霍金,既是物理學家也是思想家。他的任何新思想的提出,都會引起學術(shù)界的關(guān)注。他的《時間簡史》一書,曾經(jīng)產(chǎn)生了廣泛影響。最近他與蒙洛迪諾合作完成了《大設(shè)計》一書(湖南科學技術(shù)出版社出版),這是繼《時間簡史》出版之后,近20多年間他對科學與哲學問題的思考成果。在這部書里,作者繼續(xù)思考著宇宙起始的深邃命題。就此,記者近日采訪了該書的譯者吳忠超。 宇宙何時并如何起始?我們?yōu)楹卧诖耍繛楹问怯蟹菬o?何為實在本性?為何自然定律被這么精細地調(diào)諧至讓我們這樣的生命存在?以及最后,我們宇宙的表觀“大設(shè)計”能否證實使事物運行的仁慈的造物主?——科學能否提供另一種解釋? ——摘自《大設(shè)計》 記者:您是在中國傳播霍金學說第一人,霍金的《時間簡史》《果殼中的宇宙》等,都是由您翻譯介紹給中國公眾的。其中尤以《時間簡史》影響最大,現(xiàn)在您又翻譯了《大設(shè)計》一書。您把這本書稱為霍金自《時間簡史》之后的最重要著作。您在譯者序里說,這是一本理解生命、萬物和宇宙存在的書。請您簡述一下這本書的主要觀點。 吳忠超:哈勃發(fā)現(xiàn)紅移定律使宇宙學進入科學的王國,愛因斯坦的廣義相對論為之提供了數(shù)學框架,變革了我們的宇宙觀,宇宙微波背景輻射的發(fā)現(xiàn)使大爆炸模型為主流所接受?;艚饘τ钪鎸W的主要貢獻是宇宙的創(chuàng)生理論,它給出了宇宙的無中生有的場景。在該場景中,宇宙和萬物的創(chuàng)生和演化完全由科學物理定律所決定,而造物主沒有存身之處。這是《時間簡史》的主題。 《大設(shè)計》的寫作背景是,在《時間簡史》出版后的二十多年間,無論在對宇宙的觀測,還是對萬物理論的探討都取得了長足的進展,尤其是發(fā)現(xiàn)了宇宙加速膨脹,發(fā)展了弦論和M理論。這些進步都要求對我們的宇宙觀做進一步的審視。《大設(shè)計》一書是《時間簡史》的發(fā)展,它納入了所有這些最新的進展。宇宙論本身是科學、神學和哲學的共同領(lǐng)地,所以本書是一部科學、哲學并重的著作。 霍金在書中提出了無中生有的場景,這一概念牽涉到實在的概念。在《時間簡史》的終篇,作者提出,盡管統(tǒng)一理論以及無邊界的宇宙模型如此美妙,但也必須面對實現(xiàn)的詰問,《大設(shè)計》一書試圖回答這個攸關(guān)重要的問題。二十世紀之前,物理學認為實在是獨立于觀察者的。但現(xiàn)代科學尤其是量子論的發(fā)現(xiàn),使得人們不得不拋棄這個觀念。霍金認為,依賴模型的實在論和現(xiàn)代科學相協(xié)調(diào)。而現(xiàn)代科學的產(chǎn)生基礎(chǔ)是我們生活其中的四維時空。而新近提出的M理論,卻將宇宙理論擴展到十一維,四維時空是由十一維時空卷縮來的,這就是說,我們的生存環(huán)境和表觀定律是由我們存在的條件從多世界中挑選出來的,否則我們便無法解釋為何我們的自然環(huán)境和定律恰好有利于我們,仿佛自然為我們的生存進行了偉大的設(shè)計。在這個大設(shè)計中,造物主雖然被摒棄,我們作為觀察者卻參與進來。 記者:在這部著作中,霍金提出了許多新的概念。他提出由于近代科學尤其是量子論的發(fā)展,哲學界已不可能跟得上科學的腳步,那么,哲學在科學面前遇到了怎樣的困惑? 吳忠超:在哲學史上,笛卡兒、康德、彭加萊和羅素都是科學家兼哲學家。在他們之后,尤其在發(fā)現(xiàn)量子論之后,哲學界就跟不上科學進展的速度。哲學著作中有關(guān)時空宇宙的論述對理論物理已經(jīng)沒有什么意義。 還有,我們總是被教導說,客觀世界是獨立于我們而存在的。但量子論卻認為,任何觀測都會干擾對象,在多數(shù)情形下,觀測的結(jié)果是概率分布的,觀測干預(yù)了世界的演化,并導致“多世界”或“多宇宙”,我們只能感覺到生活在其中的一個世界中,至于生活在哪個世界則是隨機的。