轉(zhuǎn)貼專欄:霍金：我們所感知的世界是否“真實(shí)”？

物理學(xué)家一直在尋求能夠統(tǒng)一所有物理學(xué)的那個(gè)終極理論。現(xiàn)在看來(lái)，他們或許不得不止 步于一組理論，無(wú)法將它們合為一體。

　　撰文 斯蒂芬·霍金(Stephen Hawking)

　　萊昂納德·蒙洛迪諾(Leonard Mlodinow)

　　翻譯 龐瑋

　　幾年前，意大利蒙扎市議會(huì)通過(guò)了一項(xiàng)法案，禁止市民將金魚養(yǎng)在圓形魚缸里觀賞。提案者解釋說(shuō)，把金魚關(guān)在圓形魚缸里非常殘忍，因?yàn)閺澢�的表面�?huì)讓金魚眼中的“現(xiàn)實(shí)” 世界變得扭曲。拋開這一法案給可憐的金魚帶來(lái)的福祉不談，這個(gè)故事還提出了一個(gè)有趣的哲學(xué)問題：我們?cè)趺粗�道我們感知到的“現(xiàn)實(shí)”是真實(shí)的？金魚看見的世界與我們所謂的“現(xiàn)實(shí)”不同，但我們?cè)趺茨芸隙ㄋ�看到的就不如我們真�?shí)？據(jù)我們所知，就連我們自己說(shuō)不定終其一生，也在透過(guò)一塊扭曲的鏡片打量周遭的世界。

　　在物理學(xué)中，這個(gè)問題并非純理論空想。實(shí)際上，物理學(xué)家和宇宙學(xué)家發(fā)現(xiàn)他們自己眼下的處境和金魚差不多。數(shù)十年來(lái)，我們一直上下求索，渴望得到一個(gè)終極的萬(wàn)有理論，可以用一套完備自洽的基本定律來(lái)解釋“現(xiàn)實(shí)”的方方面面。但現(xiàn)在看來(lái)，最后我們得到的或許不是一個(gè)單一的理論，而是一大家族相互關(guān)聯(lián)的理論，每個(gè)理論對(duì)于“現(xiàn)實(shí)”都有一套自己的描述，就像透過(guò)它自己滴魚缸觀察世界一樣。對(duì)許多人來(lái)說(shuō)，這個(gè)觀點(diǎn)或許難以接受，其中還包括一些圈內(nèi)的科學(xué)家。大多數(shù)人都相信存在一個(gè)客觀的“現(xiàn)實(shí)”，無(wú)論是我們的感知還是我們的科學(xué)，都在直接表達(dá)有關(guān)這個(gè)物質(zhì)世界的信息。經(jīng)典科學(xué)就以這樣一個(gè)信念為基礎(chǔ)，即有一個(gè)外部世界獨(dú)立存在，它的屬性是確定的，與感知這個(gè)世界的觀測(cè)者無(wú)關(guān)。在哲學(xué)上，這種信念被稱為唯實(shí)論(realism)。

　　不過(guò)，對(duì)蒂莫西·利里(Timothy Leary)和上世紀(jì)60年代記憶猶新的人應(yīng)該知道另一種可能：“現(xiàn)實(shí)”的概念也可以取決于感知者的心靈。這類觀點(diǎn)大同小異，有的稱為反唯實(shí)論 (antirealism)，有的則稱為工具主義(instrumentalism)或唯心論(idealism)。按照這些“主義”，我們所知的世界是由人類心智以感官信息為原料構(gòu)建的，是由我們大腦中的解釋結(jié)構(gòu)塑造的。這種觀點(diǎn)或許難以接受，卻不難理解。你不可能將觀測(cè)者，也就是我們自己，從我們對(duì)這個(gè)世界的感知中抹去。

　　隨著物理學(xué)的逐漸發(fā)展，唯實(shí)論的地位正變得岌岌可危。在經(jīng)典物理學(xué)中，牛頓體系能非常準(zhǔn)確地描述我們的日常體驗(yàn)，對(duì)“物體”、“位置”之類術(shù)語(yǔ)的詮釋也在很大程度上與我們的常識(shí)(即我們對(duì)那些概念的“現(xiàn)實(shí)”理解)相符。然而，作為測(cè)量工具，我們?nèi)祟愂欠浅４植诘�。物理學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，平常所說(shuō)的 “物體”以及令我們看到它們的光，都是由我們無(wú)法直接感知到的物體(如電子和光子)構(gòu)成的。這些物體遵循的不是經(jīng)典物理，而是量子論。

