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2004年畢業(yè)于北京師范大學(xué)物理系，2009年在中國(guó)科學(xué)院物理所獲得理學(xué)博士學(xué)位，同年起在中國(guó)科學(xué)院物理研究所工作至今。
［水煮物理］”無(wú)理”的物理
羅會(huì)仟
2010年10月27日| 作者：羅會(huì)仟 中國(guó)科學(xué)院物理研究所 2010年09月19日 |
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物理學(xué)是研究物質(zhì)世界最基本的結(jié)構(gòu)、最普遍的相互作用、最一般的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及所使用的實(shí)驗(yàn)手段和思維方法的自然科學(xué)。何謂物理，在中國(guó)古代哲學(xué)家中早就有諸多討論，老子的“道”便是物理這個(gè)概念的雛形?！俄n非子.解老》中曰：“萬(wàn)物各異理,而道盡稽萬(wàn)物之理。”探尋萬(wàn)物之理，就是物理學(xué)的內(nèi)涵所在。宋明哲學(xué)家朱熹、程頤、羅欽順等強(qiáng)調(diào)“格物致知、窮理明辨”，道出了物理學(xué)的研究方法，即以“格物”式的實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)獲取物質(zhì)的信息，以“窮理”式的思辨為輔助分析出信息中的一般規(guī)律，然后解釋更多的現(xiàn)象和規(guī)律。物理的基礎(chǔ)來(lái)源于完全真實(shí)的物質(zhì)實(shí)驗(yàn)信息，物理的靈魂在于它能提取出一般規(guī)律并返回應(yīng)用到真實(shí)的物質(zhì)世界中去。換而言之，物理是人類試圖尋找真理一種途徑，它的目的在于給人們講解萬(wàn)物之理?？墒?，物理真的就是這么“有據(jù)有理”的科學(xué)嗎？數(shù)學(xué)是物理學(xué)的重要基礎(chǔ)，它以嚴(yán)謹(jǐn)著稱，可物理真也會(huì)如此嚴(yán)謹(jǐn)么？確切的答案簡(jiǎn)直是令人沮喪的，給別人講理的物理實(shí)際上在很多方面本身就是“不講理”的。請(qǐng)不必驚訝，事實(shí)就是如此。本文就試圖從以下幾個(gè)方面讓你看到物理的另一張面孔—— “無(wú)理”的物理。 理想化的物理 物理學(xué)喜歡理想化，因?yàn)橐粋€(gè)事物當(dāng)你嘗試用公式定理之類去描述的時(shí)候，你會(huì)發(fā)現(xiàn)存在許多具體問(wèn)題，如果把它們統(tǒng)統(tǒng)考慮進(jìn)來(lái)的話，那么你將因束手無(wú)策而痛苦不堪。舉一個(gè)簡(jiǎn)單的例子，在牛頓的萬(wàn)有引力理論里，兩個(gè)物體相互吸引，他們的引力大小和他們的質(zhì)量成正比、和他們之間的距離的平方成反比。乍一看這個(gè)理論用數(shù)學(xué)公式一寫，既簡(jiǎn)單又明了?？扇糇屑?xì)想一想，實(shí)際情況卻是非常復(fù)雜的，因?yàn)槿魏斡匈|(zhì)量的物體都應(yīng)該有一定的形狀、大小等，倘若考慮這些因素在內(nèi)，那么兩個(gè)物體的不同部分之間的距離便不大相同，你又如何計(jì)算他們的引力？或許你可以把本來(lái)簡(jiǎn)單的問(wèn)題通過(guò)引入微積分而拓展，不同距離、不同質(zhì)量完全可以通過(guò)積分求和的方式計(jì)算出總的引力嘛?？墒乔衣?，實(shí)際上，對(duì)微積分而言，你總要把物體分成無(wú)數(shù)小塊，可是嚴(yán)格來(lái)講，任何一小塊都還有它的形狀和大小的，而且你永遠(yuǎn)無(wú)法把所有宏觀的小塊分成一模一樣的。也就是說(shuō)，數(shù)學(xué)上可行的微積分若放到這個(gè)實(shí)際問(wèn)題中來(lái)看，是不大合理的。這簡(jiǎn)直就是在刁難人！是的。