创造世界的方式上,宗教却完全搞错了,而老子说对了。造物主并不像教会说的那样,直接创造了世界,创造了万物,而只是编写了一个创世程序,然后就让程序自行运转去了。这一点十七世纪的哲学家斯宾诺莎早就认识到了,他认为造物主不是傀儡戏师傅,通过拉动绳子来操纵一切,这种方式太没有技术含量了。他是通过制定自然法则,间接地来主宰世界的,这样做多高明啊!宗教就是因为弄错了这个关键环节,才被科学攻击得体无完肤。
  十八世纪后哲学领域出现的“自然神论”也说对了。这种理论认为,上帝在万古之前创造了世界,但从此以后就再也没有现身。对于我们来说,上帝只是一个“至高的存在”,他在自然法则中显现,却绝不会透过任何超自然的方式现身。看来情况确实如此,在世界的演变过程中,一切都是创世程序在做主,造物主并没有出手进行干涉。他们有些也许仍在关注着游戏的进展,有些也许干脆编好程序之后,就再也没有兴趣去了解它的运行情况了。

老子显然也意识到了这个状况,但他并不知道程序背后还有程序员的存在,所以把这些他认为的美德,直接归在了道的头上。他这样写:“大道汜兮,其可左右。万物恃之以生而不辞,功成而不有。衣养万物而不为主,可名于小;万物归焉而不为主,可名为大。以其终不自为大,故能成其大”、“生而不有,为而不恃,长而不宰”、“道之尊,德之贵,夫莫之命而常自然。”
  从中我们可以看出老子的局限,他不知道程序员所处的,是与程序中完全不同的世界。老子认为造物主不居功,虽然有这个能力,却不去拥有世间的一切,是了不起的德行,非常的伟大。其实这是一种错误的认识,你想想,即使某个《仙剑奇侠传》的程序开发人员,突然间脑子短路,对游戏中的赵灵儿产生了感情,想和她发生点超友谊关系,你认为他有可能成功吗?

还记得前面提到过的问题吗?在世界是如何生成的问题上,科学认为是自然生成的,而宗教大多认为是神创造的,它们谁对谁错?我说其实双方的回答都不对,还存在第三种可能性。现在我们知道这第三种可能性是什么了:世界既不是自然生成的,也不是神创造的,而是另一个世界的程序员创造的。
  我们先了解了创世程序,然后又想像了它的作者——处在另一个世界中的那群程序员。但对于世界起源问题的回答却还远远没有结束,接下来需要解决的问题是:网络游戏的程序,是不可能一编写出来自己就能运转的,那么创世程序它又是如何运行的呢?

第十二节 天若有情(上)

  创世程序从何而来,这个问题老子在《道德经》中还提了那么一句。而创世程序为什么能够运行,老子却压根儿连提都没提,也许在他看来,道是能够自动运转的。
  不能怪老子考虑不够周全。在那个时代,能有他那样的认识水平,已经是无人能及的了。即便在现代,对于自然法则为什么会发挥作用,是什么力量在监督它运行的问题,也极少看见有人提起,更何况是2500多年以前?

但世界处于监督之下的想法却很常见,以前人们通常认为监督者是神灵。在许多国家和民族的传统观念中,都曾经出现过主宰世界的神灵,只不过叫法不同,形象各异。西方人一般把他称为上帝,而在中国人们通常称之为“天”,或者更通俗点说是“老天爷”。
  古代的中国人相信,老天爷在全天候、全方位地监控着这个世界,人世间发生的一切,没有什么能逃得过它的眼睛。开车的人在经过有监控的路段时,会打起十二分的精神,被老天爷监控的感觉也会让人们对自己的行为有所约束。我们常常用这样一句话,来告诫别人不要做坏事:“人在做,天在看”。

那些相信因果报应的人,甚至认为老天爷不但在一旁看着,假如发现你做的事情太恶毒,还会忍不住出手收拾你,有句话是这样说的:“善恶终有报,天道好轮回,不信抬头看,苍天饶过谁?”
  西方人的上帝,本事一点不比老天爷差,它是全知、全能、全智、全视、全权、全爱、全造的至高神,它无所不在、无所不能、无所不知、无所不有,而且是永生的。对于这样的一个东西,相信你除了膜拜之外,别无选择。

