物理学步入禅境：缘起性空

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作者：中国科学技术大学前校长中国科学院院士  朱清时

　　序言
　
　二十世纪是人类历史上一个有趣的时期，这个时期的人类一面尽情地享受着自然科学创造的巨大物质财富：核能、激光、电子技术，等等，一面却不了解甚至不接受它的一些基本观念。其实这些观念有大量严谨的科学根据，不过真正懂得它们的人太少，因此没有被人们重视和接受。
　　
下面这则消息，就说明了这种状况：
　　中新网北京8月19日消息：霍金在昨天的科普报告过程中只赢得了两三次掌声，全场几乎没有会心的笑——他的理论太玄奥，以至于大多数来自北大、清华的学子都说没太听懂。
　
　据北京晨报报导，昨天下午，北京国际会议中心排起数百米的长队。门口有人私下兜售门票--最少500元一张。询问退票的人也不少，大家都期待着一睹霍金风采。但两个小时的公众科普报告尚未结束，已有人提前退场——实在听不懂。
　
　霍金这次讲的《宇宙的起源》，其基础是当代自然科学的最新成就-弦论。真正懂得这个理论的人，都会产生一种强烈的敬畏、惊讶和震撼感。本文尝试用大家听得懂的语言，大致解说一下弦论的主要概念，以期让读者体会些敬畏和震撼，并一窥宇宙的奥秘。
　　我们从当代著名的哲学家施太格缪勒（Wolfgang Stegmuller）在《当代哲学主流》一书中写的一段名言开始。
　　
他写道：“未来世代的人们，有一天会问： 二十世纪的失误是什么呢? 对这个问题，他们会回答说：在二十世纪，一方面唯物主义哲学(它把物质说成是唯一真正的实在)不仅在世界上许多国家成为现行官方世界观的组成部分，而且即使在西方哲学中，譬如在所谓身心讨论的范围内，也常常处于支配地位。
　　
“但是另一方面，恰恰是这个物质概念始终是使这个世纪的科学感到最困难、最难解决和最难理解的概念。”
　
这就是说，一方面以“唯物主义”为标记的哲学广为流行，而另一方面“物质”究竟是什么?却又说不清。施太格缪勒正是在这里看到了“二十世纪的失误”。
　
　你可能会问，究竟什么是物质?它为什么是科学感到最困难、最难解决和最难理解的概念?
　　
早在古希腊时代，原子论者就猜想，物质是构成宇宙的永恒的砖块，万物从它所出，最后又复归于它，它不生不灭，不增不减，是世界过程绝对同一的起点和终点。物质作为普遍的、不变的东西，必然是绝对的实体和基质。实体者，“实实在在”的客体之谓也。物质及其性质必须独立于人类的意识而存在，是客观的实体。
　　
后来，以牛顿力学为基础的经典物理学，继承了上述古代原子论的观点，把物质归结为具有某些绝对不变属性的质点的集合。质点概念本来是对作整体运动的固体的一种抽象，但它在液体、气体乃至热现象中的应用也获得了成功。
　　
对于所有这些能够具有机械运动的物质形态，物理学称之为实物。在当时的自然哲学中．又称之为实体。把物质归结为物体，进而把物质看成实体，这同质量在牛顿力学中的特殊地位和作用有关。
　
　牛顿之所以把质量定义为“物质多少”的量度，就是因为在任何机械运动过程中，乃至在化学反应中，质量始终如一。质量被理所当然地看成是物质本身所绝对固有的，被看成物质不灭或实体不变原理的具体表现。
　
　以牛顿力学为代表的经典物理学在十九世纪末所取得的巨大成功，使得认为物质是绝对实体的唯物主义成了在二十世纪处于支配地位的哲学，正如前面引用的施太格缪勒的名言所讲的。
