1.存在“最小粒子”嗎?
在歷史上很長的一段時(shí)間里,人們曾經(jīng)認(rèn)為物質(zhì)、時(shí)間、空間這些東西是可以無限分割的。《莊子·天下》中這樣說:“一尺之棰,日取其半,萬世不竭。”用數(shù)學(xué)的語言來解釋這段話,意思就是你可以把1尺長的棍子進(jìn)行無數(shù)次對半分割,第一次對半分割得數(shù)是0.5尺,第二次是0.25尺,第三次是0.125尺……這個(gè)過程可以無限地進(jìn)行下去。公元前四世紀(jì)的希臘哲學(xué)家亞里士多德也認(rèn)為,物質(zhì)是連續(xù)的,人們可以將它無限地分割下去,我們永遠(yuǎn)也得不到一個(gè)不可再分割的“最小顆粒”。
但很早就有人懷疑“物質(zhì)可以無限分割”的觀念,希臘哲學(xué)家德謨克利特相信最小顆粒是存在的,他把這種粒子叫做“原子”。德謨克利特認(rèn)為所有的物質(zhì)都是由原子組成的,原子是一種不可穿透、不可分割的實(shí)體,一切原子都有著相同的性質(zhì),只是在形狀、大小、重量、排列、位置上有所不同。萬物有生有滅,但組成它們的原子卻不會(huì)跟著毀滅,只會(huì)從死亡的物體轉(zhuǎn)移到新生的物體身上。
后來科學(xué)家們的確發(fā)現(xiàn)了原子的存在,但它卻不是最小的粒子,它由質(zhì)子、中子和電子構(gòu)成,質(zhì)子和中子又由被膠子束縛著的夸克組成從目前的情況看,電子和夸克似乎都是最小的“基本粒子”。之所以說它們是基本粒子,是因?yàn)槿魏闻c這些粒子的結(jié)構(gòu)相關(guān)的現(xiàn)象,在實(shí)驗(yàn)中都沒有觀察到,它們像是一個(gè)不可再分的點(diǎn),而不像質(zhì)子、中子、原子核和原子那樣,有可測量的大小。。
粒子物理學(xué)家們建立了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)模型,來解釋目前已發(fā)現(xiàn)的所有粒子和它們之間的作用力。但并不像德謨克利特說的那樣,只存在“原子”這樣一種最小粒子,標(biāo)準(zhǔn)模型中包括了62種基本粒子,被稱為“上帝粒子”的希格斯玻色子剛剛被找到,這樣標(biāo)準(zhǔn)模型中所有粒子的存在都已得到了證明。
然而這些今天被稱為基本粒子的東西,就一定是不可再分的“最小粒子”嗎?人們以前曾經(jīng)認(rèn)為原子是最小粒子,但后來發(fā)現(xiàn)它其實(shí)是個(gè)復(fù)合體。隨著科技水平的提高,今天不可再分的東西,明天有沒有可能發(fā)現(xiàn)它又只是個(gè)復(fù)合體呢?
這樣的過程,有沒有盡頭呢?假如從量子論的角度來看,世界不是光滑的,在粒子世界中,物質(zhì)、能量、時(shí)間、空間都表現(xiàn)出不連續(xù)的特征來,因而世界必定不可能無限分割下去,最小粒子必定存在。
但這種分割,到什么時(shí)候才是盡頭,最小粒子究竟是多小呢?
現(xiàn)代科學(xué)無法回答。
2. “超光速”存在嗎?