 没有人会喜欢被监控,那只会让人感觉不自由,不舒服。后来达尔文颠覆了上帝造人的说法,进而否认了上帝的存在。在科学的紧逼之下,神灵的光环日渐暗淡,直到后来基本丧失了在理性领域的阵地。
  人们自由了!终于从神灵的威压之下解放出来了!几乎所有人都在欢呼雀跃,欢欣鼓舞。掌握了科学技术的人类,此时显得格外的强大,格外的自信。在大自然面前,人类第一次有了和它叫板,向它挑战的底气和勇气。人们嚷嚷着要改造自然,甚至征服自然,把世界踩在脚下,享受那种一览众山小的快感。

在没有监控的情况下,很多人往往难以抑制内心那种一路狂飙的冲动,有可能造成交通秩序的混乱甚至崩溃。同样的,在“人权和自由”旗号的指引下,人们个性张扬,随心所欲,尽情享受大自然提供的福利,根本不管不顾自己的行为对自然可能造成的伤害。缺少监督就会无所顾忌,你看这些年来人类在“以人为本”的幌子下都干了些什么!
  然而真的没有监督吗?人类真的可以完全掌控自己的前途和命运吗?不,事实上确实有一种东西始终在监控着我们,宇宙中发生的任何事情,在它眼中都无所遁形。为了说清楚这个问题,我们需要先来解决上一节中提出的疑问:关于造物主的第一种看法认为,万物之中皆有神在,世界就是神的身体,神与世界是两位一体的,这种观点喻示着什么呢?

我可以提醒一下,游戏世界的出现需要哪些前提条件呢?程序员把游戏程序开发好了之后,接下来会做什么?没错,是运行这个程序,那么程序应该放到哪里运行呢?显然,这时候需要一台主机。神在万物之中,世界就在神的体内,原来这种说法中的神是指“创世主机”!
  前面提到,人们从三个不同角度捕捉到了造物主的特征。现在我们知道,它们分别指向三种不同的东西:程序员、创世程序和创世主机,三者构成了造物主的完整概念。但人们一般搞不清楚其中的区别,所以有时候单独把程序员看成是造物主;有时候又以为创世程序就是造物主;而在这里,人们是把创世主机当作了造物主。如果照它这么说,那么世界确实是在神的体内,就像游戏世界只能存在于游戏机内一样。

看来我们这个世界确实存在着监控,只不过它不是人格化的上帝,而是一台创世主机。正是它在严格地运行着创世程序,诞生出一个类似于广袤游戏世界的宇宙,并让它有条不紊地按照程序规定的路径演化着。我们可以回想一下前面牛顿的话:“宇宙的秩序最初是由上帝创造的,并由它将同样的状态和条件保存至今”。情况和他说的很相近,秩序蕴藏于创世程序之中,程序员创造了它,放到创世主机里一直运行到了今天,始终保持着程序最初规定的路径。
  创世主机的存在,让我们前面提出的很多疑问有了简单的答案。对于世界来说,雨伞背后的猎枪是什么?自然法则为什么会生效,是什么力量在一丝不苟地监督着世界,严格按照自然法则来运转的呢?是创世主机。为什么在双缝实验中,电子能够感应到双缝变成了单缝呢?很简单,不是电子有感应能力,而是主机时刻都在监控着,它能够马上知道这种变化,并控制着电子按照新的模式运动。

 为什么两个相隔万里之外的小粒子之间仍然存在感应呢?玻尔说它们仍然是一个整体,这原本很难想象,但现在很好解释了,它们都在同一台主机中,在我们眼中它们虽然相隔遥远,但只要主机把它们看作是一个整体,它们就仍然是一个整体,只要主机让它们之间保持联系,它们就会保持着联系。
  爱因斯坦的相对论规定,任何信息的传输都不能超过光速,宇宙中不存在超距作用。但现在我们清楚了,这条规定只对存在于我们这个世界中的东西有效,对于创世主机是无效的。因为它根本就不属于我们这个世界,所以无须遵守我们这个世界的规则,而且恰恰是它在执行着这些规则——其道理和在很多小城市开着警车可以无视红绿灯是一样的。

我们能够看到许多超光速现象的存在,但却不能利用它来传递信息,因为这些往往都是创世主机的行为。当然,以后科学家们能否利用这一特点,开发出超光速传输的技术,这就不是我这半吊子的外行所能预料的了。而且从理论上来说,创世主机的反应也不可能是无限快的,它的速度跟其性能有关,应该也是会受到一定限制的吧。

  (未完待续)

第十二节 天若有情(下)