　　量子論的“現(xiàn)實(shí)”與經(jīng)典物理的“現(xiàn)實(shí)”截然不同。在量子論體系中，粒子既沒有確定的位置，也沒有確定的速度，只有當(dāng)一個(gè)觀測(cè)者去測(cè)量那些量時(shí)，它們的值才會(huì)確定。有些情況下，單獨(dú)的物體甚至無(wú)法獨(dú)立存在，只能作為整體的一部分出現(xiàn)。量子物理還極大地挑戰(zhàn)了我們對(duì)“過(guò)去”的認(rèn)識(shí)。在經(jīng)典物理中，所謂的“過(guò)去”就是一系列已成為歷史的明確事件，而在量子物理中，“過(guò)去”是不確定的，僅僅是一系列事件發(fā)生的可能性，跟“未來(lái)”沒什么兩樣。甚至連作為一個(gè)整體的宇宙，都沒有一個(gè)明確的過(guò)去，或者說(shuō)歷史。因此，量子物理暗含了不同于經(jīng)典物理的另一種“現(xiàn)實(shí)”——雖然經(jīng)典物理與我們的直覺相符，而且在我們?cè)O(shè)計(jì)建筑、橋梁之類的東西時(shí)仍然可以幫上大忙。

　　這些例子讓我們得出一個(gè)結(jié)論，為詮釋現(xiàn)代科學(xué)提供了一個(gè)重要框架。在我們看來(lái)，“現(xiàn)實(shí)”不可能脫離圖景或者理論而獨(dú)立存在。相反，我們采納了一種新觀點(diǎn)，稱之為“取決于模型的唯實(shí)論”(model-dependent realism)。這種觀點(diǎn)認(rèn)為：每一個(gè)物理理論或世界圖景都是一個(gè)模型(通常本質(zhì)上是一個(gè)數(shù)學(xué)模型)，是一套將模型中的要素與觀測(cè)聯(lián)系起來(lái)的法則。按照取決于模型的唯實(shí)論，追問一個(gè)模型本身是否真實(shí)沒有意義，有意義的只在于它是否與觀測(cè)相符。如果兩個(gè)模型都與觀測(cè)相符，那就不能認(rèn)為其中一個(gè)比另一個(gè)更加真實(shí)。誰(shuí)都可以根據(jù)具體情況選取更方便的那個(gè)模型來(lái)用。

　　別去評(píng)判真實(shí)

　　另類現(xiàn)實(shí)(alternative realities)已經(jīng)成為今日大眾文化的主流。例如在科幻電影《黑客帝國(guó)》(The Matrix)中，人類就毫無(wú)察覺地生活在一個(gè)由智能計(jì)算機(jī)生成的虛擬現(xiàn)實(shí)中，計(jì)算機(jī)通過(guò)這種方式讓人類保持安定并心滿意足，以便從他們的肉身實(shí)體上抽取生物能量(姑且相信有這么種能量)。我們?cè)趺茨苤�道自己不是一個(gè)由計(jì)算機(jī)生成的角色，此刻就生活在一個(gè)黑客帝國(guó)那樣的世界中呢？如果我們生活在一個(gè)虛擬的、想象的世界中，事件之間就沒有必要存在任何邏輯，不必自圓其說(shuō)，也不用遵循任何規(guī)律。掌控這個(gè)虛擬世界的外星人說(shuō)不定僅僅因?yàn)橛腥せ蛘吆猛�，純粹為了看看我們的反�?yīng)，就會(huì)讓全世界突然對(duì)巧克力深惡痛絕，或者一夜之間消除戰(zhàn)爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)世界和平——可是這種事情從來(lái)沒有發(fā)生過(guò)。如果外星人堅(jiān)決不肯違背自洽規(guī)律，那我們就沒有任何辦法確定在這個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)的背后還存在另一個(gè)現(xiàn)實(shí)了。你當(dāng)然可以說(shuō)，外星人生活的那個(gè)世界是“真實(shí)”的，計(jì)算機(jī)生成的世界是假的。然而，生活在虛擬世界里的生物無(wú)法從外部觀察他們的宇宙(我們也一樣)，也就沒有理由懷疑自己生活的世界并非“現(xiàn)實(shí)”。