在經(jīng)典物理中,判斷任何物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),都需要選定一個(gè)參照物。對于同樣的運(yùn)動(dòng)物體,假如選取的參照物不同,得到的結(jié)果就不一樣。按照這個(gè)思路,我們可以推測光速并沒有絕對值。假如一束光向你照過來,初始速度為C,當(dāng)你以速度V向著光源的方向運(yùn)動(dòng)時(shí),那么以你為參照物,光速就會(huì)變成C+V;而當(dāng)你朝背著光源的方向運(yùn)動(dòng)時(shí),你眼中的光速就應(yīng)該是C-V。如果情況是這樣的話,那么就不存在“超光速”的問題了。然而1886年,美國物理學(xué)家阿爾伯特·麥克爾遜和愛德華·莫雷進(jìn)行了物理學(xué)史上赫赫有名的“MM實(shí)驗(yàn)”,有了一個(gè)驚人的發(fā)現(xiàn):在地球朝著不同方向運(yùn)動(dòng)時(shí),檢測到的光速竟然沒有絲毫變化。這意味著,經(jīng)典物理學(xué)的推測完全錯(cuò)誤,不管你是在朝著光源運(yùn)動(dòng),還是在向垂直于光源的方向運(yùn)動(dòng),或者在背著光源運(yùn)動(dòng),你看到的光速絲毫不會(huì)發(fā)生變化,都保持著恒定的速度C。
后來愛因斯坦用“狹義相對論”解釋了這一現(xiàn)象。愛因斯坦說,高速運(yùn)動(dòng)物體的時(shí)間流速會(huì)變慢,自身的長度會(huì)縮小,正是因?yàn)闀r(shí)間和空間存在這樣的彈性,才導(dǎo)致不管你在哪里、從哪個(gè)方向見到的光,它在真空中的傳播速度都是大約每秒30萬公里,從來不會(huì)發(fā)生變化。
但相對論有這樣一個(gè)前提:真空中的光速C是一個(gè)絕對量,是一切物體運(yùn)動(dòng)速度的極限,也是一切實(shí)在的物理作用傳遞速度的極限。愛因斯坦說,世界上不存在“超光速”的運(yùn)動(dòng)物體和信息傳輸,這是相對論的基石。
然而“超光速” 真的不存在嗎?相對論的這個(gè)前提,現(xiàn)在已經(jīng)被量子論中的“EPR實(shí)驗(yàn)”推翻了。“EPR實(shí)驗(yàn)”是1935年愛因斯坦與兩位同事發(fā)表的一個(gè)旨在推翻量子論“哥本哈根解釋”的思維實(shí)驗(yàn)。愛因斯坦指出,假如哥本哈根解釋是對的,那么分裂的兩個(gè)小粒子之間即使相隔幾十億光年,也必定會(huì)存在某種即時(shí)聯(lián)動(dòng),但相對論規(guī)定了任何信息的傳輸都不可能超過光速,宇宙中不存在超距作用的因果關(guān)系,所以小粒子之間超越光速的即時(shí)聯(lián)動(dòng)是根本不可能的,哥本哈根解釋肯定有問題。
1982年,法國物理學(xué)家阿萊恩·阿斯派克特帶領(lǐng)一個(gè)小組做了這個(gè)實(shí)驗(yàn)。它的結(jié)果意義是如此的重大,以至于被一些人稱為“上帝的裁決”。實(shí)驗(yàn)結(jié)果竟然是愛因斯坦輸了,事實(shí)證明分開的小粒子之間確實(shí)保持著一種微妙而神奇的聯(lián)系,類似于超越時(shí)空的“心靈感應(yīng)”,這種關(guān)聯(lián)有一個(gè)拗口的專業(yè)名詞叫“量子糾纏”。“EPR實(shí)驗(yàn)”表明,確實(shí)存在超光速的信息傳輸。愛因斯坦搬起石頭砸了自己的腳,他想用來否定量子論的思維實(shí)驗(yàn),最后反倒成了否定相對論的武器,這真是一個(gè)天大的幽默。除了存在超光速的信息傳輸之外,事實(shí)上超光速的運(yùn)動(dòng)速度也是存在的,例如電子表面的旋轉(zhuǎn)速度就要高于光速。
超光速確實(shí)存在,相對論還能成立嗎?
現(xiàn)代科學(xué)無法回答。
3.“暗物質(zhì)”、“暗能量”存在嗎?