　　然而，二十世纪爱因斯坦发明的相对论开始揭示出了物质的实体观的谬误。首先，相对论证明质量与速度有关，同一个物体，相对于不同的参考系，其质量就有不同的值。
　　
想象一个人在推一辆没有任何阻力的小板车，只要持续推它，速度就会越来越快，但随着时间的推移，它的质量也越来越大，起初像车上堆满了木柴，然后好像是装着钢铁，最后好像是装着一个地球……当小板车达到光速时，整个宇宙好像都装在了它上面——它的质量达到无穷大。这时，无论施加多大力，它也不能运动得再快一些。
　
　当物体运动接近光速时，不断地对物体施加能量，可物体速度的增加越来越难，那施加的能量去哪儿了呢？其实能量并没有消失，而是转化为了质量。爱因斯坦在说明物体的质量与能量之间的相互转化关系时，提出了著名的质能方程：能量等于质量乘以光速的平方。
　
　不久后，科学家们发现了核裂变和链式反应，把部分质量变成巨大能量释放出来。现在知道原子弹的人，都相信质量可以转化成能量。
　
　既然质量不再是不变的属性，那种认为质量是物质多少的量度的概念就失去了意义。既然物质与能量是可以相互转化的，能量并非“实体”，物质也就不能再被看作是实体。
　
　与此同时，科学家对物质结构的认识也迅速深入发展。在本世纪30年代以前，经典物理学一直认为：物质是由分子构成的，分子是由原子构成的。原子是组成物质的最小“砖块”。1932年，科学家经过研究证实：原子是由电子、中子和质子组成的。
　　
以后，科学家们把比原子核次一级的小粒子，如质子、中子等看作是物质微观结构的第三个层次，统称为基本粒子。
　　1964年，美国物理学家马雷。盖尔曼大胆地提出新理论：质子和中子并非是最基本的颗粒，它们是由一种更微小的东西——夸克构成的。
　　
为了寻找夸克，全世界优秀的物理学家奋斗了20年，虽然一些实验现象证实了夸克的存在，然而单个的夸克至今未找到，人们始终不识庐山真面目。
　
　对此，粒子学家们的解释是：夸克是极不稳定的、寿命极短的粒子，它只能在束缚态内稳定存在，而不能单个存在。
　
　不仅如此，迄今人们所知道的300多种基本粒子中，除少数寿命特别长的稳定粒子（如光子、中微子、电子和质子）外，其它都是瞬息即逝的，也就是说，它们往往在诞生的瞬间就已夭折。
　　例如，通过弱相互作用衰变的粒子有20余种。其中，π±介子的寿命大致为2.6×10-8秒，即π±介子经过一亿分之一秒就衰变成了其它粒子。
　　
通过电磁相互作用衰变的粒子共两种，它们的寿命就要短得多了。π0介子的寿命是0.84×10-16秒，η介子的寿命是3×10-19秒。比起π±介子来，它们的寿命竟分别要短8～11个数量级。
　
　寿命最短的，则要算通过强相互作用衰变的“共振态粒子”（如Δ粒子、Σ粒子等）。它们的伙伴特别多，占基本粒子家族成员的一半以上，共200多种。它们的寿命之短达到了惊人的地步，以致于人们很难用确切的形容词来描述它们的衰变过程；粒子物理学家即使利用最优的实验手段也已无法直接测量它们，而只能用间接的方法推算出它们的寿命。它们只能生活一千万亿亿分之一秒左右，即寿命大致是 10-28秒。
　　
为什么绝大多数基本粒子都如此短命？如何理解我们的物质世界就是建立在这些瞬息即逝的“砖块”上？
　　在二十世纪的后期，物理学的一个前沿领域-弦论的发展又使我们对物质的看法更进了一步。
　　
什么是“弦论”呢？
　　爱因斯坦在后半生中，一直在寻找统一场论，即一个能在单独的包罗万象的数学框架下描写自然界所有力的理论。