所以物理學(xué)家用了一種無(wú)理的方法——理想化。就是干脆把物體縮為一個(gè)有質(zhì)量的點(diǎn)——“質(zhì)點(diǎn)”，零維的點(diǎn)是沒(méi)有形狀也沒(méi)有體積的，引力問(wèn)題變成了兩個(gè)有質(zhì)量的點(diǎn)之間的相互作用，上面說(shuō)的問(wèn)題不復(fù)存在了。這招確實(shí)很高明，不是直接去面對(duì)問(wèn)題，而是直接把存在的問(wèn)題給抹掉了，用一個(gè)理想化假設(shè)把本來(lái)復(fù)雜無(wú)比的問(wèn)題簡(jiǎn)單到了不能再簡(jiǎn)單的地步。可是質(zhì)點(diǎn)這玩意兒，真可以存在么？ 很不幸，現(xiàn)代物理中最為頭疼的一個(gè)問(wèn)題之一，便是這個(gè)質(zhì)點(diǎn)。估計(jì)當(dāng)初經(jīng)典物理學(xué)里提出質(zhì)點(diǎn)這個(gè)概念的人肯定為其解決問(wèn)題的巧妙而沾沾自喜，沒(méi)想到的是，當(dāng)質(zhì)點(diǎn)這個(gè)概念悄悄混入現(xiàn)代物理中來(lái)的時(shí)候，引起了一系列大麻煩。因?yàn)閷?shí)際上，沒(méi)有大小又有質(zhì)量的東西是根本不存在于我們這個(gè)宇宙的。有人或許會(huì)反駁說(shuō)宇宙中黑洞里面的奇點(diǎn)就是如此，可惜，盡管霍金和彭羅斯嚴(yán)格證明了奇點(diǎn)的存在，但我們也要注意到，奇點(diǎn)本身并不屬于我們這個(gè)時(shí)空。我們這個(gè)宇宙，確實(shí)不容許零維的有質(zhì)量的點(diǎn)存在。 不妨讓我們看一個(gè)古老的哲學(xué)問(wèn)題——世界是無(wú)窮可分的嗎？眾所周知，我們的物質(zhì)世界可以不斷分下去。從宇觀到宏觀、從宏觀到介觀、從介觀到微觀，你的尺度可以不斷減小下去，好像總是能找到相關(guān)的物質(zhì)與其對(duì)應(yīng)。物質(zhì)一般由分子組成、分子又是由原子組裝的、而原子又由原子核和核外電子構(gòu)成、原子核是由質(zhì)子和中子通過(guò)強(qiáng)相互作用結(jié)合在一起的……似乎這一切都可以無(wú)止境地分下去，而用半經(jīng)典物理學(xué)觀念來(lái)看，在每一步你似乎可以把相應(yīng)的“子”看成質(zhì)點(diǎn)來(lái)簡(jiǎn)單理解。接下來(lái)，問(wèn)題來(lái)了。電子有大小嗎？質(zhì)子和中子有內(nèi)部結(jié)構(gòu)么？對(duì)于這兩個(gè)問(wèn)題，回答都是肯定的?？墒悄闳粝腚娮觾?nèi)部結(jié)構(gòu)如何，那恐怕至今沒(méi)人知道，在許多物理問(wèn)題中，電子就是按照質(zhì)點(diǎn)處理的——盡管我們明知道，這樣還是不大對(duì)。而對(duì)于質(zhì)子和中子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，則是由三個(gè)相互作用的夸克組成的，三夸克本身的質(zhì)量相加并不等于質(zhì)子或者中子的質(zhì)量，實(shí)際上它們的質(zhì)量來(lái)源于夸克和夸克之間的相互作用力，只是這不再是引力相互作用而是所謂強(qiáng)相互作用而已。這就是質(zhì)量的真實(shí)起源，原來(lái)根本沒(méi)有所謂有質(zhì)量的點(diǎn)。當(dāng)然有人或許會(huì)問(wèn)，夸克有結(jié)構(gòu)嗎？這下又難為物理學(xué)家了。問(wèn)題在于，質(zhì)子和中子是可以被直接觀測(cè)的，而獨(dú)立的夸克是找不到的，它們被緊閉在了質(zhì)子和中子里面，它們之間的作用力隨著距離的增加而迅速增大，根本無(wú)法從粒子中分離出來(lái)。至于夸克的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，估計(jì)是下一個(gè)世紀(jì)的物理學(xué)難題。