  从正常的视野来看,世界上发生的一切事情,无不在因果律的严格控制下。任何事情都有它的缘由,比如桌上的杯子摔到地上打碎了,是因为猫碰到了它;而猫之所以会跳到桌子上去,又是因为狗在追它……
  假如有一件事情找不到原因,那么人们就会紧张了。就像一些恐怖电影中的情节,晚上昏暗的灯光下,桌上的杯子好端端地突然摔到地上打碎了,卫生间的水龙头突然间哗啦啦地流出水来,假如遇到这样的场景,你会不会吓得魂飞魄散?找不到原因的事件通常被称为“超自然事件”,或者叫“灵异事件”,因为它们不能用我们这个世界正常的规则来解释,只能把原因归结于鬼神,或者世界之外的其它东西干预了我们这个世界的运转。

 幸亏目前还只有极少数人声称,自己曾亲身经历过了超自然事件,而且也没看到过有谁拿出让人信服的证明来,否则这个世界真要乱套了。
  然而你想过没有,既然每一件事情都可以找到它的原因,那么这个因果链条不就可以无限地往前追溯了吗?但世界无论是在时间上还是空间上都是有限的,有限时空中的因果链条怎么可能往前无限延伸呢?
  现在我们知道答案了。世界的每一根因果链条,一直往前追溯都会遇到共同的源头,那就是由创世主机监控着的创世程序规定,我们这个世界中任何的事件,最初的起因都来源于此。所以假如你碰到了穷尽所有的办法,都不可能再往前找原因的事情时,就可以考虑是否把它归到创世主机上去了。

有些事件是很明显的,比如为什么会存在自然规律?这根本没办法从我们这个世界里找到原因,在面对这一问题时,你就已经触摸到天花板了,需要到另一个世界去寻找答案。
  还有些事件是比较隐蔽的,比如“引力场”。我们很难想象引力如何发生作用,因为在正常情况下,力的作用是需要相互接触的。假如我要把你推开,或者把你拉过来,这些都需要直接触及你的身体,而引力却不需要。地球与太阳相隔遥远,太阳的引力仍能发挥作用,把地球拉着在固定轨道上转动。
  量子力学为了解释引力的作用,假想出一种能够传递引力的粒子,叫“引力子”。引力子之间永远是相吸的,而且作用范围可以达到无限远。但直到目前为止,还没有人找到过引力子,而且我认为也许永远也不会找到。因为如果引力是创世程序直接规定的,由创世主机在执行着,那么就根本不需要考虑它为什么会存在的问题。

 这一原理还有助于解释“希格斯玻色子”的问题。70年代物理学家们建立了一个标准模型,来解释在对撞机中发现的一大群粒子。他们把所有粒子分为两大类:一类是费米子,即组成物质的粒子;另一类是玻色子,即在费米子之间传递各种力的粒子。
  标准模型对实验结果的解释很成功,但存在一个巨大的问题,它无法解释粒子质量的来源。为了弥补这一缺陷,人们假定存在一种叫做“希格斯玻色子”的粒子,这种粒子能够赋予其它粒子以质量——这些粒子在希格斯玻色子构成的场中,受其作用而产生惯性,于是就有了质量。希格斯玻色子的意义是如此的重大,以至于它甚至被称为“上帝粒子”。
  现在麻烦的是,标准模型预言的62个基本粒子中,其它61个已经找到,只有希格斯玻色子找不到。2011年6月费米实验室的科学家认为,如果希格斯玻色子确实存在,根据目前的实验程序,我们应该会从加速器的数据上读出来,但是审视了全部的数据,就是没有找到应该出现的东西。2011年8月,欧洲核子研究中心表示,一些迹象表明,这种粒子也许只是人们的幻想。当然,今年似乎又有证据表明它确实存在。
  其实从创世主机的角度出发,如果确实找不到这种粒子,问题也不大,极有可能粒子的质量是创世主机直接赋予的,并不需要假手于希格斯玻色子。假如找到了希格斯玻色子,那么创世主机的存在,也可以解释这种粒子的场为什么存在,它为什么能够赋予其它粒子以质量——创世程序就是这么规定的。