他渴望以前人从未成功达到过的清晰来揭示宇宙活动的奥秘，由此而展示的自然界的动人美丽和优雅。爱因斯坦未能实现他的梦，因为当时人们还不知道自然界的许多基本特征。但在他去世以后的半个世纪中，人们已构筑起越来越完整的有关自然界的理论。
　　
如今，相当一部分物理学家相信他们终于发现了一个框架，有可能把这些知识缝合成一个无缝的整体——一个单一的理论，一个能描述一切现象的理论，这就是弦论。它正在实现当年爱因斯坦满怀热情追求的统一理论的理想。
　　
弦论可以用来描述引力和所有基本粒子。它的一个基本观点就是自然界的基本单元，如电子、光子、中微子和夸克等等，看起来像粒子，实际上都是很小很小的一维弦的不同振动模式。正如小提琴上的弦，弦理论中的宇宙弦 （我们把弦论中的弦称作宇宙弦，以免与普通的弦混淆）可以作某些模式的振动。每种振动模式都对应有特殊的共振频率和波长。

小提琴弦的一个共振频率对应于一个音阶，而宇宙弦的不同频率的振动对应于不同的质量和能量。
　　
所有的基本粒子，如电子、光子、中微子和夸克等等，都是宇宙弦的不同振动模式或振动激发态。每条宇宙弦的典型尺度约为长度的基本单位，即普朗克长度（10-33厘米）。
　　简言之，如果把宇宙看作是由宇宙弦组成的大海，那末基本粒子就像是水中的泡沫，它们不断在产生，也不断在湮灭。我们现实的物质世界，其实，是宇宙弦演奏的一曲壮丽的交响乐！
　　
有人会说，把物质世界看是宇宙弦演奏的一曲交响乐，不正是与物质的对立面-意识有些相同了吗？是的。按照当前流行的观点，意识是完全基于物质基础(我们的脑)而存在，但意识不是一种具体的物质实在，因为没有人在进行脑科手术时在颅骨内发现过任何有形的“意识”的存在。
　
　我们都知道贝多芬的交响乐，可以用一套乐器把它们演奏出来。但这套乐器本身并不是交响乐。意识是大脑演奏的交响乐。这个图像为理解“心物一元”，即意识和物质的统一，开辟了新途径。
　　
有人还可能说，无论宇宙弦多小，无论人们能否观察到它们，宇宙弦总归是客观实在，它们是组成物质世界的基本单元，因此物质世界也应该是客观实在。此话不准确。组成物质世界的基本单元是宇宙弦的各种可能的振动态，而不是宇宙弦自身，就像组成交响乐的单本单元是乐器上发出的每一个音符，而不是乐器自身一样。
　
　在弦论之前，物质的实在性体现在组成客观世界的砖块是上百种原子，这些原子都是由质子、中子和电子等基本粒子组成。这些基本粒子都被当作是物质实体，都是组成物质世界的“超级砖块”，因而可以把物质世界看作是物质实体。
　
　在弦论之中，情况发生了根本变化。过去认为是组成客观世界的砖块的基本粒子，现在都是宇宙弦上的各种“音符”。多种多样的物质世界，真的成了“一切有为法，如梦幻泡影，如露亦如电，应作如是观。（《金刚经》）”物理学到此已进入了“自性本空”的境界！
　
　有人会想，天啊！物质都不是客观实在了，那么，世界上还有什么东西是实在的吗?
　　回答是，有的。事物之间的关系，就是实在的。
　
　我们根据二十世纪自然科学的进展，可以用关系实在来取代绝对的物质实体，即主张事物不是孤立的、由固有质构成的实体，而是多种潜在因素缘起、显现的结果。每一存有者，都以他物为根据，是一系列潜在因素结合生成的。“现象、实在和存有被限定在一组本质上不可分离的关系结构中”。
　
　哲学家们在论述“关系实在”时，使用的哲学词汇，对你可能生涩难懂，我们还是用例子来解说。
　
　我们看见一束红光，这是一个事件，是一个“果”。这个果，是由多种因缘聚合而产生的。
　　
首先，是光的波长值，借用哲学家们熟悉的语言，这是“第一类性质”，这类性质还有如物体的广延性等，是物体自身内在所固有，它既不依赖于观察者，也不依赖它物，也就是说，它是无对而自行确立的。我们把这些第一性质，又称为“因”。
　
　其次，我们还需要具备一些其它条作，如眼睛正好睁开，没有色盲，往正确方向看，以及眼与光源之间无障碍物，等等。我们把这些条件称为"关系参量"，又称为"缘"。
　　这些因缘聚合，产生了红光这个果。“红色”这类颜色性质是“第二类性质”，其存在，至少部分地依赖于观察者。
　　“关系实在论”就是说，关系参量是不可消除的，没有它们，就不会有“看见红光”这个果，因而是实在的。
　　再举一个更清楚的例子。
　
　要得到一棵苹果树，首先要有一粒苹果的种子，这是“因”。但是，单靠这粒种子，也不会长成一棵苹果树，比如：把种子放在仓库里，无论放多久也不会长出树来。