（插圖二：從原子到夸克。我們的世界真的是無(wú)窮可分的嗎？） 另外，把微觀粒子看成沒(méi)有體積的零維的點(diǎn)，也直接給現(xiàn)代物理帶來(lái)了許多苦惱，它直接造成了許多物理問(wèn)題不可解，也給基本粒子在相對(duì)論和量子力學(xué)框架下統(tǒng)一造成了不可逾越的阻礙。不過(guò)物理學(xué)家很聰明，他們發(fā)明了許多新的理論來(lái)解決這些問(wèn)題。弦理論就是之一，既然零維的質(zhì)點(diǎn)不行，那么就把粒子擴(kuò)展為一維的“弦”，弦的卷曲纏繞和震動(dòng)的方式表征出粒子的性質(zhì)，這自然就克服了上述問(wèn)題。不過(guò)弦理論也仍然有缺陷，而后有二維的膜理論甚至干脆拓展為所謂M理論（沒(méi)有人知道M代表啥意思），試圖在自然界的相互作用世界里一統(tǒng)天下。弦理論同時(shí)預(yù)言，我們的宇宙由更多的維度組成，除了常見(jiàn)的三維空間和時(shí)間維度外，還必須引入在極小尺度上卷曲和纏繞著的六個(gè)維度，M理論里甚至得要求再增加一個(gè)維度。至于究竟要多少維度才能描述這個(gè)世界，這則是本世紀(jì)懸而未決的重大物理問(wèn)題之一。
（插圖三：宇宙的琴弦，弦理論把微觀粒子看成一根弦，弦的存在使得我們的宇宙多了六個(gè)額外的卷曲和纏繞著的維度。摘自《The elegant universe》。） 近似化的物理物理學(xué)除了喜歡把復(fù)雜的情況理想化模型化外，它還喜歡近似化。因?yàn)樘热粢獓?yán)格解出數(shù)學(xué)上的解析解的話，那即便是把物體理想化了后，還是不可能做到。這問(wèn)題在經(jīng)典力學(xué)里就存在，比如日地月三體系統(tǒng)。即使你把三者都看成質(zhì)點(diǎn)，而且只用經(jīng)典的牛頓萬(wàn)有引力公式列出方程，若要把其中任何一體的軌道用解析的數(shù)學(xué)公式表述出來(lái)，卻是不可能的。這個(gè)時(shí)候只能用近似，因?yàn)樘?yáng)質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于月球質(zhì)量，所以在考慮地球軌道的時(shí)候干脆把月球忽略不計(jì)，而月球的軌道則主要受地球的影響，至于太陽(yáng)自己則完全可以看成恒定不動(dòng)。（這或許就是恒星說(shuō)法的來(lái)源吧？）
（插圖四：太陽(yáng)系模型。這是一個(gè)復(fù)雜的多體問(wèn)題。） 物理學(xué)的近似在許多方面都有體現(xiàn)，最常出現(xiàn)的恐怕是在凝聚態(tài)物理學(xué)里。在經(jīng)典力學(xué)里，只要是三體及多體問(wèn)題便已無(wú)嚴(yán)格解析解，在量子力學(xué)中依然如此。量子力學(xué)能嚴(yán)格解出的結(jié)果恐怕只有氫原子問(wèn)題，這是一個(gè)典型的二體問(wèn)題。假若遇到多一個(gè)電子的氦原子問(wèn)題，就只能近似化了。實(shí)際的固體物理問(wèn)題要遠(yuǎn)遠(yuǎn)比這些少體問(wèn)題可怕，因?yàn)楣腆w中的粒子其實(shí)是十的二十三次方量級(jí)的，這簡(jiǎn)直是個(gè)天文數(shù)字！如果是這么多個(gè)谷粒要讓全世界的人來(lái)數(shù)，也不知道要數(shù)多少年？要嚴(yán)格解出每個(gè)粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，根本不可能！這個(gè)時(shí)候，物理學(xué)就不管三七二十一，先近似化了再說(shuō)。比如金屬中原子最外層電子，巡游性很強(qiáng)，基本不受原子核的束縛，而且電子和電子之間關(guān)聯(lián)效應(yīng)很弱，那么就可以把電子一個(gè)個(gè)獨(dú)立起來(lái)看，而其他的原子核和內(nèi)層電子則可以看成是一個(gè)正電背景，一個(gè)帶負(fù)電的自由電子在這個(gè)正電背景下運(yùn)動(dòng)，這又回到了二體問(wèn)題，容易多了。