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| 雙星軌道 圍繞雙星系統(tǒng)公轉(zhuǎn)的行星可能擁有荒涼的天氣，對(duì)于生命而言，有些季節(jié)過(guò)熱，其他季節(jié)又過(guò)冷。 |
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| 多宇宙：量子漲落導(dǎo)致微小宇宙從無(wú)中創(chuàng)生出來(lái)。其中的一些達(dá)到臨界尺度，然后以暴脹的方式膨脹，形成星系、恒星以及至少一種情形下形成像我們的生命。 本版圖片摘自《大設(shè)計(jì)》一書(shū)。（編者注） |
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霍金，既是物理學(xué)家也是思想家。他的任何新思想的提出，都會(huì)引起學(xué)術(shù)界的關(guān)注。他的《時(shí)間簡(jiǎn)史》一書(shū)，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(jì)》一書(shū)（湖南科學(xué)技術(shù)出版社出版），這是繼《時(shí)間簡(jiǎn)史》出版之后，近20多年間他對(duì)科學(xué)與哲學(xué)問(wèn)題的思考成果。在這部書(shū)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(shū)的譯者吳忠超。
宇宙何時(shí)并如何起始？我們?yōu)楹卧诖?？為何是有非無(wú)？何為實(shí)在本性？為何自然定律被這么精細(xì)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(jì)”能否證實(shí)使事物運(yùn)行的仁慈的造物主？——科學(xué)能否提供另一種解釋？
——摘自《大設(shè)計(jì)》
記者：您是在中國(guó)傳播霍金學(xué)說(shuō)第一人，霍金的《時(shí)間簡(jiǎn)史》《果殼中的宇宙》等，都是由您翻譯介紹給中國(guó)公眾的。其中尤以《時(shí)間簡(jiǎn)史》影響最大，現(xiàn)在您又翻譯了《大設(shè)計(jì)》一書(shū)。您把這本書(shū)稱為霍金自《時(shí)間簡(jiǎn)史》之后的最重要著作。您在譯者序里說(shuō)，這是一本理解生命、萬(wàn)物和宇宙存在的書(shū)。請(qǐng)您簡(jiǎn)述一下這本書(shū)的主要觀點(diǎn)。
吳忠超：哈勃發(fā)現(xiàn)紅移定律使宇宙學(xué)進(jìn)入科學(xué)的王國(guó)，愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論為之提供了數(shù)學(xué)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?duì)宇宙學(xué)的主要貢獻(xiàn)是宇宙的創(chuàng)生理論，它給出了宇宙的無(wú)中生有的場(chǎng)景。在該場(chǎng)景中，宇宙和萬(wàn)物的創(chuàng)生和演化完全由科學(xué)物理定律所決定，而造物主沒(méi)有存身之處。這是《時(shí)間簡(jiǎn)史》的主題。
《大設(shè)計(jì)》的寫(xiě)作背景是，在《時(shí)間簡(jiǎn)史》出版后的二十多年間，無(wú)論在對(duì)宇宙的觀測(cè)，還是對(duì)萬(wàn)物理論的探討都取得了長(zhǎng)足的進(jìn)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(jìn)步都要求對(duì)我們的宇宙觀做進(jìn)一步的審視?！洞笤O(shè)計(jì)》一書(shū)是《時(shí)間簡(jiǎn)史》的發(fā)展，它納入了所有這些最新的進(jìn)展。宇宙論本身是科學(xué)、神學(xué)和哲學(xué)的共同領(lǐng)地，所以本書(shū)是一部科學(xué)、哲學(xué)并重的著作。
霍金在書(shū)中提出了無(wú)中生有的場(chǎng)景，這一概念牽涉到實(shí)在的概念。在《時(shí)間簡(jiǎn)史》的終篇，作者提出，盡管統(tǒng)一理論以及無(wú)邊界的宇宙模型如此美妙，但也必須面對(duì)實(shí)現(xiàn)的詰問(wèn)，《大設(shè)計(jì)》一書(shū)試圖回答這個(gè)攸關(guān)重要的問(wèn)題。二十世紀(jì)之前，物理學(xué)認(rèn)為實(shí)在是獨(dú)立于觀察者的。但現(xiàn)代科學(xué)尤其是量子論的發(fā)現(xiàn)，使得人們不得不拋棄這個(gè)觀念。霍金認(rèn)為，依賴模型的實(shí)在論和現(xiàn)代科學(xué)相協(xié)調(diào)。而現(xiàn)代科學(xué)的產(chǎn)生基礎(chǔ)是我們生活其中的四維時(shí)空。而新近提出的M理論，卻將宇宙理論擴(kuò)展到十一維，四維時(shí)空是由十一維時(shí)空卷縮來(lái)的，這就是說(shuō)，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(lái)的，否則我們便無(wú)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(jìn)行了偉大的設(shè)計(jì)。在這個(gè)大設(shè)計(jì)中，造物主雖然被摒棄，我們作為觀察者卻參與進(jìn)來(lái)。
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(xué)尤其是量子論的發(fā)展，哲學(xué)界已不可能跟得上科學(xué)的腳步，那么，哲學(xué)在科學(xué)面前遇到了怎樣的困惑？
