“古老的文化, 年輕的科學” 之 引言篇

科學發展正在突飛猛進，它從方方麵麵改變著人們的物質生活，這是每一個生存在我們這個時代的人都能感覺到的。新鮮的東西不斷出現，原有的東西不斷被改進。無論是衣食住行還是休閑娛樂，我們都已經離不開高科技產品。就說對我們這些網蟲，不要說別的，要是沒有了互聯網，我們可能就會鬱悶死。但是, 如果我們對科學隻停留在這層認知上，那麽就是低估了科學的力量，因為科學不但改變著我們的日常生活，它更改變著我們的思想和觀念，特別是對世界的看法，也就是不斷改變著我們的世界觀。

 

我們稍稍回顧一下曆史就能知道今天的科學已經比以前任何一個世代都更加有力量，更加受人推崇，也能了解到科學是怎樣的改變著人們的世界觀。

 

在現代科學出現之前，統治人們思維的是各種文化包括哲學和宗教。哲學和宗教給人們描述一個世界的起源、發展和去向，並給人們提供一套應該遵循的道德準則。那時，科學是如此不發達，人們隻能從哲學和宗教中才可獲得這些知識。

 

早在公元前三百多年前，希臘哲學家亞裏斯多德和其他的希臘哲學家都相信人類和周圍的世界一直就存在，還將繼續永遠存在下去。在他們那裏，地球上的人類文明從誕生、發展到毀滅都是周期性的，這個周期發展的根源是由自然界的周期性洪水或者其它周期性的災難決定的。

 

到了公元後413年，基督教神學家聖奧古斯丁完成了他那不朽的名著《上帝之城》。在這本巨著裏，聖奧古斯丁根據他對聖經的研究力證時間有個起點，空間有個起點，物質有起點，這些起點就是上帝創世的開始。

 

聖奧古斯丁的論點是那麽地令人不可思議，以致在科學上從來沒有人會認真考慮他的觀點，因為人們的理性想象不出沒有時間沒有空間沒有物質是個什麽狀態。即使在基督教神學界，聖奧古斯丁的觀點受到的待遇也是一波三折。

 

起初由於聖奧古斯丁的論證嚴密，得到了基督教神學界的廣泛接受。但到了大概13世紀的時候，教會的很多人受了古希臘傳統哲學的影響，對奧古斯丁關於上帝同時創造了時間空間和物質的論點提出了嚴重挑戰。慶幸的是，在後來的第四次拉特蘭會議上(1215年)，支持聖奧古斯丁觀點的神學家對亞裏斯多德關於宇宙年齡無限的哲學進行了有力的反駁，認定宇宙包括時空物質有個起點，並以此作為基督教神學的一個信條。

 

然而，這個在現代物理學家看來是個極其偉大深刻的見解，當時一直沒能在科學上有一席之地，甚至在科學上人們連想都未曾想到過。

 

1781年，哲學上再度掀起了對宇宙時間是否有開始，空間是否有開始的思索與批判。偉大的哲學家伊曼努爾•康德發表了他的裏程碑名著《純粹理性批判》。在書中康德深入地考察了宇宙時空有無開始的問題，最後得出的結論是：這個問題在邏輯上純粹是個二律背反的矛盾體，沒解。

 

在這個引言裏，我們不準備詳細介紹聖奧古斯丁和康德的的具體論證，在以後的正文裏我們會詳細介紹。

 

到了1687年，科學史上最偉大的科學家之一的伊薩克•牛頓發表了他那科學史上最偉大的著作《數學的自然哲學原理》。在迦利略、開普勒，哥白尼關於天體運行的實驗觀察和理論的基礎上，牛頓創立了一套描述宇宙運行的力學理論。在這一套理論框架內，宇宙也被認為是以穩態的模式有序地運轉，年複一年，日複一日，循環往複，以至無窮。科學史上將這些偉大的基督徒科學家們的成就稱為現代科學的革命。

 

牛頓力學理論告訴我們時間是無頭無尾的，空間是無窮盡的，物質也是無窮盡的。時間和空間是均勻的，對每一個觀察者都一樣，而物質就在時間和空間組成的舞台上表演著一出豐富多采，波瀾壯闊的大劇。也就是整個宇宙是永恒的，既不能被創生，也不能被消滅，唯有的就是時間的均勻流失，物質形態的變化(或者質量和能量之間的轉化)。這倒是很符合我們日常的直觀觀察。

 