按照現(xiàn)有的科學(xué)理論,宇宙的構(gòu)成可以分為三個(gè)部分:空間、物質(zhì)和能量,愛因斯坦的引力理論——廣義相對論,把這三者緊密聯(lián)系在了一起。引力是衛(wèi)星、行星、恒星運(yùn)動(dòng)的主要原因,一個(gè)物體施加給其它物體的引力大小,只取決于它們的質(zhì)量和距離,因而只要觀察物體在空間的運(yùn)動(dòng),就可以計(jì)算出引發(fā)這一運(yùn)動(dòng)的質(zhì)量大小。比如在太陽系中,太陽質(zhì)量所產(chǎn)生的引力,拖拽著各大行星繞著它轉(zhuǎn)動(dòng)。離太陽越近的行星受到的引力越大,保持軌道所需要的運(yùn)動(dòng)速度就越快。根據(jù)引力方程,只要知道了行星圍繞太陽旋轉(zhuǎn)的速度,以及它們之間的距離,就可以計(jì)算出太陽的質(zhì)量;或者也可以根據(jù)后兩者的數(shù)據(jù),反過來計(jì)算行星的軌道。
廣義相對論在計(jì)算太陽系各星體的質(zhì)量和它們的軌道方面取得了成功。從理論上說,廣義相對論的運(yùn)用應(yīng)該不僅僅適用于太陽系,同樣可以擴(kuò)大到星系層面,能用來解釋星系質(zhì)量與星系內(nèi)恒星的運(yùn)動(dòng)速度之間的關(guān)系。因?yàn)橐粋€(gè)星系中的大部分恒星都處在星系盤上,在不斷地圍繞著星系中心運(yùn)動(dòng),這和行星在圍繞著太陽轉(zhuǎn)動(dòng)沒有什么兩樣。
然而問題出現(xiàn)了。在所有的觀測中都發(fā)現(xiàn)了同樣的情況,那就是星系的質(zhì)量與星系內(nèi)恒星的運(yùn)動(dòng)速度不匹配,根據(jù)引力方程計(jì)算的結(jié)果,星系必須擁有比現(xiàn)在大得多的質(zhì)量,才有可能將這些恒星保持在它們現(xiàn)有的軌道上。這些質(zhì)量到哪里去了呢?科學(xué)家們猜測,星系中應(yīng)該存在著一類我們看不見的物質(zhì),那就是“暗物質(zhì)”。這些暗物質(zhì)自身不發(fā)射電磁輻射,也不與電磁波產(chǎn)生相互作用,這樣我們就無法感知到它,只能通過引力產(chǎn)生的效應(yīng)猜測它可能存在。
“暗能量”的發(fā)現(xiàn)照樣跟引力有關(guān)。人們想,從引力的角度來看,既然宇宙中的每一個(gè)部分都被其它部分吸引著,那么它應(yīng)該能夠遏制宇宙的擴(kuò)張。然而我們觀測到的事實(shí)卻是,宇宙正在加速膨脹。這一事實(shí)暗示著,必定存在一種東西,在推動(dòng)著宇宙的膨脹,它是不同于已知的物質(zhì)、能量和暗物質(zhì)的東西,人們把它稱為“暗能量”。
對于暗物質(zhì)是否真的存在,人們其實(shí)沒有絕對的把握。因?yàn)檫€存在另外一種可能,那就是也許愛因斯坦的廣義相對論,僅僅只是在太陽系內(nèi)適用,一旦擴(kuò)展到星系、星團(tuán)甚至整個(gè)宇宙的層面,那就完全失效了。這種情況完全有可能出現(xiàn),萬有引力定律只是相對論這個(gè)更普適理論的一個(gè)特殊情況,說不定相對論本身也是如此,只是一個(gè)更大理論的組成部分?同樣地,對于暗能量是否真的存在,我們目前更是無法確認(rèn)。
假如愛因斯坦的引力方程在整個(gè)宇宙中都適用,那么根據(jù)最近的測量,宇宙中僅有5%的物質(zhì)和能量是常規(guī)物質(zhì),其余是23%的暗物質(zhì)和72%的暗能量。也就是說,我們目前所能了解的只是宇宙5%的部分,對于其余絕大部分我們還一無所知。
暗物質(zhì)與暗能量時(shí)刻都在提醒我們,我們對于世界的認(rèn)知過分依賴于我們的感官和思維。假如有一種事物,既不為我們的感官所感知,又不與我們能感知到的事物之間產(chǎn)生相互作用,那么我們根本就不可能斷定它是否存在。
暗物質(zhì)、暗能量是否真的存在?世界上會(huì)不會(huì)有這樣的事物,它雖然存在,我們卻永遠(yuǎn)也無法感知?比如鬼魂、科技高度發(fā)達(dá)的外星人?
現(xiàn)代科學(xué)無法回答。
4.為什么會(huì)出現(xiàn)“寒武紀(jì)生命大爆發(fā)”?
