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科幻作家王晋康的博客

 
 
 

日志

 
 

十日谈之十 终极思考  

2007-09-26 13:41:01|  分类: 随笔与演讲 |  标签: |举报 |字号 订阅

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我们都经历过蒙昧幼稚的孩提时代,在人生之路上接受过不少非科学的东西:神话、宗教、巫术、人体特异功能、气功神话……但我最终放弃了这些而笃信科学。为什么?科学所揭示的事实有很多也并非我们亲眼所见啊,我们没见过原子,更没见过夸克;没见过阿波罗上月球(至今还有人说美国登月的照片是伪造的呢),更不会见到宇宙大爆炸时的场景。科学向我们灌输的不少观点,像扭曲时空、共谋粒子、波粒二象性等等,甚至与常识背道而驰,让咱们扭断了脖子也转不过弯来。

                  

但我们仍然坚定地信仰科学。这是因为,科学有极大的理性感召力,科学是一个无比壮观的殿堂,任何走进这座殿堂里的人都会流连忘返。在此前的文章里,我也曾揭示过科学的阴暗面,但那只是儿子对母亲的瞒怨,丝毫无损于我对科学的挚爱。

 

科学崇尚简洁。所有科学定律都是简洁优美的,爱因斯坦甚至拿“是否优雅”来判断一个公式的正误。化学元素的世界曾是一团乱麻,但门捷列夫周期表把它们分列得经纬分明:原来元素的不同性质只是由于质子(中子)和外层电子数目的不同!生物世界更是千姿百态,繁杂难解,但现在我们知道,各种生物只是四个代码的不同组合!类似的例子举不胜举。麦克斯韦用四个简洁的公式构建了电磁学的大厦,相对论可以用简洁的质能公式和洛伦兹公式来概括。随着科学的发展,这种趋势越来越明显。各种科学分支加速向一起靠拢,形成一门叫做“大物理”的学科,物理、化学、生物学等都在加速融合,研究宇观和胀观宇宙的天体物理学,与研究微观与渺观世界的量子力学,在向相反的方向尽情驰骋后,竟然在宇宙的最远端——大爆炸前的宇宙初始时刻走到一块了。今天的物理学家们已经在谈论,把宇宙终极公式用一张餐巾纸完全写出来。

                 

科学是一个逻辑严密的自洽的体系。真理的发现十分艰难,是穷尽心血的黑暗中的摸索。但真理一旦浮出水面,它就会放之宇宙而皆准。150亿光年外的星体仍和太阳系有同样的物质构成,用分光光谱就能了解它们的化学成份;它们同样严格遵循引力定律,可以依据某个星体运行轨道的异常,推算出它身边的黑暗伴星;宇观尺度的星云涡旋和微观尺度的粘菌的集合形状,还有让化学溶液自动变色的别洛索夫——扎鲍京斯基反应,都源于相同的自组织过程;圆周率,这个用割圆术艰难算出来的无理数,可以用一个非常简单的无穷数列1-1/3+1/5-1/7+1/9……来给出精确值,它清楚地表明数学‘深处’的联系;宇宙大爆炸时的极端条件已被物理学和数学所征服,现在,物理学家们可以用电脑模拟出大爆炸的10-35秒后的物质构成,算出最终产物氢氦的丰度是3:1,算出大爆炸150亿年后宇宙将冷却为-2.7开氏度,而这些理论计算结果都已被观测证实……再举一个我们身边的简单例子,世界千姿百态,无奇不有,但能不能找到这样的地方,在那儿水流能从A到B、再从B向A自动地循环流动?绝不可能!重力场理论严格地排除了这样的可能性。不少小报愿意炒作这样的“奇闻”,不过我可以确切地告诉你:如果看到“水往高处流”的报道,把它当成狗屁便是了。

                 

我在此前的文章中也曾论及科学大厦的基础中遍布的微裂缝,那是另一个层面的事,绝不会影响科学的声誉。而且,这正是科学的又一伟大之处,它时刻在着力培养对权威的反叛。那怕某种理论再严密,再权威,只要有一个(只需一个!)过得硬的反证,这个学说也就寿终正寝了。相比之下,哪个宗教敢这样做?我看过一些宗教宣传小册子,其中弥漫的盲从和奴性让人实在难以卒读。