常規(guī)的超導(dǎo)就是兩個(gè)自由電子配對(duì)，從而使得電子對(duì)在固體中運(yùn)動(dòng)不受阻礙的。實(shí)際上常規(guī)超導(dǎo)是宏觀的量子現(xiàn)象，應(yīng)該是所有的巡游電子同時(shí)配對(duì)并凝聚下來(lái)。只是要說(shuō)明實(shí)際問(wèn)題的時(shí)候，近似化的自由電子模型還是可行的，可以簡(jiǎn)單地用兩個(gè)電子配對(duì)來(lái)解釋典型實(shí)例。但是在高溫超導(dǎo)體里面，電子和電子之間關(guān)聯(lián)效應(yīng)顯著增強(qiáng)，不再能獨(dú)立起來(lái)看，于是以前的自由電子近似失效，這個(gè)問(wèn)題就變的復(fù)雜了許多。這是凝聚態(tài)物理前沿難題之一。數(shù)學(xué)家往往不理解物理學(xué)家，他們總是困惑地看著他們，問(wèn)道：“這個(gè)怎么可以這樣近似呢？”即便物理學(xué)家解釋一大堆，恐怕他還是很難搞明白?？烧娴奈锢?，就是帶有這么無(wú)理的成分的，沒(méi)有這些恐怕就得不出多少“有理”的結(jié)論了。 模糊化的物理
（插圖五：《山海經(jīng)》里面描述的混沌——一種沒(méi)有腦袋長(zhǎng)著翅膀的奇怪動(dòng)物。） 物理學(xué)中另一個(gè)令人感到無(wú)理的方面是，許多問(wèn)題并不能得到確切的答案。牛頓力學(xué)里很多人都已經(jīng)形成習(xí)慣的思維，那就是對(duì)于一個(gè)受力情況完全清楚的物體而言，你是可以預(yù)知它在下一個(gè)時(shí)刻的所有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的。也就是說(shuō)，這應(yīng)該是一個(gè)確定論。果真如此嗎？確定論的出現(xiàn)其實(shí)只能在比較理想的情況下才有的，一般來(lái)說(shuō)只有線性方程才肯定能得出解析解。而對(duì)于非線性方程，很多情況下是根本得不出解析解的。解決的辦法有兩種，一是尋求恰當(dāng)?shù)慕疲膊环Σ捎美硐牖哪Ｐ蛠?lái)簡(jiǎn)化方程，二是放棄解析解轉(zhuǎn)而尋求數(shù)值解。后者相對(duì)容易一些，只是數(shù)值解的結(jié)果要強(qiáng)烈依賴于你設(shè)定的初始值和所謂的邊界條件等，而且是否正確得要靠實(shí)際情況來(lái)驗(yàn)證。這當(dāng)然不是一個(gè)確定論的結(jié)果，只是它能告訴你發(fā)生某些事件的可能性有多大。非線性條件下有很多有趣的現(xiàn)象，比如混沌。在這種狀態(tài)下，物體的運(yùn)動(dòng)幾乎是隨機(jī)的，你所能預(yù)言的，不過(guò)是模糊地說(shuō)某種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的可能性有多大，絕對(duì)無(wú)法說(shuō)出某個(gè)特定時(shí)刻物體的真是運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。而且物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)對(duì)初始情況敏感依賴，只要開(kāi)始條件稍稍不同，就可能得到截然不同的后果。物理學(xué)家用所謂“蝴蝶效應(yīng)”來(lái)比喻這個(gè)現(xiàn)象：一只蝴蝶在南美輕輕扇動(dòng)翅膀，可能被無(wú)限放大，以至于一個(gè)月后在北美引起一場(chǎng)龍卷風(fēng)。這或許稍微有點(diǎn)夸張，卻真實(shí)存在這種可能性。