“寒武紀(jì)生命大爆發(fā)”通常被用來當(dāng)作否定進(jìn)化論的證據(jù)。
在《物種起源》一書里達(dá)爾文提到,自己的理論中存在幾個(gè)很難解釋的疑點(diǎn):
第一個(gè)疑點(diǎn)是,如果物種是經(jīng)過細(xì)微的漸變演化而來,那么為什么見不到大量的過渡類型呢?為什么自然界的物種之間的區(qū)別是那樣的明顯,而不是彼此混淆不清的呢?假如說那些過渡類型已經(jīng)滅絕了,那么就應(yīng)該要有大量化石證據(jù),但為什么沒有呢?根據(jù)達(dá)爾文的說法,物種的進(jìn)化,是隨機(jī)變異通過自然選擇作用后累積下來的結(jié)果,這種變化是漸進(jìn)的、連續(xù)的,這樣一來,就必定會(huì)存在大量的中間過渡物種。比如,目前多數(shù)人認(rèn)為鳥類是由恐龍進(jìn)化而來的,由于進(jìn)化是連續(xù)的,在漫長的演變過程中,必定會(huì)出現(xiàn)無數(shù)介于恐龍和鳥之間的物種,而且這樣的生物應(yīng)該很多很常見,然而事實(shí)上卻根本沒有。
第二個(gè)疑點(diǎn)是,像眼睛這樣的復(fù)雜器官的生成,也能用自然選擇來解釋嗎?
一個(gè)簡單的例子就可以從邏輯上推翻復(fù)雜器官自然生成的結(jié)論。“放屁蟲”的防衛(wèi)系統(tǒng)由以下部件構(gòu)成的:過氧化氫和對苯二酚、由外胚層腺體產(chǎn)生的酶觸催化劑、儲(chǔ)囊、括約肌、膨脹器、外排導(dǎo)管。其工作原理是,儲(chǔ)囊中儲(chǔ)存著過氧化氫和對苯二酚的混合物,當(dāng)發(fā)現(xiàn)威脅時(shí),括約肌就會(huì)像控制閥一樣打開,把混合物送入膨脹器中,然后再注入酶觸催化劑,引發(fā)劇烈的爆炸后從尾部的外排導(dǎo)管精確噴出,噴到倒霉的敵人臉上。如果這種防御系統(tǒng)是進(jìn)化而來的,那么從實(shí)用的角度出發(fā),應(yīng)該先進(jìn)化出能夠攻擊敵人的化學(xué)物來。但過氧化氫、對苯二酚和酶觸催化劑只有三種混合在一起,才有可能發(fā)生爆炸,僅僅進(jìn)化出其中一種來,就毫無作用,它們中的哪一種最先出現(xiàn)呢?而且即便三種化學(xué)物質(zhì)能夠同時(shí)出現(xiàn),如果沒有括約肌這個(gè)控制閥門的阻隔,放屁蟲就會(huì)把自己炸成碎片,這顯然是不現(xiàn)實(shí)的。但是在還沒有化學(xué)武器之前,放屁蟲會(huì)先進(jìn)化出一個(gè)控制開關(guān)來嗎?不管放屁蟲先進(jìn)化出防御系統(tǒng)中的哪一個(gè)部件來,都完全發(fā)揮不了作用,不會(huì)對它的生存有任何幫助,反而會(huì)成為累贅。按照進(jìn)化論的觀點(diǎn),這種變異只會(huì)被淘汰,而不可能在此基礎(chǔ)上增加更多的累贅,直到最后所有的累贅疊加在一起,形成一個(gè)完整而有效的防御系統(tǒng)。僅僅是這樣一個(gè)簡單的器官,從邏輯上來說都不可能通過自然選擇作用生成,那么這一選擇作用,又如何能夠自然生成像眼睛這樣要更復(fù)雜得多的器官呢?
第三個(gè)疑點(diǎn)是,像蜜蜂筑巢這樣極其復(fù)雜的本能,怎么可能由自然選擇作用而獲得和改變?
人在一生中會(huì)學(xué)習(xí)很多的本領(lǐng),這種本領(lǐng)是無法代代相傳的,即便你的英語學(xué)得再好,你的孩子也不可能天生就懂英語。蜜蜂筑巢也是一種復(fù)雜的本領(lǐng),這種本領(lǐng)為什么能代代相傳,蜜蜂們不用學(xué)習(xí)天生就會(huì)呢?自然選擇作用能對此作出解釋嗎?