                 

也有一些科学家相信上帝,牛顿就是其中之一。他们认为,宇宙法则如此简洁优美,无处不在,它们是如何制定的,又是如何被推行到宇宙的每一角落?如果没有一个高高在上的管理者,似乎有点不可思议。所以,他们在无奈中只好皈依了上帝。

                 

其实,宇宙有如此简洁的法则并不神秘。我们不妨先看看地球上的生命系统。这也是一个巨系统,其复杂性堪与宇宙相比。在1953年之前,即使最为激进的唯物主义科学家,也不敢奢望能用四种代码的组合把亿万种生物串起来,但DNA发现了,忽然之间,极端复杂的生物世界的进化脉络变得一目了然。“灵魂”、“生命力”、“意识”这类超自然的东西再没有存身之地,科学家通过DNA(RNA)这部简洁的无字天书,可以追溯到人和黑猩猩、海豚和偶蹄目动物的亲缘,连病毒和人类也有明显的亲缘关系。生物彼此间的联系是如此密切,以至于动物细胞和病毒细胞之间、植物细胞和动物细胞之间都能轻易地做融合手术。为什么会这样?上帝为什么给我们一个如此有条理的而不是杂乱无章的生物世界?是心疼生物系学生的课业负担太重吗?其实原因很简单——生物世界是由单一的源头、沿着相同的路径发展而来。有了这两点,你想让它们杂乱都办不到。

                 

归根结蒂,生物的进化只是电磁力(化学键)玩的戏法。化学键造就了原子团,再加上点机遇,产生了能自我复制的DNA,进而是单细胞,多细胞,器官分工,直到神经元的复杂缔合产生了能讨论这一切的智慧。前一级的物质结构自动约束了它自我的行为,为下一级物质结构的产生提供了模板,下一级物质结构又限制了它自己的行为,敲定了下一层极的物质结构。依此类推。所以,生命化的进程其实只是一个多米诺骨牌式的递进约束,递进设计,是一个自我激励的封闭系统。并没有一个外在的设计者和管理者,没有一张事先就绘好的设计蓝图,更没有高高在上的上帝。

                  

我们此前说过,宇宙的形成其实也是一种生命化进程,与生物生命化系统不同的是,它的起点更远,而且不单单只有电磁力,还有弱力、强力和引力参与到它的生命化过程中。弱力和强力造就了夸克,造就了强子轻子介子,电磁力的参与又造就了原子,引力造就了星云和星体,等等。宇宙生命化的进程仍是一个多米诺骨牌式的递进约束,递进设计,是一个自我激励的封闭系统。

                 

你看,力太重要了,它是宇宙自组织化的原动力。其实,什么是力?力的本质仍是物质。强力只是粒子间介子的交换,弱力是W粒子和Z粒子的交换,电磁力是光子的交换,引力是引力子(尚未探测出来)的交换。当我第一次得知力的本质时,我简直是瞠目以对,不可思议呀,怎么这么一交换粒子就产生了力?恰如我第一次得知物质结构的复杂缔合竟然能产生意识。现在,我们可以把“力”也归并到物质之中。

                 

这么说来,宇宙的法则并不是天然存在,并不是翱翔于宇宙物质本体之上的上层建筑,它只是物质结构所产生的诸多层面的约束罢了。为什么“万物有引力”?只是因为物质结构中有这么一种引力子而已。换句话说,不是上帝规定宇宙间有引力之后才造出引力子,而是因为物质中有了这种粒子,宇宙间才有引力。为什么“质能守恒”?是因为质量和能量只是互相反串角色的演员,面目可以不同,但人数不会变化;为什么我们的物理课本中有光学定律?是因为原子的核外电子在发生轨道跃迁时会释放出光子,而光子的释放又取决于电子的深层结构。

                 