這樣在牛頓力學麵前，那些認為這個世界(宇宙)曾經被創造的宗教哲學，就顯得荒謬和無知。除了那些忠實的信徒外，有科學知識的人都不會相信這個世界的時間，空間和物質曾經有個開端。象牛頓這樣的偉大基督徒科學家也隻有用宇宙的宏偉壯觀及有序來說明上帝的存在，在他那裏，上帝蹬了宇宙一腳，宇宙就永遠這樣運轉了，即所謂的“第一推動力”。

 

然而，到了20世紀初，也就是六七十年前，物理學中出現了兩個劃時代的理論，一個是相對論力學，另一個是量子力學。這兩個理論的出現震撼了科學界，以令人不可思議的方式改變了科學家對宇宙的看法，現正在走向普通大眾的視野。

 

相對論力學基本是愛因斯坦一人完成的。這個理論給我們展現的是一個動態的宇宙，與牛頓力學展現的穩態或者靜態宇宙有極大的不同。在相對論力學裏，時間不再是均勻的流逝，而是隨著觀察者本身的運動速度而變化。同樣隨著觀察者本身運動速度的不同，不同觀察者所觀察到的空間大小也不同。

 

為了形象地說明愛因斯坦關於時空變化的相對論，有一個經典的例子就是愛因斯的提出的“雙生子效應”。這個效應說，假如地球上有一對年輕的孿生兄弟，其中一個以光速去外太空旅行，另外一個繼續留在地球上。當去外太空旅遊的兄弟在外太空轉了一年後回到地球上時，地球上的兄弟已經過了幾十年而變成了老頭。這個假想實驗並不是說外太空的環境好，使得旅行的兄弟保養的好不衰老，而是說真正的這兩個兄弟經曆的時間是不一樣的。同樣，他們所觀察的宇宙空間大小也不一樣。

 

雖然人們很難理解時間和空間會隨不同的速度的觀察者會變化，(據說當時隻有兩個半科學家能明白) ，但這個理論確實經過了高度精密的實驗驗證。而物質也不再是永恒的了，物質也是會變的，會被創生。在相對論力學裏，時間，空間和物質再也不是相互獨立的，而是互相糾纏在一起，可以互相轉化。

 

這個理論對人們世界觀的衝擊是震撼性的，它為宗教哲學所認定的宇宙時空和物質能被創造打開了一個缺口。而後來基於實際觀察數據所建立起來的宇宙理論物理模型(標準模型)則把這個缺口更擴大化了。根據這個標準模型的計算，宇宙時空物質有一個開始、有個發展過程、最後會死亡和終結。這樣，好像科學慢慢走進了宗教哲學曾經描述的框架裏。

 

具體地說，就是根據這個宇宙標準理論模型，宇宙在被創生的時候，時間從那時開始(0時間)，空間從那裏開始(0空間)，物質從那裏開始(0物質)。一切可能的物理定律都在接近那個時刻時全部失效。然後，宇宙從那個點開始急速膨脹、展開，最後形成我們現在這個豐富多彩的世界。這就是所謂的宇宙大爆炸理論。

 

這時，你肯定至少想問二個問題。一個是，0時間之“前”是什麽狀態？另一個是，宇宙在膨脹時，是在什麽空間裏進行？(你實際想問，正在脹大的宇宙“外邊”是什麽？在什麽“裏麵”膨脹？)

 

當你問這些問題時，物理學家會說你的問題是偽問題，不合邏輯，不能問。因為0時間就是時間的開始，你就不能問0時間“前”了，那個狀態是沒有時間的狀態。你也不能問宇宙在什麽裏麵膨脹，因為除正膨脹的宇宙空間就沒有外邊了。

 

對我們的頭腦來說，實在很難想象沒有時空會是個什麽狀態，而膨脹的宇宙又沒有“外邊”，時空的變化就能產生出物質，而宇宙的大爆炸竟然爆出了我們這個宏偉壯觀的，井井有條的，豐富多彩的世界，還有我們人類和精神意識。每次去想這些我都很絕望，不知大家怎麽樣。

 

這樣的話，宇宙標準模型告訴我們宇宙有個開始，有個發展過程，最後又會死亡。這樣，是否可以說科學上所顯示給人們的世界觀和宗教哲學吻合了呢？

 

不能那樣說，隻能說兩者的距離拉近了。

 

這裏，馬上可能會有人要問了，在物理上宇宙標準模型也隻是說明了宇宙有起始，有終結，這全是物理上的東西，好像跟精神或者意識沒有一點關係。宗教哲學不是說由上帝或者什麽精神意識創造了宇宙嗎？這在物理上有沒有一席之地呢？

 