吳忠超：在哲學(xué)史上，笛卡兒、康德、彭加萊和羅素都是科學(xué)家兼哲學(xué)家。在他們之后，尤其在發(fā)現(xiàn)量子論之后，哲學(xué)界就跟不上科學(xué)進(jìn)展的速度。哲學(xué)著作中有關(guān)時(shí)空宇宙的論述對(duì)理論物理已經(jīng)沒(méi)有什么意義。
還有，我們總是被教導(dǎo)說(shuō)，客觀世界是獨(dú)立于我們而存在的。但量子論卻認(rèn)為，任何觀測(cè)都會(huì)干擾對(duì)象，在多數(shù)情形下，觀測(cè)的結(jié)果是概率分布的，觀測(cè)干預(yù)了世界的演化，并導(dǎo)致“多世界”或“多宇宙”，我們只能感覺(jué)到生活在其中的一個(gè)世界中，至于生活在哪個(gè)世界則是隨機(jī)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?xí)绊懹钪孢^(guò)去的歷史，因?yàn)槿绻o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(gè)現(xiàn)態(tài)，而其他的歷史都沒(méi)有貢獻(xiàn)，我們也觀測(cè)不到它們的效應(yīng)。可以說(shuō)，我們的現(xiàn)態(tài)對(duì)過(guò)去的歷史進(jìn)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(guò)于絕對(duì)，過(guò)于苛刻。我們也是在這個(gè)意義上參與了宇宙的創(chuàng)生。客觀世界的獨(dú)立性和量子論不協(xié)調(diào)，而人們無(wú)法放棄量子論，因?yàn)樗鼜奈幢贿`背過(guò)，所以只好拋棄前者。
在近現(xiàn)代科學(xué)哲學(xué)討論中還可以舉很多這樣的例子，所以哲學(xué)已談不上對(duì)科學(xué)有什么指導(dǎo)。至少目前就是如此。
記者：大爆炸理論是迄今在科學(xué)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(xué)是如何描述宇宙的存在的？
吳忠超：大爆炸模型已被科學(xué)界廣泛接受，但它沒(méi)有解決宇宙起源的問(wèn)題。宇宙起源的學(xué)說(shuō)有若干，但只有霍金的量子宇宙學(xué)是既自洽又自足的。宇宙的邊界條件是它沒(méi)有邊界，這樣就把宇宙的量子態(tài)確定下來(lái)，賦予宇宙學(xué)以可預(yù)見(jiàn)性。霍金和他的合作者利用費(fèi)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(guò)程，也可以認(rèn)為整個(gè)演化就是存在。
他在《大設(shè)計(jì)》中提出依賴模型的實(shí)在論，認(rèn)為實(shí)在只不過(guò)是可和觀測(cè)對(duì)應(yīng)的自恰的理論或模型。宇宙或萬(wàn)物可有若干實(shí)在，若找不到任何合格的理論或模型，即沒(méi)有實(shí)在，也就是說(shuō)，宇宙或萬(wàn)物即消失。規(guī)律不能統(tǒng)攝的現(xiàn)象是奇跡，如果我們?cè)谀硤?chǎng)景發(fā)現(xiàn)奇跡，就知道該場(chǎng)景是非真的，我們對(duì)此已深有體會(huì)。在無(wú)邊界設(shè)想的框架中，和觀測(cè)一致的萬(wàn)物理論，就是宇宙的存在。
記者：從地球中心說(shuō)到太陽(yáng)中心說(shuō)，科學(xué)家描述了一個(gè)實(shí)在的宇宙，而霍金提出的“多宇宙”學(xué)說(shuō)具有怎樣的科學(xué)基礎(chǔ)？
吳忠超：“多宇宙”學(xué)說(shuō)有幾種版本，是由許多科學(xué)家在不同時(shí)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(cè)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(dú)宇宙之間沒(méi)有交流。然而，由觀察者存在的條件對(duì)我們的環(huán)境甚至我們四維時(shí)空表觀規(guī)律的要求，會(huì)把我們的世界從多維世界中挑選出來(lái)，這被稱為人擇原理?！洞笤O(shè)計(jì)》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(yáng)系相差無(wú)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(shí)空的概念，請(qǐng)簡(jiǎn)述一下這一理論的基本內(nèi)容。理論物理學(xué)界是怎樣看待這一理論的？
吳忠超：許多學(xué)者認(rèn)為，尚未完成的M理論也許是萬(wàn)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(lái)，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(shí)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(shí)空中。七維的卷縮方式?jīng)Q定我們四維時(shí)空的表觀定律。
M理論在數(shù)學(xué)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(duì)論，廣義相對(duì)論有光速不變?cè)?、等效原理作為基礎(chǔ)迥然不同。超對(duì)稱當(dāng)然是M理論中的一個(gè)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(cè)所證實(shí)，甚至還未能獨(dú)立提出過(guò)一個(gè)可被證偽的預(yù)言。弦論家們預(yù)言M理論很可能實(shí)現(xiàn)愛(ài)因斯坦統(tǒng)一理論之夢(mèng)，但就目前而言，還遠(yuǎn)未像相對(duì)論和量子論那樣被廣泛接受。（本報(bào)記者 金振蓉）
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