所以，单有因，是结不出果的。一定要将种子放在土壤中，并且要有适当的水分、阳光、温度、肥料等等的配合，种子才会发芽、长大，最后长成一棵苹果树，结出苹果来。这里的土壤、水分、阳光、温度、肥料等等，就是“缘”。所以，“因”一定要配合适当的“缘”，在因缘和合之下，才能生出果来。
　
　缘，是许多的配合条件。缘有好缘，也有不好的“恶”缘。因此即使是同样的种子，结出的果也就很不相同了。比如，把种子放进贫瘠的泥土里，或者施肥不够，苹果树必然长得不大，结出的苹果，也不会好吃。假如把种子放在肥沃的土壤中，加上细心照料，结出的果实就会香甜、好吃。
　　
由此可见，同样的因，遇到不同的缘，结出的果，便会很不相同。
　　同时，由于缘是由很多条件配合而成的，所以缘会不停地变化着。既然缘会影响果，而缘，又在那么多条件配合下产生作用，假如某个条件改变了，甚至消失了，那么，果便可能不再存在。
　　
在苹果的例子中，如果天旱缺水，苹果树便会因之枯萎。所以，当因缘散尽之时，果就会灭。换句话说：“因缘和合而生，因缘散尽而灭。”
　　
有的读者可能已经发现，以上这些关于苹果的文字，是转述潘宗光《佛教与人生》一书有关缘起法内容。所谓“关系”者，“缘”也，“关系实在论”其实与佛学缘起说的基本思想一致。
　　
总之，在二十一世纪开始的时候，以“弦论”为代表的物理学，真正步入“缘起性空”的禅境了！
　
　回头再看一下本文起头的那则消息，不难明白为何人们难以听懂霍金的那么生动的报告，原因就是：“物质是实体”的观念，在人们的心中太执着了!
　
　佛学认为，物质世界的本质，就是缘起性空。藏识海（又名“如来藏”）是宇宙的本体。物质世界的万事万物，都是风缘引起的海上波涛。
　　
换言之，物质世界，就是风“缘”吹奏宇宙“本体”产生的交响乐。
　　
《入楞伽经》云：“譬如巨海浪。斯由猛风起。洪流鼓冥壑。无有断绝时。藏识海常住。境界风所动。种种诸识浪。腾跃而转生。”
　
　这句偈语说：譬如一个大海，风平浪静，澄然湛寂，当阵阵烈风吹来时，使平静的大海，生起重重无尽的浪波。从此，便如万壑怒号，天地晦冥，再没有停息澄清的时候了。

宇宙的本体——藏识海（如来藏）本是澄然湛寂，随缘常住而不变的。因内外境风的吹荡，便使寂然清净的本体，随变为浪潮起伏，跟着生起前面七识的种种作用。由此波浪互相撞击，奔腾澎湃，便转生一切境界，而无有止境了。
　　
如经文所说：“青赤种种色。珂乳及石蜜。淡味众华果。日月与光明。非异非不异。海水起波浪。七识亦如是。心俱和合生。”
　
　这句偈语说：须知世间种种色相，乃至如地下的矿物，林中的植物，与天上的日月光华等等，追溯根源，也都是由如来藏识一体的变相。这些物体和藏识，在本质上并非相异，可是当它们形成为万物之后，却不能说与心识的作用是无异的了。
　
　譬如海水，既然转变成为波浪，波浪的形式与作用，和整个的海水便不同了；可是，波浪的根本，还是由海水所转变而来的。
　
　由物的方面来说，万类的分齐差别（分化和归类）也都是从此一体所化生。由心的方面来说，七种识的分别作用，也都是由如来藏识所转生。又因心与物的和合，发生世间种种事情，于是，本来澄清的识海，便永无宁日了。
　
　（按：青赤等种种物色，是指眼根色尘的对象。珂佩是指耳根声尘的对象。乳及石蜜，是指鼻根香尘的对象。淡味众华果，是指舌根味尘的对象。日月与光明，是指身根触尘的对象。）
　　
这里，海水与波浪的关系，正是弦与音乐的关系。它们也正是物质世界与宇宙本体的关系。当我弄懂了这个道理的时候，心里充满了敬畏和震撼。
　　读到这里，你可能感到：“科学家千辛万苦爬到山顶时，佛学大师已经在此等候多时了！”