我们再来看看关于创世主机的另一个问题。在基督教徒的心中,上帝是一副严父的形象,它既是万能的,又是仁慈的。关于这一点,很早就有人指出其中存在逻辑上的矛盾:假如上帝是万能的,那么他在创造世界的时候,完全可以把世界造得十分完美,然而现实情况却是人世间有着数不清的苦难。这足以证明上帝或者不是万能的,或者不是仁慈的,它不可能同时兼具这两种特性。
  我心中也经常会有这样的疑惑:都说苍天有眼,为什么现实中却并非如此?为什么恶人常常不会受到恶报,善人却往往不能得到善终?在评书和小说中,为什么我们更多听到看到,历朝历代似乎大多数时候都是奸臣当道,可以肆意残害忠良?比干被挖了心肝,岳飞被诛杀在风波亭,袁崇焕被当街生吞活剥,假如老天爷是无所不知而且公正仁慈的,那么此时此刻他又在哪里?
  其实有人早已看透了这一点。老子说:“天地不仁,以万物为刍狗”,老天爷是冷酷无情的,它根本就没有把世间万物当一回事。对此原先我有点不能理解,具有无上智慧、无穷力量、无所不能的老天爷,竟然会没有任何情感?现在总算清楚是怎么回事了,原来主宰世界的是一台冷冰冰的机器,它当然不会有什么感情了。任你万物生生灭灭,世间多灾多难,对它来说这些都只是浮云。
  “衰兰送客咸阳道,天若有情天亦老”。作为诗人的李贺,直觉相当敏锐:苍天无情,看来它并不是一种生命,所以才不会老去。他说对了,主宰我们的“天”其实是一台主机,不是有感情的生命体。
  信奉因果报应的佛门弟子也许要感到失望了。创世主机才不会在乎谁做了好事,需要给予表扬,谁干了坏事,需要予以惩戒。所以我们还是自求多福吧,可别指望上天能为你主持公道了,阿弥陀佛!
  现在我们说完了创世程序、程序员、创世主机。除了这些,世界的创造还有哪些重要的因素呢?别着急,我们慢慢说。

第十三节 升级论(上)

  程序员、程序、主机,这些都是网络游戏赖以存在的前提条件,在现实世界似乎可以找到与之相对应的特征。难道我们所处的这个世界,真的就是一个游戏?即便是在悟出了“道”的意思是创世程序之后,很长的时间里我都无法让自己相信,但经过了更加深入的思考后,最终我还是信了。当然,要确认这一点,仅靠前面已经揭开的秘密是不够的,我们还需要进行更细致的分析。
  游戏与电影,是现在年轻人比较普遍的消遣方式,它们两者之间有一些很重要的区别。电影有确定的剧本,在你踏进影院之前,它的情节和结局就已经注定,不会因为你看电影时的喜怒哀乐而发生改变。在整个过程中,你只是个旁观者,自己没有参与其中。而游戏不同,它的结果在事先是不确定的,游戏情节的推进需要你的亲身参与,你在游戏中的行为会改变游戏的过程,也就使得游戏有可能出现许多种完全不同的结果。

游戏结果的不确定性来自于两方面,我先来说说第一方面,那就是系统的初始状态不确定。比如我们在网上玩纸牌游戏,即便游戏规则是固定的,玩家也是那同样的四个人,但每一盘玩的过程和结果都不会相同,因为首先系统发给我们的牌,就把把都不一样。
  参考这一现象,我们就可以理解海森堡的“不确定性原理”为什么会存在了。如果我们这个世界是一个复杂游戏的话,那么就要求系统的初始条件是随机的,而“不确定性原理”所揭示的正是这一点。由于这一原理的存在,世界并不像决定论说的那样,有确定的初始状态,而是时刻都在随机产生着游戏的初始条件。其实这也正是游戏的魅力所在,假如世界只是按照固定剧本演出的一幕大戏,那还有什么意思?

另一方面的不确定,来自于玩家的行为。就象我们玩围棋游戏,除了执黑执白的区别外,每一盘的初始状态都完全相同,游戏规则也是固定的,然而即便玩家是同样的两个人,一般来说除非是刻意按固定的套路走,否则每盘的过程和结果都会不一样。这种不确定来自于游戏中玩家的选择,在每一盘中他对于怎么落子的考虑,不太可能跟另一盘完全相同,而会带有很大的偶然性和随机性。
  当然,游戏中并不是所有东西都不确定的,它在某些方面相当确定,比如游戏规则。很难想象,如果连游戏规则都不确定的话,比如玩纸牌游戏时,同种花色A和K哪个更大都不明确,那么这个游戏还怎么玩下去?游戏是不确定性与确定性的综合体,现实世界也一样。自然规则就相当于游戏规则,它是确定无疑的,事物的演变过程中存在着固定的规律。但初始条件是不确定的,就象“不确定性原理”说的那样,所以最终的结果也是无法确定的,就象混沌学说的那样。