　　金魚的處境也是如此。它們?cè)趫A形玻璃缸里看到的景象與我們?cè)隰~缸外看到的顯然不同，但這并不妨礙它們發(fā)展出一套科學(xué)定律，來(lái)描述它們觀察到的魚缸外物體的運(yùn)動(dòng)。比方說(shuō)，由于光在由空氣進(jìn)入水中時(shí)會(huì)發(fā)生偏折，在我們看來(lái)做直線運(yùn)動(dòng)的一個(gè)不受外力的物體，在金魚看來(lái)就應(yīng)該沿曲線運(yùn)動(dòng)。盡管身處一個(gè)扭曲的參考系，金魚仍然可以從中總結(jié)出一套始終都很正確的科學(xué)規(guī)律，讓它們能夠?qū)︳~缸外的物體未來(lái)的運(yùn)動(dòng)做出預(yù)言。它們的規(guī)律會(huì)比我們的規(guī)律復(fù)雜得多，但簡(jiǎn)單與否只與品味有關(guān)。如果金魚能夠發(fā)展出這樣一套理論，我們就必須承認(rèn)金魚的觀點(diǎn)也是對(duì)“現(xiàn)實(shí)”的一個(gè)有效描述。

　　還有一個(gè)發(fā)生在真實(shí)世界里的著名例子，同樣說(shuō)明對(duì)“現(xiàn)實(shí)”可以有不同的描述，那就是托勒密的地心說(shuō)和哥白尼的日心說(shuō)之爭(zhēng)。盡管人們通常都說(shuō)，哥白尼證明了托勒密是錯(cuò)的，但事實(shí)并非如此。哥白尼和托勒密就好比我們和金魚，選擇任何一種描述作為宇宙模型都可以，因?yàn)闊o(wú)論假設(shè)是地球不動(dòng)還是太陽(yáng)不動(dòng)，我們都能很好地解釋我們觀察到的天象變化。拋開哥白尼的日心說(shuō)在有關(guān)宇宙本質(zhì)的哲學(xué)爭(zhēng)論上所起的作用不論，它的真正優(yōu)勢(shì)只不過(guò)在于運(yùn)動(dòng)方程在太陽(yáng)靜止不動(dòng)的參考系中更為簡(jiǎn)潔而已。

　　取決于模型的唯實(shí)論不僅對(duì)科學(xué)模型適用，對(duì)我們創(chuàng)造出來(lái)表述和理解周圍世界的意識(shí)和潛意識(shí)心智模型也同樣有效。例如，人類大腦從視覺神經(jīng)接收原始信息，將來(lái)自雙眼的信息綜合起來(lái)，增強(qiáng)細(xì)節(jié)并填補(bǔ)諸如視覺盲點(diǎn)之類造成的信息缺失。不僅如此，大腦還從視網(wǎng)膜接收到的二維信息中創(chuàng)造出了三維空間感。你覺得自己看到了一把椅子，實(shí)際上不過(guò)是利用椅子上散射的光，建立起了一個(gè)心智圖像，或者說(shuō)是椅子的模型。人類大腦非常擅長(zhǎng)這種模型構(gòu)建，如果給人帶上一副特殊眼鏡，讓呈現(xiàn)在他眼睛里的圖像上下顛倒，大腦會(huì)改變這個(gè)模型讓他看到上下不顛倒的物體——但愿在他想坐下來(lái)之前，這種改變就已經(jīng)完成。

　　管窺深層理論

　　在追尋終極物理理論的探索中，從未有哪個(gè)理論像弦論(string theory)這樣讓人滿懷希望，又如此飽受質(zhì)疑。弦論是20 世紀(jì)70 年代被首次提出的一種嘗試，目的就是要將自然界中所有的作用力都統(tǒng)一到同一個(gè)理論框架中去——確切地說(shuō)，是要把引力并入量子物理體系。然而到了20 世紀(jì)90 年代初，物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)弦論遇到了一個(gè)尷尬的問題，那就是同時(shí)存在5 種不同的弦論。對(duì)于鼓吹弦論是唯一可行萬(wàn)有理論的那些人來(lái)說(shuō)，這確實(shí)相當(dāng)難堪。到了90 年代中期，研究者開始發(fā)覺，這些不同的理論，以及后來(lái)才出現(xiàn)的所謂超引力論(supergravity)，其實(shí)都是在描述同一個(gè)現(xiàn)象，這給了他們一些希望，認(rèn)為這些理論最終可以統(tǒng)為一體。確實(shí)，這些理論通過(guò)物理學(xué)家所說(shuō)的“對(duì)偶性” (duality)彼此關(guān)聯(lián)，這種對(duì)偶性就像是在不同概念之間來(lái)回變換的某種數(shù)學(xué)詞典。但很可惜，每種理論只能很好地描述某一特定條件范圍內(nèi)的現(xiàn)象——比如說(shuō)低能現(xiàn)象。沒有哪個(gè)理論能夠描述宇宙的方方面面。