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和夸克理论，进化论一样，弦论现在还仍然是一种假说，是一种推测。现在还不能以它来证明任何东西，而是要以其他东西来证明它的正确。

在物理学上来说，这不是一个新鲜的方式，从人们发现光物质的波粒二象性开始，很多人都在努力将物质的波的属性和离子的属性合二为一。有的试图以粒子属性解释波的属性，而有的是试图以波来解释所有粒子属性。弦论就是后一种的尝试。

以上是从唯物角度的假说，对应的也有唯心学术的假说：他们认为世界任何事物都不是客观存在的，都是在一定的感知范围内被感知（就象黑客帝国一样），你对自 己和外部世界的感知并不是因为它存在，而是因为你在某种环境下通过感知进而认为它的存在。原来只看唯物的就以为这种说法荒谬，可最近多看了一些它的理论， 觉得这种认识方式也不无道理，很多唯物的解释他也一样能够解释。相对于楼上这个论题，这个估计更玄一些。

另外，我倒觉得，关于唯物的一些基础现在越来越发现一种苍白：他们把物质和意识对立起来，以物质为客观存在，意识就可以不客观存在，其实真的有些太朴素 了，由于现在人们还不能找出意识的客观性，所以仍然这样对立他们。能不能这样揣测呢？就象乐器和乐谱可以走出旋律，但乐器和乐谱不等于旋律，并不能证明旋 律就不是客观存在的对吧？旋律奏出来了就是一种波，现在都认为那是物质的。但除了乐器和乐谱，其实还需要另外一种介质--对了，那就是人和他的运动！人们学知识，人们通过思考最后决定做一件事与否，其实都是一种意识的东西，但它造成的结果却是物质的，听起来更像是我们还没能找到中间的介质。而以客观存在来定义物质的话，其间的意识又何尝不是物质的？那么物质和意识又怎么能够对立呢？这是从唯物论引发出来的一个怪圈。

而如果从唯心论上来思考，我觉得自己更像是个小学生，不过值得尝试和学习。

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霍金新著《大设计》：谁设计了宇宙

不知不觉中，《时间简史》出版距今已近20年，《果壳中的宇宙》也已经面世10年了，霍金的粉丝们这些年一次次温习着这些作品。在人们沮丧地以为这位非同寻常的物理学家不会再给我们带来新著时，他却再次用生命创造了奇迹，打造出了一本行文简洁、观点惊人、图文并茂的宇宙探索指南《大设计》。

《大设计》，[英]斯蒂芬霍金、[英]列纳德蒙洛迪诺著，吴忠超译，湖南科技出版社2011年1月出版，定价：48.00元

宇宙何时并如何起始？我们为何在此？为何是有非无？何为实在本性？为何自然定律被这么精细地调谐至让我们这样的生命存在？宇宙和生命本源的本质性问题曾只是哲学的一个分支，而现在却成了科学家、哲学家和神学家都很关注的研究领域。

在《大设计》一书中，史蒂芬霍金和加州理工学院物理学家列纳德蒙洛迪诺为我们解密：设计这个世界的不是上帝而是另有“他人”，用浅显易懂的文字讲述了一个可能性“宇宙并不是一个单一存在体，多个宇宙并行存在和发展的可能性很大”。此外，他们还对“全能理论”M理论作了妙趣横生的总结，认为“全能理论”是人类自身和人类所处宇宙的运行法则，是目前除“万物理论”外唯一可行的备选理论。他们写道：如果得到确认，“全能理论”将成为爱因斯坦苦苦追寻的统一理论，并代表着人类理性的终极胜利。

“《大设计》这本书的主题是理解生命、万物和宇宙的存在。”该书译者吴忠超在序言中表示。它凝结了作者自《时间简史》出版之后20年间，对科学和哲学的探索成果，以及对这些学科的未来展望。

用生命刻写的书

《大设计》这本仅有100多页、开本不大的小册子，却承载了史蒂芬霍金近20年的研究成果，是近10年呕心沥血的果实。“《大设计》是霍金在《时间简史》之后的最重要的著作。”在译者序中，吴忠超如是说。

早在2001年，史蒂芬霍金设想要再写一本书。次年，湖南科技出版社便签订了该书的中文版权。而这本书从落笔到成书出版，几乎走过10个春秋，直到2010年原著才正式面世。