我老实承认,还不能用这种机制解释所有的宇宙法则,但我有一个强烈的感觉,宇宙法则确实是多层物质约束的复杂缔合。这个结论太离经叛道了,但做一个类比,也许我们就比较容易接受。生物世界的复杂化已经构成了上帝的魔术,以至于我们对其充满敬畏之情。为什么生物有母爱,有生存欲望,有爱因斯坦的智慧,屈原的信仰?这些东西如此高深,简直不可能与“物质”联系起来。实际上,这都是物质的复杂缔合所产生的高一层面的东西。小海龟生下来就会根据海面的反光而毫不犹豫地奔向大海,而不会向相反方向爬,这种行为肯定是铭刻在DNA的结构中。我相信某一天,科学家可以改变海龟DNA的排列,使小海龟出生后背朝大海而爬(当然这种行为带来的是种族的灭绝,它不可能被自然界保留)。

                 

顺便说一点,在生物进化的过程中有一条附带的规则:生物进化将沿着“最大可能”的方向演化,比如,生物的性别一般只有两性,这并不是说多性别的模式是自然界不允许的(蘑菇中就有多种性别),而是因为两性模式简单可靠,占据着进化优势。但“最大可能”并不排除某些偶然性的存在,比如地球生物基本都是由左旋氨基酸组成而不是右旋氨基酸,人的心脏是在左侧而不是右侧,等等。这种偶然性甚至包括一些明显错误的设计,比如人的食道与呼吸道交叉,不得不加一个活门来控制,还常常造成故障(食物呛到气管中),这是因为有肺生物的肺是从鱼鳔进化来的,鱼鳔并不需要与口腔连通,所以它的位置不受限制,但逐渐进化出气管时,器官的既成布局就迫使两个管道交叉了。

                 

如果宇宙的形成也是一种进化,那么有没有上述的随机性结果和错误呢。随机性结果肯定是有的,比如我们的宇宙基本由正物质组成而反物质极少,中微子都是右旋的,这些就是偶然的结果,是自然界中的“踢”(注)。至于由随机性所造成的错误——笔者还不知道,这一点就先存疑吧。

                  

以上为宇宙的进化勾勒出了一个草图,非常清晰,条理分明,我简直要为自己的睿智浮一大白了。有了这个草图,科学家们所长久困惑的“宇宙为什么按简谐的法则运行”这个难题就迎刃而解了。原来,并没有一个上帝来设计这些法则,它们只不过是一个单一源头的进化过程中层层约束的综合产物——不过且慢,问题全解决了吗?没有。这儿还缺少“上帝的第一推动”。宇宙的进化是物质结构的递进式约束,是自我激励的结果,但这种“物质结构的层层约束”还缺少一个开端。宇宙的初始状态是绝对高熵的,不会有任何信息的传递。那么,在大爆炸的最初一个滴答内,当能量化为最原始层面的物质粒子时,这个过程受谁的约束?也就是说,第一层约束是谁建立的,上帝?抑或只是一个随机性过程?

 

我们已经用一万年的人类智慧把上帝炒了鱿鱼,当然不会再让他轻易复辟。但是,如果把宇宙的进化交由一个随机过程,心中也是凛然而惧。那也就是说,如果宇宙在演化的最初阶段稍有偏斜(非常非常微小的偏斜),最终的宇宙就会是另一种样子,在那个宇宙中,可能没有引力,没有光,没有星体,也没有“光速最大”的桎梏。这对本宇宙的科学家真是噩耗,如果某一天他们乘飞船通过蛀洞到了外宇宙,会沮丧地发现“咱们的”宇宙法则在那儿竟然成了狗屁,他们不得不集体领取失业救济金,相信他们会立马精神崩溃的。

                 

我不相信会是这样,我相信另一个宇宙中还是同样的法则,不过这只是臆测。我的“王氏假说”在宇宙的奇点处碰上了断裂,走不通了。不过我倒不觉得脸红。我此前已经说过,没有绝对严密的逻辑推理,所有的科学理论都是“立在巨人肩膀上”所做的有限外推。我还说过,事物的发展是阶跃性的,是间断的,既然如此,我在这儿碰上个断裂又有什么关系呢。我只用在断裂点设一个交通标牌,让后人继续努力就行了。只要奇点前的推理有一些道理,我就乐得屁颠屁颠啦!

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