在我们玩的网络游戏中,真正的玩家不是电脑,不是游戏中的人物,而是我们自己。是我们的意识附着在游戏人物的身上,然后让它按照我们的想法,在游戏世界纵横驰骋。假如我们这个现实世界也是一个游戏的话,那么玩家是谁呢?是否也象网络游戏一样,有不属于我们这个世界的意志,附着在我们身上?也就是说,真正的玩家是造物主,而我们只是造物主游戏中的提线木偶?
  应该不是,在这一点上,我们这个世界和网络游戏似乎是有区别的。你想想,网络游戏世界中的人物,只有当我们有空,启用这个帐号来玩游戏的时候才会在线,假如我们没有登录这个帐号,游戏中就不会看到这号人物。而在现实世界中,我们是全天候在线的,难道造物主会不眠不休,不用上班不用吃饭,一天24小时抱着游戏狂飙?

 由此看来,造物主并不是玩家,他们没有把意志附着在我们身上,直接参与这个游戏。那么我们这个世界的玩家会是谁呢?要讲清楚这个问题,我们还是从进化论说起吧。
  进化论的破绽,除了缺少“中间过渡物种”化石证据之外,还有一个方面,是难以解释复杂器官的生成。比如说,有一种甲虫,它具有特殊的防卫系统,当受到威胁时,会从身体后部喷射出一股滚烫的有毒溶液。这个防卫器官是由以下部件构成的:氧化氢和氢醌、由分胚腺产生的催化酶、储囊、括约肌、膨胀器、外排导管。它是一个完整的系统,缺少其中任何一个部件,这个器官都没有办法正常工作。
  如果这种防御系统是进化而来的,那么最先进化出来的是哪个部件呢?进化论完全无法解释,因为不管先进化出哪个部件,它都起不了作用,不会对甲虫的生存有任何帮助,反而会成为累赘。按照进化论的观点,这种变异只会被淘汰,而不可能在此基础上增加更多的累赘,直到最后所有的累赘叠加在一起,成为一个完整而有用的系统。

达尔文认为,进化是对生物的变异进行自然选择的结果。而要形成如此繁复的生物结构,从概率上计算,用来供挑选的变异,应该是一个近乎无限的天文数字。要能够产生如此之多的变异,最好的解释就是时间足够长,而且变异是持续不断的。所以达尔文认为生物是渐变式进化的,“自然界不存在飞跃”。
  从现在掌握的情况看,地球诞生于约46亿年前,已发现的最早生命迹象距今约38亿年,这对进化论来说是个好消息,有这么长的时间,应该可以产生出足够多的变异来了。所以按照达尔文的想法,最理想的状况莫过于在其后的时间里,生物都在缓慢而持续地均衡进化着,可是化石证据并不给他面子。

  (未完待续)

第十节 升级论(下)

  目前已经发现的化石表明,在距今5亿多年的寒武纪之前,生物确实一直在慢腾腾地演化着。最初30多亿年的漫长岁月里,生命几乎都还只停留在单细胞生物的阶段,此时的地球是静悄悄的。然而进入寒武纪后,生命的演化来了一个突飞猛进,在短短几百万年时间内,几乎所有重大生物类群都一下子突然间冒了出来,这就是“寒武纪生命大爆发”。
  这是一次生命的壮丽绽放,其规模之大绝对超乎想象。简单地说,那时候生物的种类,比现在还要多得多。我们现在能够看到的生物门类,在寒武纪几乎都能找到;而那时有的生物,有多达20个门现在已经消失了!这些生物对于我们来说是如此的陌生,以至于它们的化石看起来像怪物一样。

 如此众多的生物种类在短暂的时间内集体亮相,这种现象无论如何也不能用进化论来解释。这不仅仅是自然界的飞跃,而且是阵容华丽的“集体跳跃”,它更像是大自然一次狂放的实验,是造物主对于物种的集中投放。其中大部分都是不成功的试验品,不久后就灭绝了,只有少数存活下来,成为后来所有物种的祖先。
  对寒武纪生命大爆发颇有研究的古尔德,在《奇异的生命》中这样写道:“生命史是一个大规模淘汰,然后少数幸存品种分化的故事,而不是通常认为的那样,是不断优化、复杂化、多样化的故事。”这是一种截然不同的观点,它比进化论也许更接近真相。

对于进化论的疑惑还不止这些。前些天看纪录片《杀手本能》,在电视上出现鳄鱼捕食野牛的画面时,解说员的声音响起:“看来这种在史前就已完成的进化,直到今天依然非常成功!”这段话让我想起,生物界在2亿年前就已经出现了鳄鱼,而鲨鱼更是早在4亿年前就有了,而且在最近一亿年来几乎没有什么改变。
  这种现象不正常,按照进化论的观点,生物进化是为了更好地适应环境,那么进化应该是永无止境的,因为没有最好,只有更好。但鲨鱼竟然停止进化了,难道这1亿年的漫长岁月中,它都在打酱油?