考虑到此前国内出版的大多数霍金作品都是经由浙江工业大学吴忠超教授之手，他是一位相对论专家，也曾是霍金的博士生，多年来一直与霍金保持着密切的交往，与霍金合作发表过宇宙创生的论文，为在中国宣传霍金的事迹和成就作出了贡献，湖南科技出版社依旧邀请吴忠超挑起翻译重任。吴忠超的翻译稿几乎是与霍金的书稿同步的，这也保证了该书中文版与英文版的同步推出。

众所周知，霍金的病情一直在恶化，写书变得越来越艰难。吴忠超在接受本报记者采访时说：“到2010年时，他的交流速度只有每分钟一个词，所以加州理工学院的物理学家、科普作家蒙洛迪诺的协助是重要的。”值得庆幸的是，霍金克服重重困难，在蒙洛迪诺的协助下坚持完成了这部著作。在《大设计》中文版面世的同时，上海交通大学江晓原教授更是猜测这本《大设计》可以看成是霍金的学术遗嘱。从这个意义上说，这本书非常值得重视，可能比霍金以前所有的著作都值得重视。

“在国内，这本书的出版对霍金的粉丝、图书界、出版界影响都很大。”湖南科技出版社编辑孙桂钧说，这么多年来，像这样真正好的作品还是不多的，在科普这个方面，霍金直接给我们送来了一个很好的礼物和一些好的借鉴，对我们科普创作者和读者都是非常有用处的。

主角并非上帝

“宇宙创造过程中，上帝没有位置。没有必要借助上帝来为宇宙按下启动键”、“由于存在万有引力等定律，因此宇宙能够，而且将是从无到有自己创造了自己。自然发生说是有物而非无物存在的原因，是宇宙和人类存在的原因。没必要借助上帝引燃蓝色导火线，让宇宙诞生”……

在《大设计》中，霍金的这些指向明确的结论，让国内外的媒体都将镜头聚焦于此，媒体人、书评人对其品头论足，仿佛拿着放大镜企图从中找出些纰漏。

可实际上，霍金之意却并非如此。“这本书刚问世时，很多报道都对书中一些上帝和宗教的相关内容炒作。”清华大学刘兵教授说，可看完中文版后，发现霍金所谈的重点、兴奋点与当时媒体炒作的不太一样。吴忠超在接受本报记者采访时也表示，有关上帝的问题，实际上在《时间简史》已经阐述明白了，倘若没看懂《时间简史》，当然会认为这是新书的焦点。

“霍金是说，上帝在宇宙创生场景中无所作为，但他并没说上帝不存在。空洞地讲上帝是没有意义的。”吴忠超说，关键问题是，上帝如何界定？如果上帝是人格化的无所不知、无所不能的，我们从霍金的学说可得出结论，上帝不存在；如果上帝指的是宇宙的秩序和规律，那么上帝是存在的。这种观念符合斯宾诺莎和爱因斯坦的宇宙宗教情绪，所有严肃的科学家都应拥有这种情怀。

如果霍金笔墨重点并没有落在“上帝”的问题上，那究竟他在关注什么？刘兵说，本书重点更多在第三章的《何为实在》中。

在《何为实在》篇章里，霍金讲述了金鱼缸里的物理学。众所周知，金鱼在弯曲、弧形的鱼缸里看到的实景是歪曲的。霍金就这一现象提出一系列的质疑，“我们何以得知我们拥有真正的被歪曲的实在图像？难道我们自己不也可能处于某个大鱼缸之内，一个巨大的透镜扭曲我们的美景？金鱼的实在图像和我们的不同，然而我们能肯定它比我们的更不真实吗？”

埋好伏笔后，霍金顺势列出了历史上有过的例子，托勒密以地球为中心、哥白尼以太阳为中心而提出的两种截然不同的宇宙模型，甚至以科幻影片《黑客帝国》中不同类型的另类实在为例，论证了“不存在于图像或理论无关的实在概念”这一结论。接着进一步提出了“依赖模型的实在论”，即一个物理理论和世界图像是一个模型以及一组将这个模型的元素和观测连接的规则思想。

这深奥晦涩的“依赖模型的实在论”应该如何去理解？刘兵解释说，霍金所说的“依赖模型的实在论”，实际上就是指物理学家认知世界的时候都是取决于建造的模型，而模型是什么样就决定了实在是什么样。