進(jìn)化論已經(jīng)發(fā)表了150多年,然而達(dá)爾文最初的疑惑,卻至今仍然不能得到解決。假如進(jìn)化論是對的,那么會(huì)出現(xiàn)這樣的事情,就顯得很不可思議了。其實(shí)除了上面幾個(gè)問題之外,還有一件事情對于進(jìn)化論的打擊更大,那就是“寒武紀(jì)生命大爆發(fā)”。
達(dá)爾文認(rèn)為是持續(xù)不斷發(fā)生的隨機(jī)變異逐漸積累,最后形成了新物種,那么可以想象,物種是漸變式進(jìn)化的,生命由低級到高級依次出現(xiàn),這個(gè)過程發(fā)生的時(shí)間應(yīng)該拉得很長。然而情況并非如此。地球誕生于約46億年前,但物種卻不是在幾十億年的時(shí)間跨度內(nèi)逐漸出現(xiàn)的。化石證據(jù)表明,幾乎所有重大生物類群,都是在距今約5億年前的寒武紀(jì),在短短幾百萬年時(shí)間內(nèi)一下子突然間冒出來的,這就是“寒武紀(jì)生命大爆發(fā)”。
這是一次生命的壯麗綻放,其規(guī)模之大絕對超乎想象,甚至那時(shí)候生物的種類,比現(xiàn)在還要多得多。我們現(xiàn)在能夠看到的生物門類,在寒武紀(jì)幾乎都能找到;而那時(shí)有的生物,有多達(dá)20個(gè)門現(xiàn)在已經(jīng)消失了!如此眾多的生物種類在短暫的時(shí)間內(nèi)集體亮相,這種現(xiàn)象怎么用進(jìn)化論來解釋呢?它更像是大自然一次狂放的實(shí)驗(yàn),是造物主對于物種的集中投放,其中大部分都是不成功的試驗(yàn)品,不久后就滅絕了,只有少數(shù)存活下來,成為后來所有物種的祖先。
進(jìn)化論錯(cuò)了嗎?生命演化的過程究竟是怎樣的呢?“寒武紀(jì)生命大爆發(fā)”是造物主在集中制造生命嗎?
現(xiàn)代科學(xué)無法回答。
5.為什么會(huì)發(fā)生“宇宙大爆炸”?
唯物論者們最希望看到世界是無限的、永恒的,因?yàn)樗麄儓?jiān)持認(rèn)為物質(zhì)是世界的本原,但卻沒辦法合理解釋,作為世界本原的物質(zhì)它自己又是從何而來的。所以假如我們是生活在一個(gè)無邊無際、無始無終的宇宙中,那么物質(zhì)就是永恒的存在,也就不需要回答物質(zhì)如何起源的問題了。
然而唯物論者們的美夢,被“宇宙大爆炸理論”打破了,我們來看看這一理論是怎么回事。
1666年,牛頓發(fā)現(xiàn)白光其實(shí)是一種復(fù)合光,它在通過三角形棱鏡時(shí),能分解成彩虹一樣的多種顏色,這種現(xiàn)象叫做“色散”,分開的單色光依次排列而成的光帶叫做“光譜”。后來人們將望遠(yuǎn)鏡聚焦在一個(gè)單獨(dú)的恒星或星系上,觀察從那里射來的光線的光譜,根據(jù)“多普勒效應(yīng)”,通過分析這些光譜,可以確定這些星體相對于我們是靜止的還是運(yùn)動(dòng)的,是在朝著我們而來,還是在離我們而去。假如它們在離去,那么我們接收到的光,波長將較長,光譜會(huì)向紅端移動(dòng),這叫“紅移”;反之則會(huì)向藍(lán)端移動(dòng),叫“藍(lán)移”。20世紀(jì)20年代,當(dāng)人們利用這一原理來觀察那些遙遠(yuǎn)星系時(shí),原本預(yù)料會(huì)發(fā)現(xiàn)同樣多的紅移和藍(lán)移光譜,因?yàn)槟菚r(shí)以為星系是隨機(jī)運(yùn)動(dòng)的。然而事實(shí)出人意料,在對銀河系外的其它星系進(jìn)行觀測時(shí)人們發(fā)現(xiàn),除了少數(shù)離我們最近的星系外,幾乎所有河外星系都表現(xiàn)出紅移來,它們都在離我們而去,而且離得越遠(yuǎn)的星系,離開我們的速度越快。