我說有，你別奇怪。聽我細說。

 

我們剛說了二十世紀兩大震撼科學界的物理理論中的一個，就是相對論力學，還沒說另外一個，它就是令人同樣難以琢磨的量子力學。量子力學說起來很複雜，明白的科學家都不多。我們就說的簡單一點，力求使得大家都能懂。

 

量子力學是在空間的量子尺度(大家知道那是一個非常非常小的尺度就行了)來研究物質的。在量子尺度下的物質粒子遵循測不準原理，是量子力學的基本要素。這個原理很簡單，它說，對原子和亞原子來講，其位置和速度你隻能測量一個，也就是說在一給定時刻，如果你想知道一個粒子的位置，你可以準確測量它的位置，但你就不能測量它的速度，原則上都不行。而你如果想知道一個原子的速度，你可以準確測量該粒子的速度，但你不能同時測量它的位置，原則上都不能。

 

現在，你可能覺得這個原理有點怪，會想，為什麽不能同時測量一個粒子的位置和速度呢？如果僅限於此，那還不嚴重。下麵的推論就可能會讓你驚訝了。

 

我們知道用物理學來定義一個物質的實在性時要同時知道物質的位置和動量(可以說速度)。也就是說，如果你不能同時知道物質的這兩種特性，那麽你說的物質就沒有實在性，象幽靈一樣。

 

用簡單直觀的語言來理解這個概念，我們可以舉個例子。就說在你漂亮的飯桌上豎立著一個精美的高腳酒杯。你為什麽能確定那個酒杯是個實實在在的東西在那兒呢？首先，你能看見它的位置是在桌子上，同時你知道它本身的速度(在這個例子中是零速度，靜立在那兒)。這樣，你就完全確定了這個實實在在的高腳杯。

 

如果情況變了，比如說你隻知道高腳杯的位置在桌子上，但你不知道它的速度，也就是說你不知道它是靜止的，還是運動的。這在什麽情況下才是可能的呢？答案很簡單，隻有當這個高腳杯被隱蔽在空氣的背後時，也就是穿上了哈利伯特的隱身衣。

 

另外的情況，比如說這時你不知道那個高腳杯在桌子上，隻知道它的速度是靜止的或者是運動的。在這種情況下，結果還是一樣，同樣是你看不見那個高腳杯，它還是穿上了哈利波特的隱身衣而隱藏在了空氣的背後。

 

這豈不就是說你的高腳杯跟一個幽靈一樣。假如你的高腳杯摸不著的話，那就是幽靈了。而實際上，量子力學描述的那些組成物質的微小粒子是模不著的，在測不準原理的製約下，它就是幽靈了。理論物理學家就把量子尺度下組成物質的粒子叫幽靈，這就是著名的“量子幽靈理論”。在這個理論下，組成實實在在物體的微小粒子不是物質實體，而是“幽靈”。並且，在這個幽靈的世界裏，一個粒子可以同時出現在兩個地方，我們常規的因果律也可以被打破，就是說有可能結果在先，而原因在後。

 

你肯定要問了，既然組成硬幫幫的可見物質在量子微觀世界裏是由琢磨不定的幽靈組成的，那麽為什麽我們在宏觀世界裏看到的是物質實體，而不是幽靈呢？量子力學對這個問題的回答是，微觀世界的幽靈是在有精神意識的觀察後才在宏觀世界裏顯示出物質的實在性。

 

這時，我想你要跳腳了！

 

如果你覺得量子力學的論述簡直不可思議，怎麽可能硬幫幫的物質實體是由幽靈組成的，而精神或者意識的觀察就能使得這些幽靈在宏觀上成為物質實在？或者更進一步，你認為量子力學根本就是胡說八道。那我很能理解你的感受，不光我理解你的感受，偉大的物理學家愛因斯坦也很理解你的感受，就是那個發表相對論把時間空間搞得亂七八糟的天才頭腦。

 

量子幽靈理論是與愛因斯坦差不多同樣偉大的物理學家玻爾提出來的。上實際二十年代，玻爾剛提出量子理論的時候，就遭到了愛因斯坦的強烈反對，愛因斯坦提出了他那個著名的論斷“上帝不擲骰子”，並試圖設計精妙的科學實驗來對抗反駁玻爾那不可琢磨的幽靈理論。

 

玻爾和愛因斯坦的對決和交鋒相持了幾十年，但沒有結果。直到上世紀六十年代以後，一係列精密巧妙的物理實驗被設計和完成，最後大量的實驗證明了玻爾的量子幽靈理論是正確的，天才的愛因斯坦輸了！