此外,在給定的初態(tài)和終態(tài)之間,宇宙的歷史在經(jīng)典物理中是唯一的,而在量子物理中不但不是唯一的,而且還是任意的。經(jīng)典物理是量子物理在特定條件下的近似。我們的現(xiàn)態(tài)(即目前的狀態(tài))甚至會影響宇宙過去的歷史,因為如果給定了現(xiàn)態(tài),那么和我們相關(guān)的歷史必須能演化到這個現(xiàn)態(tài),而其他的歷史都沒有貢獻,我們也觀測不到它們的效應(yīng)??梢哉f,我們的現(xiàn)態(tài)對過去的歷史進行了選擇。這顯然違反了因果律,使因果的差異消失。經(jīng)典物理中的因果差異過于絕對,過于苛刻。我們也是在這個意義上參與了宇宙的創(chuàng)生??陀^世界的獨立性和量子論不協(xié)調(diào),而人們無法放棄量子論,因為它從未被違背過,所以只好拋棄前者。 在近現(xiàn)代科學哲學討論中還可以舉很多這樣的例子,所以哲學已談不上對科學有什么指導。至少目前就是如此。 記者:大爆炸理論是迄今在科學界被廣泛接受的關(guān)于宇宙起源的理論,而霍金的量子宇宙學是如何描述宇宙的存在的? 吳忠超:大爆炸模型已被科學界廣泛接受,但它沒有解決宇宙起源的問題。宇宙起源的學說有若干,但只有霍金的量子宇宙學是既自洽又自足的。宇宙的邊界條件是它沒有邊界,這樣就把宇宙的量子態(tài)確定下來,賦予宇宙學以可預(yù)見性。霍金和他的合作者利用費恩曼的路徑積分給出宇宙的波函數(shù),人們可以將宇宙視為演化的過程,也可以認為整個演化就是存在。 他在《大設(shè)計》中提出依賴模型的實在論,認為實在只不過是可和觀測對應(yīng)的自恰的理論或模型。宇宙或萬物可有若干實在,若找不到任何合格的理論或模型,即沒有實在,也就是說,宇宙或萬物即消失。規(guī)律不能統(tǒng)攝的現(xiàn)象是奇跡,如果我們在某場景發(fā)現(xiàn)奇跡,就知道該場景是非真的,我們對此已深有體會。在無邊界設(shè)想的框架中,和觀測一致的萬物理論,就是宇宙的存在。 記者:從地球中心說到太陽中心說,科學家描述了一個實在的宇宙,而霍金提出的“多宇宙”學說具有怎樣的科學基礎(chǔ)? 吳忠超:“多宇宙”學說有幾種版本,是由許多科學家在不同時期提出的。粗略地講,有一種版本是基于前面提及的量子論的觀測效應(yīng),另一種是起源于M理論中的多于10的500次方的不同的宇宙解。這兩種版本中在不同的單獨宇宙之間沒有交流。然而,由觀察者存在的條件對我們的環(huán)境甚至我們四維時空表觀規(guī)律的要求,會把我們的世界從多維世界中挑選出來,這被稱為人擇原理?!洞笤O(shè)計》的第7章就是討論人擇原理。人擇原理要求我們的世界和太陽系相差無幾,尤其是表觀定律必須如此這般。 記者:M理論提出了十一維時空的概念,請簡述一下這一理論的基本內(nèi)容。理論物理學界是怎樣看待這一理論的? 吳忠超:許多學者認為,尚未完成的M理論也許是萬物理論或終極理論的唯一候選者,它要將自然的各種力統(tǒng)一起來,但M理論是一族理論網(wǎng)絡(luò),五種弦論和超引力是它在不同情形下的近似。十一維時空是由M理論的自恰性要求的。我們的存在要求其中的七維被卷縮,而我們生活在余下的四維大尺度時空中。七維的卷縮方式?jīng)Q定我們四維時空的表觀定律。 M理論在數(shù)學上非常美妙,也能包容之前的許多理論模型,這是許多優(yōu)秀的頭腦致力于研究它的原因。但在物理上,M理論至今仍缺乏特有的基本原理,這與狹義相對論,廣義相對論有光速不變原理、等效原理作為基礎(chǔ)迥然不同。超對稱當然是M理論中的一個非常重要的原理,但它并非專為M理論提出的,它的提出比M理論要早得多。 M理論還未被觀測所證實,甚至還未能獨立提出過一個可被證偽的預(yù)言。弦論家們預(yù)言M理論很可能實現(xiàn)愛因斯坦統(tǒng)一理論之夢,但就目前而言,還遠未像相對論和量子論那樣被廣泛接受。(本報記者 金振蓉) |
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