這一現(xiàn)象應(yīng)該如何解釋?為什么幾乎所有的星系都在遠(yuǎn)離我們?人們想到了一種可能:宇宙不僅是有限的,而且正處在不斷的膨脹之中,所以宇宙空間的任何兩點(diǎn)都在相互遠(yuǎn)離。這一想法促成了“宇宙大爆炸理論”的誕生。大爆炸理論認(rèn)為,我們的宇宙誕生于137億年前的一個(gè)“奇點(diǎn)”,然后出現(xiàn)了爆炸式的膨脹,生成了眼前這個(gè)廣袤的宇宙。宇宙膨脹的趨勢一直延續(xù)至今,它就像是一個(gè)從那時(shí)一直被吹到現(xiàn)在的氣球。這一理論令人匪夷所思,然而科學(xué)家們拿出了有力的證據(jù)。大爆炸理論預(yù)言,宇宙誕生時(shí)大爆炸的余波,至今應(yīng)仍在宇宙中回蕩。結(jié)果1964年美國天文學(xué)家彭齊亞斯和威爾遜,在偶然中發(fā)現(xiàn)了宇宙背景微波輻射,證實(shí)了這一說法。這個(gè)發(fā)現(xiàn)為大爆炸理論提供了強(qiáng)有力的支持。后來越來越多的證據(jù)支持了大爆炸理論,越來越多的人接受了這個(gè)奇怪的理論。這一理論表明,宇宙有起始,極可能也有終結(jié),并不是永恒的存在。
在大爆炸理論中,存在一些很容易讓人誤會(huì)的問題。第一個(gè)是“奇點(diǎn)”。說到奇點(diǎn),許多人很自然地就會(huì)認(rèn)為,奇點(diǎn)是一個(gè)密度無限大、溫度無限高、體積無限小的點(diǎn)。但現(xiàn)在也有很多人認(rèn)為,所謂的奇點(diǎn)其實(shí)只是一個(gè)起始的時(shí)點(diǎn),一個(gè)界限,而不是具體的實(shí)物,它指的是宇宙誕生的那一個(gè)瞬間。
英國物理學(xué)家保羅·戴維斯這樣說:“整個(gè)宇宙完全是從無中生出來的,其創(chuàng)生過程符合量子物理的定律。這樣的宇宙在其成長過程中創(chuàng)造了一切物質(zhì)、一切能量,從而建成了我們現(xiàn)在所看到的宇宙。這樣,這種理論說明了一切物理性的東西(包括時(shí)間和空間)的創(chuàng)生。這種量子時(shí)空模型并不規(guī)定一個(gè)不可知的奇點(diǎn)來給宇宙開頭。”
第二個(gè)是“爆炸”。有人說,宇宙誕生之前并沒有物質(zhì),既然沒有物質(zhì),那么怎么可能發(fā)生爆炸呢?其實(shí)他們是誤解了這個(gè)名詞。之所以用“大爆炸”這個(gè)詞來命名這種理論,主要是用來形容宇宙膨脹的突兀和迅速,并不是真的有什么東西在宇宙誕生時(shí)被點(diǎn)爆了。美國天體物理學(xué)家艾弗琳·蓋茨這樣說:“盡管名字聽起來很嚇人,但大爆炸并不是空間中發(fā)生的爆炸,而是時(shí)間和空間的起點(diǎn)——或者更準(zhǔn)確地說,是當(dāng)前人類對物理學(xué)的領(lǐng)悟能把我們帶到最接近起點(diǎn)的地方。”大爆炸理論是否正確,目前存在一定的爭議。但即便它是對的,也還會(huì)有一個(gè)疑問在等著我們:為什么會(huì)發(fā)生宇宙大爆炸?它是出于什么樣的緣由?是造物主按下了創(chuàng)世的按鈕?
現(xiàn)代科學(xué)無法回答
6.時(shí)光能倒流嗎?