 

愛因斯坦輸了，量子幽靈理論贏了，這真是石破天驚，為更深刻地研究和理解宇宙的運行機製提供了更有力的手段。

 

然而，更嚴峻的考驗也擺在了量子幽靈理論的科學家麵前。既然我們看到的宏觀物理實在是在有精神和意識觀察之後才從微觀的幽靈狀態呈現出了宏觀的物質實在，那麽一個不可回避的問題是：在宇宙創始初期，宇宙的宏觀物理實在是怎麽來的？那時有象我們人一樣的精神和意識觀察宇宙嗎？

 

這個問題確實夠顛覆的。因為物理學家如果回答那時沒有精神意識觀察宇宙，那幽靈怎麽變成物理實在？如果物理學家回答一定要有精神或意識的觀察後宇宙的物理實在才能顯現，那人們一定問那個精神意識是什麽。

 

在這裏，顯然給哲學宗教所倡導的精神意識或者上帝創造了宇宙打開了一扇大門。

 

但遺憾的是，科學和哲學宗教沒能在這個交匯點上聯起手來。那些不同意哲學宗教的物理學家們，便開始尋求另外的途徑解決這一難題。他們開始尋求一種“因果逆動”的物理解釋：就是說可能存在一種機製使得結果在前，原因在後，在這種機製下我們現在的宇宙中的生命意識以倒退的形式對一兩百億年前的宇宙進行觀察，從而形成那時的宇宙物理實在，後來才有了我們現在的生命。

 

當然這種設想是個怪圈，怪就怪在宇宙創生並發展長大了一兩百億年後，才有了我們人類的生命和精神意識，我們卻要現在的這個精神和意識對一兩百億年前的幽靈宇宙進行逆動觀察，使得宇宙變為實體。這不是說是我們的精神成就了我們自己嗎？不知道以後有多少證據支持這個看法。

 

實際上不光量子幽靈理論指向宇宙起初時就有精神意識存在，而且數學定律的高度抽象化，智慧化，和永恒性，也指向獨立於我們物理宇宙的精神世界存在。我們看到的那麽多完美的數學定律定理並不是從數學家的頭腦裏產生出來的，而是數學家們發現和證明的。那些數學定律早就存在了，也將永遠存在下去，不管數學家們是否發現或者證明了它們。

 

最近的幾十年的理論物理界又出現了更加玄妙的理論，叫做“超弦理論”。在這個理論框架下，我們的宇宙並不隻是我們能看到的三維空間加一維時間，而是還要再多加六維空間。也就是說，超弦理論認為我們大概處於十維空間裏。在超弦理論的基礎上最近出現的更統一的理論“M理論”預言我們的宇宙時空是有十一個維度，比超弦理論多了一個維度。

 

好象這個超弦理論和M理論現在隻是理論物理學家的頭腦產物，還沒有多少實驗證明。不過也對，我們生存在時空的四維世界裏，怎麽去驗證我們時空之外的另外七維空間呢？我看是相當地(宋丹丹語) 地困難！

 

科學理論對我們所處的物質世界的描述越來越精妙，越來越高深，越來越不可琢磨，越來越不可實證，越來越遭遇到理性所能達到的極限。然而這一切，都隻是在非生命的物質層麵上。當我們把生命世界這個比宇宙物質世界不知要複雜多少倍的問題擺在科學麵前時，那個沉重感，幾乎使人窒息。

 

這時人們不禁要問：最終科學能走到哪兒去？科學是否能與宗教哲學殊途同歸？

 

我不敢用理性輕易下這些結論，我想誰也用理性下不了這個結論。我想做的，就是把科學和宗教哲學這兩個不同的領域連接起來。說他們走近了，我們看有多近。說他們距離還遠，我們看有多遠。

 

當然，要把這兩個領域聯係起來思考，需要複雜得多的知識。一方麵你要把科學方麵的很多領域有非常深刻準確的了解，同時你要把自己用以比較的哲學宗教教義有深入的了解。在這個題目下，要討論的東西很多，例如，為什麽會有個宇宙，關於宇宙的創生、發展和終結，生命的起源和結局，精神意識和物質的糾葛，自由意誌的問題，自我和自指的邏輯問題及在研究宇宙和生命時的限製，秩序的起源和發展，科學理性的限製。。。。等等，都需要認真探討。當然也需要探討中國文化中的哲學宗教觀念問題，畢竟我們是中國人。

 

我也不知道自己到底能走多遠，但至少我對此很有興趣，願意與大家分享。