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宇宙学的终结——史蒂芬•霍金的无边想象 清华社《科学的终结——用科学究竟可以将这个世界解释到何种程度》(修订版) - 精品书摘 - 中国高校教材图书网
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宇宙学的终结——史蒂芬•霍金的无边想象 清华社《科学的终结——用科学究竟可以将这个世界解释到何种程度》(修订版)
2019-03-14 14:43:08  来源: 清华大学出版社 
 

  1990年,我乘车到瑞典北部山区一个偏僻的度假胜地,去参加一个名为 “我们宇宙的诞生和早期演化”的专题研讨会。抵达现场之后,我发现 大约有30位粒子物理学家和天文学家出席了会议。他们来自世界各地—— 美国、欧洲、苏联和日本。我参加这个会议的部分原因,是想借机见见史蒂 芬•霍金(Stephen Hawking)。他瘫痪的躯体上却有着一个发达的大脑,这 一引人瞩目的特征使他成为世界上最著名的科学家之一。

  我与霍金见面的时候,他的情况比我所预料的还要糟糕。他蜷坐在一个 装有电池和计算机的轮椅上,肩耸着,下巴耷拉着,身体虚弱得让人心悸, 头歪向一边。就我的观察,他能够自主活动的只有左手食指。他就用这根手 指吃力地从计算机屏幕上的菜单中选出字母、单词或者句子,然后用一个语 音合成器将这些词以一种不和谐的、权威式的低沉声音播放出来,这种声音 很易使人联想起影片《机器警察》中的电子人英雄。大体说来,霍金对他的 困境似乎乐观多于沮丧。他有一张米克•贾格尔式的嘴,唇是淡紫色的, 并常常向一端的嘴角弯上去,笑眯眯地作出一副得意的模样。

  霍金被安排做一个关于量子宇宙学的演讲,这门学科作为一个研究领 域而确立下来,是与他的努力分不开的。量子宇宙学认为,在非常小的尺度 上,量子不确定性不仅使物质和能量,而且使空间和时间在不同状态之间起 伏。这些时空涨落会产生“蛀洞”——能把一个时空区域与另一个非常遥远 的时空区域联系起来,或者产生“婴孩宇宙”。霍金已经将他长达一小时的 演讲“蛀洞的阿尔法参数”储存在计算机内。他只需敲一个键,就可以让他 的语音合成器一句一句地读出来。

  霍金用他那令人悚然的电脑语音,讨论了是否有一天我们能够滑入我 们这个星系的一个“蛀洞”,过后又从一个非常遥远的星系的另一端跳出。 霍金得出结论,这似乎是不可能的,因为量子效应会搅乱我们的组成粒子。(霍金的论证意味着:在《星际旅行》中描绘的比光速还快的旅行“空间翘 曲飞行器”是不可能的。)最后,他用一个关于超弦理论的题外话结束了演 讲。虽然我们看到的一切只是我们称作时空的“低维超空间,但我们实际上 是生活在弦理论的无穷维超空间之中”。

  我对霍金的看法很含混。一方面他是个英雄式人物,受制于一个残疾 的、无助的躯体,却仍能想象具有无限自由度的实在;另一方面,他所说的 一切给我的感觉却又非常荒诞。蛀洞?婴孩宇宙?弦理论的无限维超空间? 这些似乎更像是科幻小说,而不是科学。

  我对整个会议或多或少有种相同的感受。有些发言,比如说,某些天文 学家讨论用望远镜和其他一些装置探索宇宙所收集的成果的那些,的确坚实 地建立在现实基础上,是实证科学;但是还有许多代表提出的论点,却与现 实、与任何可能的经验检验完全脱节。大小如篮球、豌豆、质子或超弦的宇 宙,究竟是什么样子?所有通过“蛀洞”与我们的宇宙相连的其他宇宙,对 我们的宇宙有什么影响?在诸如此类问题上争论不休的男人们(没有女性与 会者在场),身上都蒙着某种既严肃又滑稽的东西。

  在整个会议过程中,我极力压抑住本能的荒谬感觉。我提醒自己这些 都是非常聪明的人,正如一家当地的报纸所报道的那样,他们是“世界上 最伟大的天才们”,他们不会把时间浪费在微不足道的研究上。因此,在 后来写霍金和其他宇宙学家的思想时,我尽我所能地使他们显得更可信 些,给读者灌输尊敬和理解,而不是怀疑和迷惑——毕竟,这正是科学 记者的职责所在。