霍金称这个“实在论”非常重要，提供了一个用以解释现代科学的框架。的确如此，“实在论”让我们明白：被喻为万物终极理论的候选者M理论中的时空是什么模样，“我们的宇宙不是仅有的宇宙。相反地，M理论预言，众多的宇宙从无中创生。它们的创生不需要某种超自然的存在或上帝的干预。毋宁说，这些多重宇宙从物理定律自然地发生”。

而更有趣的是，霍金告诉我们，这个“实在论”不仅适用于科学模型，还适用于我们所有人为了解释并理解日常世界而创造的有意识和下意识的心理模型。或许在认识这个“实在论”后，我们对这个世界会有新的认识。而这就是霍金要带给我们的最大礼物。

Test

Test 发表于 2011-7-21 05:05
霍金新著《大设计》：谁设计了宇宙

哲学阵营里站了一次队

《时间简史》自1988年出版以来至今，一直雄踞畅销书榜。而随后《果壳中的宇宙》再次创造科普畅销书的奇迹。这次十年磨一剑的《大设计》更是让霍金的忠实粉丝翘盼已久。

从《时间简史》到《果壳中的宇宙》，再到如今的《大设计》，不难发现，霍金笔下的科学从未与哲学分离过，尽管霍金认为“哲学已死。哲学跟不上科学，特别是物理学现代发展的步伐”。

虽说这三本书风格大致相同，但《大设计》也有着与前两本书截然不同的地方。孙桂钧说：“从科普的角度讲，这本书与之前的两本书的不同之处在于，虽然霍金在《大设计》中还是介绍了天体物理学领域研究的一些新进展，但并不仅仅是停留在他天体理论专业思想上面，更多的是阐述了哲学与人文科学等交叉科学理论。”如霍金用M理论为我们解答宇宙是如何创生的问题；以哲学家约翰W卡罗尔将“所有金球的直径小于1英里”的陈述和“所有铀235球直径小于1英里”的陈述比较，来让我们理解这个哲学家们长期争论的议题“自然定律”；还通过神经科学实验来讨论了人是否拥有意志的问题……

在赞同“霍金在这本书中讲哲学更多”这一观点的同时，刘兵指出，虽然讲的是哲学，但霍金作为科学家，所讲的哲学并不是他自己的哲学，而更多的是已有的哲学，以霍金自己的话说就是“站了一次队而已”。如“依赖模型的实在论”这本身也不是一个很新很特别的哲学，以往的哲学家们也阐述过很多类似的观点，而只是他以这种更质朴的物理学家的身份重新表述了理论。

江晓原也在《〈大设计〉：一个科学之神的晚年站队》一文中表示，霍金在《大设计》一书中只是完成了战队，并没有提供新的立场。但是考虑到霍金“当代科学之神”的传奇身份和影响，他的站队就和千千万万平常人的站队不可同日而语了。正是在这个意义上，他说，霍金在“宇宙是否由上帝创造”、“我们要不要和外星文明交往”两个问题上“用老生常谈作出了新贡献”。

《科学时报》 (2011-2-17 B1 读书周刊)

布什他哥

altitude

喜欢这样的探讨。

Test

毫无疑问，霍金是活着的对公众最有影响力的科学家，这种影响力很难说是正面的还是负面的。例如，前段时间他警告不要草率地试图与外星人接触，因为存在被他们轻易地确定地球位置从而入侵地球的危险。美国和一些西方国家研究了SETI（Search for Extra-Terrestrial Intelligence）很多年，也许这个警告有一定价值。就像科幻作家刘慈欣在《三体》中构想的那样，在半人马座存在比人类文明更加发达的文明，他们觉得地球的环境更好，所以要入侵地球。但是，很难说这种警告是基于严谨的科学研究所做出的。