　　弦論學(xué)家現(xiàn)在相信，這5 種不同的弦論只是對(duì)更基本的一種理論的不同近似，后者被稱為M 理論。［似乎沒有人知道這里的M 代表什么，可能是Master(統(tǒng)領(lǐng))，可能是Miracle (奇跡)，也可能是Mystery(神秘)，或者兼而有之。］盡管人們還在努力參詳M 理論的本質(zhì)，但看上去長(zhǎng)期以來(lái)期待的單一終極理論或許不會(huì)出現(xiàn)，要描述宇宙萬(wàn)物，我們必須針對(duì)不同情況選擇不同的理論。因此，M 理論不是通常意義上的單個(gè)理論，而是眾多理論組成的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。這有點(diǎn)類似于地圖。要將整個(gè)地球如實(shí)記錄在二維平面地圖上，人們必須使用一套地圖，其中每一張只覆蓋一個(gè)有限區(qū)域。這些地圖會(huì)互有重疊，在這些重疊的區(qū)域，不同地圖都展示出相同的地貌。與此類似，M 理論大家族中的不同理論看上去可能千差萬(wàn)別，但都可以看成是同一個(gè)底層理論的某種版本，在適用范圍相互重疊之處，它們都會(huì)預(yù)言相同的現(xiàn)象，但沒有哪個(gè)理論能夠涵蓋所有情況。

　　只要我們發(fā)展出一個(gè)描述世界的模型，并且發(fā)現(xiàn)它大獲成功，我們就會(huì)說(shuō)這個(gè)理論描述了“現(xiàn)實(shí)”，或者說(shuō)絕對(duì)真理。但就像金魚那個(gè)例子一樣，M 理論表明同樣的物理場(chǎng)景可以用不同的模型來(lái)描述，每個(gè)模型都有一套不同的基本要素和基本概念。或許，要描述整個(gè)宇宙，我們必須在不同情況下使用不同的理論。每個(gè)理論對(duì)于“現(xiàn)實(shí)”或許都有各自不同的理解，但根據(jù)基于模型的唯實(shí)論，“現(xiàn)實(shí)”的這種多樣性是可以接受的，不可以說(shuō)哪一種“現(xiàn)實(shí)”比其他“現(xiàn)實(shí)”更真實(shí)。這不是物理學(xué)家傳統(tǒng)意義上期待的大統(tǒng)一理論，跟我們?nèi)粘��?duì)“現(xiàn)實(shí)”的理解也相去甚遠(yuǎn)。但這或許正是宇宙的本來(lái)面目。（本文來(lái)自科學(xué)美國(guó)人雜志中文版《環(huán)球科學(xué)》11月號(hào)：原題：真實(shí)世界的“真實(shí)”)
－－－－－－－－－－－讓霍金同學(xué)跳一次樓就可以了，如果我們?cè)凇澳阁w”里面，那么，他就會(huì)在2096年的機(jī)器城人類養(yǎng)殖場(chǎng)里面醒來(lái)。
做學(xué)問，不要做出心魔來(lái)。
－－－－－－－－－－－
可憐的霍金同學(xué)  自出生就受到上帝的詛咒成了那樣   還不思悔改   還不明白------天意不可違！
－－－－－－－－－－－美國(guó)物理學(xué)家費(fèi)曼的書中說(shuō),世界對(duì)人來(lái)說(shuō)可以看作是一個(gè)不全知道的棋類游戲,人類所作的事情很多都是在觀察游戲從而猜想其規(guī)則.這恐怕是關(guān)于模型論的相當(dāng)易于人理解的一個(gè)比喻了.然而我印象深刻的一句話是,"有時(shí)這些探索也將有結(jié)束的一刻,何不把它像杯美酒一樣舉起,在燈光中欣賞,輕輕感受酒香,一飲而盡." 此處感到的是天才處于眾人難以想象的巔峰處所有的那種藝術(shù)感. 此刻這不再是科學(xué). 思緒淡淡的跨過(guò)思維的樊籬,難以言表.大道似乎有可通處
－－－－－－－－－－－
霍金同學(xué)是21歲得的“漸凍癥”（肌肉萎縮性側(cè)索硬化癥 盧伽雷氏癥)不知道中醫(yī)怎么認(rèn)識(shí)這個(gè)病??

－－－－－－－－－－－我好像記得紀(jì)錄片里說(shuō)到霍金大學(xué)生活，和一般的年輕大學(xué)生并無(wú)兩樣，酗酒、濫交。
然后就“萎縮”了，說(shuō)穿了就是元陽(yáng)虧損，先天就不夠好，后天再濫用，只能以輪椅為伴了。