  但有些时候,最清晰的科学作品恰恰是最不诚实的。我对霍金和会议上 其他人的最初看法,在某种程度上是正确的。现代宇宙学的许多内容,尤其 是由粒子物理学的统一理论和其他仅限于少数人的奇思怪想所产生的那些东西,是极为可笑的。更确切地说,它们是反讽的科学,那种即使在原则上也 不可能由经验所检验或解决的科学。因此,从严格意义上说它们根本不是科 学,其主要作用是使我们在面对宇宙的神秘面纱时保持敬畏之心。

  滑稽之处在于,在霍金同代的众多杰出物理学家当中,正是他,第一个 预言了物理学将很快得到关于自然的完备的统一理论,从而使物理学寿终正 寝。他是在1980年提出的这个预言,就在他被任命为剑桥大学卢卡斯数学 教授职位之后不久;而300年前的牛顿,也曾担任过这一职务。(几乎没有 听众注意到,在名为“理论物理已经接近尾声了吗?”的演讲的末尾,霍金曾说:鉴于计算机的快速发展,它们很快会在智力上超过创造它们的人类, 并且自己得出终极理论。)霍金在《时间简史》一书中更详细地阐述了其预言,他在该书的结束语中宣称,得到终极理论会帮助我们“知道上帝的心 智”。这句话表明终极理论会给我们留下一个神秘的启示,我们将在这一 启示的光环笼罩下打发此后的岁月。

  但在这本书前面部分讨论他所谓的无边界宇宙假说时,霍金对终极理 论可能解决的问题提出了一个完全不同的观点。无边界假说提出了一个古老 的问题:大爆炸之前存在什么?我们宇宙边界之外存在什么?按照无边界假 说,整个宇宙的历史,所有空间和时间的历史,形成一种四维球:时空。讨论宇宙的肇始或终结,就像讨论一个球的起点和终点一样,毫无意义。因 此,霍金推测,物理学在被统一后也会形成一个完美无缺的整体,也许仅仅 只有一种完全自洽的统一理论,才能产生我们所知道的时空,上帝在创造宇 宙时可能别无选择。

  “那么,造物主将置身何处?”霍金问。他的回答是,没有造物主容 身之处,一个终极理论将会把上帝以及伴着上帝的神秘排除出宇宙。像史蒂 文•温伯格一样,霍金希望把神秘主义、活力论、神创论等,从其最后的避 难所之一,也就是宇宙起源问题中彻底驱赶出去。根据一个传记作家所说, 霍金和他的妻子简(Jane)之所以在1990年分道扬镳,部分原因就在于,作 为一个虔诚基督徒的简逐渐被丈夫的无神论所触怒。

  在《时间简史》出版后,另外几本书继续讨论了物理学是否会达到一个 完备的终极的理论,一个能回答所有问题、因此会使物理学终结的理论。那些宣称这样一个理论根本就不存在的人,更倾向于使用哥德尔定理和其他一 些深奥定理。但是在霍金的研究生涯中,他认为达到一个万物至理面临着一 个更基本的障碍。只要仍存在着与霍金一样拥有超凡想象力的物理学家,他 们就永远不能完全根除宇宙的神秘,永远不能找到终极答案 。

  霍金与其说是个真理的追求者,不如说是一个艺术家,一个幻想家,一 个喜欢开宇宙玩笑的人。我怀疑,他一直清醒地认识到:找到并从经验上证 实一个统一理论是极其困难的,甚至是不可能的。他宣称,物理学正处于找 到终极答案 的边缘,这可能是一段反话,与其说是一个断言,不如说是一种 挑衅。1994年,霍金曾告诉一位记者,物理学可能永远也不会达到一个终极 理论,其实已承认了这一点。霍金是反讽物理学和反讽宇宙学的大师级的 践行者。


节选自《科学的终结——用科学究竟可以将这个世界解释到何种程度》(修订版)
孙雍君 张武军/译 【美】约翰•霍根/著
清华大学出版社

来源:清华大学出版社

本版责编:江蕾
 
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