本月，霍金和Leonard Mlodinow合写的《大设计》英文版上市，我还没有时间认真阅读，只是大致翻了一下。在这本书中，作者的目的是介绍理论物理和宇宙学的最新研究进展。作者特别强调了量子力学中的多历史观点，即宇宙的历史并不是一个确定的历史（物理学中称之为经典历史），而是同时存在很多不同的历史，类似一个粒子同时存在于很多不同的地方。对于一个粒子来说，当你具体测量它的位置时，它的位置才确定下来——但测量之前我们不能肯定它的位置。对于历史来说，我们却不能通过测量使得历史固定下来。霍金为什么要强调历史的线性叠加呢？他主要想兜售他和Hartle在1983年提出的基于多历史的量子宇宙学。他们的量子宇宙学需要更多的专业知识才能弄懂，这里，就像霍金本人做的那样，我们只能大致说明一下。他们假定宇宙本身由一个分布函数决定，就像掷骰子，不同的结果有不同的几率。这个分布函数又是通过叠加不同历史得到的，而他们给出一个不需要初始条件的叠加办法。这里，所谓初始条件就是宇宙开始时的状态。霍金将这个方案称为无边界条件。


无边界的历史叠加是霍金的大设计方案中的重要部分之一。另一个重要部分就是弦论，现在又称为M理论。对于公众来说，经常有人误解霍金是发明M理论的人，这是错的，霍金只是相信M理论的人之一。我自己也相信了M理论很多年，但是，M理论的最新进展却导致了分歧。这个进展就是弦论景观。过去，我们一直认为宇宙是唯一的，而宇宙的唯一性是理论或者逻辑决定的，弦论研究者们多数相信这一点。但是，宇宙加速膨胀的发现，促使人们深入挖掘弦论，发现弦论竟然允许很多不同的宇宙存在。也就是说，我们现在这个宇宙只是很多中可能的宇宙之一。就像一个山脉中的小村庄，而整个山脉巨大无比，存在很多很多不同的村庄——即不同的宇宙。弦景观这个术语就得自山脉的比喻。但和山脉中的村庄不同，有的宇宙是不适宜人类居住的，甚至不允许任何生命出现。我们这个宇宙在很多方面是独特的，首先，要求生命和智慧出现就需要物理规律采取特殊形式，这些物理规律中的一些数，例如电子电荷和质量，也不能太任意。有些人很喜欢这个弦景观，他们采取的策略是，也许很多物理常数本身根本无法用物理规律来解释，它们本来是任意的。之所以这些物理常数在我们宇宙中取这些看上去难以解释的数值是因为只有这样人类才能出现，这就是所谓人择原理。人择原理假定很多不同宇宙同时存在，但我们这个宇宙为什么这么特殊是因为它允许我们存在。

很明显，霍金是相信人择原理的。他认为，人择原理结合他的无边界条件足以解释一切，甚至人类的存在。所以他说，这个宇宙不需要上帝存在。在这本书中，作者们确实多次提到了上帝，并否定上帝的存在。也许由于这个原因，这本书引发宗教界的反对声音。国内媒体也特别注意到了这个声音。《南方周末》记者因这本书采访了我，报导中引了我一句话：“如果可以在实验室用极端的条件，创造一个大爆炸宇宙。那么新的宇宙可以想象为原始的宇宙气球上新长出来的一个泡泡，这时，这个新的泡泡是有人在操纵还是自然生成? 是有一个宗教意义上‘造物主’的角色起作用吗? 我们不知道。”

其实，我还说了很多其他的话，他们没有引。我特别强调了这本书并不是建立在已被证实的理论基础上的。下面我就霍金和Mlodinow的理论说几句话。

首先，我是研究弦论或M理论的，但不表明我就无条件地相信这个理论。这个理论是一个很美妙的理论，毫无疑问。例如，它有很多数学应用，甚至有很多物理应用，例如用来研究某些粒子物理问题和凝聚态物理问题。但作为一个统一各种基本相互作用的理论，它还需要实验支持。目前，还没有任何实验支持，而且也不能肯定在可见的将来会有。的确，M理论在结构上比其他竞争的理论优越，但我们还没有排除其他理论甚至还没有出现的理论才是正确的可能性。

其次，霍金和Hartle的无边界理论是基于某种量子引力的基础上的，而这个量子引力理论还不存在，所以无边界理论在理论上还不能被认为是成立的。即使在弦论中，还没有人能够证明无边界理论是可行的。所以，霍金多年来鼓吹的不需要第一推动的理论并不存在。他们的理论只是一种近似，也许根本就是错的。

我的结论是，霍金和Mlodinow的努力是值得赞赏的，但不能误读，可惜的是他们的书在西方一定会误导很多普通读者。

《环球科学》专栏