2000多年前,孔老夫子在岸邊看到河水沒日沒夜流個(gè)不停,感慨時(shí)光如流水,奔騰不息,一去不返,《論語》中留下了這樣的記載:“子在川上日:‘逝者如斯夫!不舍晝夜’。”
最陌生的是最近的你。有時(shí)候你最熟悉的人在關(guān)鍵時(shí)候做出的事情,會(huì)讓你感覺到根本就不認(rèn)識(shí)他。在日常生活中一些你十分熟悉的概念也是如此,比如“時(shí)間”。
“時(shí)間”是什么?這個(gè)概念似乎每個(gè)人都清楚得很,但實(shí)際上卻未必如此。
很久以前古人就已經(jīng)意識(shí)到,有些事物的存在很短暫,如天上的白云蒼狗,有些事物的存在長得不可思議,比如天上的那輪明月,從古到今都是同一個(gè)模樣。也許就是因?yàn)橛^察到了事物運(yùn)動(dòng)變化的長短差異,才讓古人們產(chǎn)生了“時(shí)間”的概念。古人們發(fā)現(xiàn),計(jì)量時(shí)間的最好辦法,是找到一些以固定的周期循環(huán)變化的事物來做參照。于是不管在地球上的哪一個(gè)角落,人們都不約而同地采用了同樣的解決方案,那就是把一個(gè)春、夏、秋、冬四季輪回稱作一年,把一個(gè)朔望月的循環(huán)稱作一月,把一個(gè)晝夜交替稱作一日,現(xiàn)在我們知道那分別代表著地球繞太陽公轉(zhuǎn)一周、月亮繞地球公轉(zhuǎn)一周和地球自轉(zhuǎn)一周。為了準(zhǔn)確計(jì)量時(shí)間,古人發(fā)明了“日晷”、“漏壺”等計(jì)時(shí)工具。后來隨著技術(shù)的進(jìn)步,出現(xiàn)了更精密的儀器——鐘表,現(xiàn)在最精確的原子鐘,2000萬年內(nèi)誤差不超過1秒,可見人類對于時(shí)間的把握,已經(jīng)達(dá)到了何等精準(zhǔn)的地步。
到了這一步,人們對于時(shí)間的認(rèn)識(shí)似乎已經(jīng)是毫無懸念了。
然而事實(shí)果真是這樣嗎?不,對于時(shí)間,人們其實(shí)還存在著一大堆的疑問。從常識(shí)上看,事物總是有開端的,那么時(shí)間是從什么時(shí)候開始的呢?大爆炸理論說宇宙誕生于137億年前,那么時(shí)間就是從“奇點(diǎn)”開始的。但在奇點(diǎn)之前呢?奇點(diǎn)之前的時(shí)間是怎樣的?物理學(xué)家們往往以“宇宙誕生之前的時(shí)間沒有意義”的含糊其詞來搪塞,其實(shí)是回答不出來。時(shí)間起始之前還有時(shí)間嗎?難道真像那些被問到“創(chuàng)世之前上帝在做什么”的教徒們回答的那樣:“那時(shí)上帝正在為問這類問題的人準(zhǔn)備地獄”?在以往人們的印象中,時(shí)間是在均勻流動(dòng)著的。假如把宇宙演化比作是一場規(guī)模宏大的電影,那么它的播放速度是恒定的,而且停不下來。但愛因斯坦的相對論打破了這一觀念。相對論表明,物體的運(yùn)動(dòng)速度越快,或者引力場越強(qiáng),它的時(shí)間流速會(huì)變慢。你能想象嗎?宇宙飛船上的時(shí)鐘“滴答”一下,和地面上的時(shí)鐘“滴答”一下,它的時(shí)間長度是不同的!假如你乘坐接近光速的飛船去茫茫宇宙中探險(xiǎn),10年后回到地球時(shí),地球上有可能已經(jīng)過去幾千年了!運(yùn)動(dòng)速度越快,時(shí)間流速就越慢,當(dāng)運(yùn)動(dòng)速度達(dá)到光速后,時(shí)間就完全停止了。古往今來,不知有多少的帝王將相奢求永葆青春,長生不老,希望時(shí)間這把殺豬刀對他們刀下留情,看來這并非完全是不切實(shí)際的幻想。
宇宙演化的這場電影原來不一定是勻速播放的,它可以慢播、快播,甚至還可以按暫停。這一事實(shí)大大出乎人們原先的意料之外,也就不由地會(huì)想到一個(gè)更深層次的問題:它能不能倒播呢?既然能夠永葆青春,那可不可以返老還童呢?
時(shí)間的控制按鍵掌握在誰手里?時(shí)光能夠倒流嗎?
現(xiàn)代科學(xué)無法回答。
7.世界是意識(shí)決定的嗎?