 这些年来,对于进化论的质疑声从未平息,在以上的分析中我们也发现问题确实很大。其实正如前面说过的,任何一种科学理论都只是人们总结出来的规律而已,并非不变的自然法则本身,因而完全没有必要死抱住不放。否则你的行为,跟声称自己是绝对正确、不容怀疑的宗教又有什么区别?
  我们可以换一种思维去认识地球生物的演变过程。为了启发你的灵感,我们先来看游戏中玩家的等级是如何变化的。在QQ游戏“四国军棋”中,玩家的级别是这样规定的:最低级的是小兵,积分达到10分升为副班长,20分正班长,30分副排长……总共18级,最高级别是司令,积分为12750分。假如地球生物界的演化过程,遵守的是游戏升级的规定,那么很多困惑我们的问题就迎刃而解了。

先来说一下中间过渡物种的问题。在玩四国军棋的时候,级别的提升需要经过两个阶段:第一阶段是“积分”。从0分到9分,都还属于小兵这个级别,在这个阶段中积分变化不会引起级别改变,此时是一个渐变的过程。第二阶段是“晋级”。当积分达到9分时,只要再增加1分,量变就成了质变,在积分变化的同时,级别也从小兵提升为副班长。这时候渐变就成了突变,看起来像是一种飞跃,它是一步到位的,不需要过渡阶段,游戏中并不存在介于小兵和副班长之间的“过渡级别”。
  接下来再说一说复杂器官的生成问题。小兵晋升为副班长之后,它们两者是完全不同的角色,具有不同的特征。你可以把不同级别看成是不同的物种,把特定的器官看成是特定级别玩家所具有的特征。所以只要级别上去了,不管这种器官是多么的复杂,它马上就会自动出现,这是系统的规定,不需要我们操心它会如何生成的问题。

“寒武纪生命大爆发”也许是游戏条件触发所致。当地球的环境演化到适宜复杂生命存在时,就达到了游戏的基本条件,触发了某个按钮。于是创世主机按照游戏程序的规定,来了一个玩家的“集中注册”,一次性将大量玩家密集投放到游戏中,成就了我们眼中生命爆发的宏大场面。
  停止进化的问题也很好解释。这有两种可能,一种是当你升到司令之后,即便积分增加到1亿分,也只不过是“1亿分的司令”而已,在级别上不会再有任何的提升。鳄鱼和鲨鱼停止了进化,也许只能说明它们运气不佳,踏上了一条断头路,再没有往前走的可能。其实不光是它们,按照自然法则,人类极有可能也已经停止进化,没有通往更高级别的路了。

另外一种可能是,有些人玩了多年的四国军棋,却始终只能在小兵训练营里厮混,没办法升到更高的级别去,细菌和病毒也许就属于这种情形。
  达尔文的生命理论被称为“进化论”,我把自己的生命理论称为“升级论”。生命都是游戏中的玩家,它的演变机制要比达尔文想象的复杂得多。优胜劣汰的自然选择机制确实存在,但它只限于在“积分”阶段发挥作用。没能通过自然选择的玩家,不但无法增加积分,还会被轰出游戏,造成个体死亡甚至种群灭绝。而积分达到一定要求的玩家,在分数继续增加的同时,则会触发程序中的按钮,晋升到下一级别,成为新的物种。

从这个角度看,复杂多样的自然生物界形成的全过程,并不像进化论说的那样,完全是一个方向不确定的自然演变过程,而是一个例似于玩家游戏升级的定向演变过程。
  看来我们所在的这个世界,玩家不是造物主,而是自然界全体的生命,包括我们人类。世界兼具了游戏与电影的特点。它没有固定的剧本,不确定性与确定性并存,这是游戏的特点。它的玩家就在游戏之中,不需要游戏外的意识参与,造物主们只在一旁静静地观看,不亲自介入,这又是电影的特色。
  世界,也许对于我们来说是一场游戏;而对于造物主来说,是一部电影。

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