要說哪一種現(xiàn)代科學(xué)理論最神秘莫測,“量子論”假如排第二的話,沒人敢排第一。
量子論研究的是微觀粒子世界中的現(xiàn)象。這一理論的核心內(nèi)容,主要包括海森堡的“不確定性原理”、波恩的“概率解釋”以及玻爾的“互補(bǔ)原理”。它們都是如此的詭異,能徹底顛覆你對世界的認(rèn)知。
在學(xué)習(xí)中學(xué)物理時(shí),一般會(huì)碰到這樣的題目,告訴你炮彈的初始位置在A點(diǎn),初始速度是V,初始射角是θ(這些統(tǒng)稱為炮彈的初始狀態(tài)),讓你計(jì)算在時(shí)間T之后,炮彈會(huì)在哪個(gè)位置,速度是多少。
這個(gè)題目充分反映了經(jīng)典力學(xué)對于世界的認(rèn)識(shí)。它認(rèn)為任何事件都有前因后果,這種因果關(guān)系可以用科學(xué)定律來描述。我們只要知道了“初始狀態(tài)”,根據(jù)科學(xué)定律和方程,就可以預(yù)測事情的經(jīng)過和結(jié)果。
然而這個(gè)題目在量子論中卻根本不成立。經(jīng)典力學(xué)眼中的世界是確定的,任何事物都有確定的狀態(tài),比如一個(gè)籃球,在每一時(shí)刻都有確定的位置和速度。但在量子力學(xué)中,海森堡的“不確定性原理”說,粒子不可能同時(shí)具有確定的位置和速度(通常說動(dòng)量),最多只能確定其中之一。它表明,粒子根本就不像籃球那樣,有確定的初始狀態(tài),粒子世界完全是一個(gè)不確定的世界。
波恩的“概率解釋”同樣令人吃驚。波恩說,在粒子世界中,我們沒辦法像預(yù)測籃球的運(yùn)動(dòng)軌跡那樣,根據(jù)物理定律來預(yù)測粒子接下來的行蹤。粒子最終會(huì)出現(xiàn)在哪里,這完全是隨機(jī)的,我們能夠確定的只有概率。想通過計(jì)算來確定粒子的蹤跡,并不比用擲骰子確定來得更準(zhǔn)確。
愛坦斯坦對此十分反感,他說:“量子力學(xué)令人印象深刻,但是一種內(nèi)在的聲音告訴我它不是真的……我毫無保留地相信,上帝是不擲骰子的”。但現(xiàn)實(shí)又跟他開了個(gè)玩笑,后來的事實(shí)一再證明他完全錯(cuò)了,上帝確實(shí)在擲骰子。
假如前面這些說法已經(jīng)讓你難以接受,那么還有比它們更恐怖的,就是玻爾的“互補(bǔ)原理”,它居然認(rèn)為世界是由意識(shí)決定的。
玻爾說,粒子的狀態(tài)非常奇特。它有時(shí)候是粒子,有時(shí)候會(huì)變成波,這叫“波—粒二重性”。轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵在于意識(shí),當(dāng)你觀察它時(shí),它就變成粒子呈現(xiàn)在你面前;當(dāng)沒人觀察它時(shí),它就變成波彌漫于整個(gè)空間。
這段話要怎么理解呢?波是虛無飄渺的東西,不是實(shí)體,而粒子卻是實(shí)在的點(diǎn)狀物體。“互補(bǔ)原理”的意思是說,當(dāng)沒有人看粒子的時(shí)候,它就不是實(shí)在的東西,而是幽靈般的波;但當(dāng)你一睜開眼睛,所有的幻影立刻消失,它馬上變成一個(gè)實(shí)在的粒子,讓你能夠看到它。
這像不像是《倩女幽魂》中的畫面?當(dāng)你定睛看時(shí),小倩站在你的面前,笑吟吟地看著你;但當(dāng)你轉(zhuǎn)過身去,她卻立刻化作一道輕煙,消失得無影無蹤。
這還能算是科學(xué)理論嗎?它簡直就是《聊齋》中的鬼故事!量子論過于驚世駭俗,不可避免地引來了無數(shù)的攻擊,然而那些設(shè)計(jì)來否定它的實(shí)驗(yàn),卻無不更加證明了它的正確性。現(xiàn)在許多物理學(xué)家們,已經(jīng)只顧埋頭享受量子論帶來的現(xiàn)實(shí)好處,再不去管它背后那令人毛骨悚然的哲學(xué)意義。
我們眼中的宏觀世界是由粒子組成的。如果每一種粒子都是有人觀察時(shí)才是實(shí)在的,沒人觀察時(shí)就只是一種虛幻的波,那么由它組成的整個(gè)世界應(yīng)該也是如此。這意味著什么?難道真像喬治·貝克萊主教說的那樣,“存在就是被感知”,世界是因?yàn)槲覀兊拇嬖诓抛兊谜鎸?shí)的。
有人用調(diào)侃的語氣很好地描述了這一問題:“當(dāng)我們不看它時(shí),月亮是不存在的”。
難道世界真的只是個(gè)幻境,是意識(shí)決定的,世界就存在于我們的意識(shí)之中?
現(xiàn)代科學(xué)無法回答。