（插圖六：蝴蝶效應(yīng)。一只蝴蝶在南美洲輕輕扇動(dòng)翅膀，可能一起北美洲的一場(chǎng)龍卷風(fēng)。） 確定論的喪失在量子力學(xué)里面體現(xiàn)更為深刻，用愛(ài)因斯坦的話來(lái)說(shuō)就是：“上帝擲色子。”確切地講，上帝不僅僅是會(huì)擲色子，上帝簡(jiǎn)直就是一個(gè)賭徒。微觀世界就是如此奇妙，微觀粒子的描述是無(wú)法用經(jīng)典力學(xué)的質(zhì)點(diǎn)或者鋼球模型的，必須要用到量子力學(xué)。在神奇的量子世界里，微觀粒子的能量不是連續(xù)變化的，而是一份一份的離散狀態(tài)；微觀粒子在某個(gè)地方出現(xiàn)也是不可預(yù)知的，只能得到在這個(gè)位置可能出現(xiàn)的概率；微觀粒子的狀態(tài)甚至是不可觀測(cè)的，因?yàn)橐坏┯^測(cè)就必須破壞它的狀態(tài)得到響應(yīng)。這些都讓人感到不可理喻，萬(wàn)能的上帝擲出的色子點(diǎn)數(shù)，連上帝自己也不知道。還是讓薛定諤的貓來(lái)具體化一下這個(gè)問(wèn)題吧。量子力學(xué)創(chuàng)始人之一薛定諤說(shuō)，你把一只貓放進(jìn)黑箱子里，里面再放一瓶毒藥，毒藥的開(kāi)關(guān)用一個(gè)放射源來(lái)控制。只要放射源放射出粒子，那么藥瓶打翻，貓就被毒死，否則貓就活著。問(wèn)題是對(duì)于站在黑箱外面的人而言，你可知道貓到底是活著還是死去？正確的答案應(yīng)該是：既可能活著也可能死去。這不廢話嗎？不是的。量子力學(xué)告訴我們，這只貓活著和死去的概率分別是二分之一。至于你說(shuō)它活著還是死去還是半死不活，都不對(duì)，它就是可能活著也可能死去！這樣的回答，你愿意接受么？當(dāng)然，要知道貓是活著還是死去的方法很簡(jiǎn)單，打開(kāi)箱子一看就知道?？墒且坏┠汩_(kāi)了箱，就是進(jìn)行了觀測(cè)，也就破壞了貓?jiān)燃瓤赡芑钪部赡芩廊サ臓顟B(tài)，然后只有一個(gè)結(jié)果，活著或者死去。不知道講到這里有沒(méi)有把您給繞暈了？“活著還是死去，這是個(gè)問(wèn)題?！保ㄉ勘葋啞豆防滋亍罚?/span>
（插圖七：薛定諤的貓?！盎钪€是死去，這是個(gè)問(wèn)題?！保?/span> 臆想化的物理物理不僅僅喜歡靠理想化、近似化來(lái)建立模型，然后給出一個(gè)模糊化的結(jié)論，有時(shí)候它簡(jiǎn)直就是充滿臆想。自然科學(xué)的存在，正是因?yàn)槿祟悓?duì)未知世界充滿好奇心，對(duì)未知領(lǐng)域的不斷探索和研究導(dǎo)致了物理學(xué)的不斷進(jìn)展。號(hào)稱囊括萬(wàn)物之理的物理學(xué)，更是當(dāng)仁不讓地試圖解釋人類一切已知和未知的東西。有的時(shí)候，甚至有點(diǎn)走向臆想的境地了。 比如說(shuō)我們的宇宙，從何處來(lái)，到何處去？物理學(xué)告訴我們，宇宙起源于約150億年前的一次“大爆炸”，至于宇宙將演化到何處去，取決于當(dāng)今宇宙所含物質(zhì)的密度大小。令人郁悶的是，我們宇宙究竟存在哪些物質(zhì)，還是沒(méi)怎么搞清楚。目前的研究結(jié)果是，我們的宇宙由70%的暗能量、22%的暗物質(zhì)和約4%的重子及輕子組成。在這些成分里，人類究竟能看到多少？不是多數(shù)的那個(gè)，而是最少的那部分——我們所能觀測(cè)到的星系只占這個(gè)宇宙的4%，實(shí)在是少的可憐。更可憐的還在后頭，即使我們能看到這4%的東西，可能真正理解的物質(zhì)微乎其微。對(duì)生活在這個(gè)比4%還要小的多得多的世界里的我們，能夠勇敢地站出來(lái)試圖解釋整個(gè)宇宙的誕生和演化，好像有點(diǎn)盲人摸象的自嘲感覺(jué)。這不是臆想那是什么？
（插圖八：暗物質(zhì)和暗能量——神秘的面紗充斥在整個(gè)宇宙中，我們對(duì)自己所在的宇宙確實(shí)知之甚少。） 如果這還不算臆想的話，那么關(guān)于所謂平行宇宙、超對(duì)稱粒子之類的設(shè)想更是為了解答問(wèn)題而解答問(wèn)題了。人類不僅臆想自己所在的宇宙如何如何，還試圖說(shuō)明除了自身之外還存在無(wú)數(shù)平行的宇宙，在另一個(gè)時(shí)空里面按照那個(gè)宇宙的規(guī)律演化著。宇宙的大爆炸甚至可能就起源于兩個(gè)平行宇宙膜之間的碰撞，因此在大爆炸之前存在一個(gè)鏡像宇宙，或者我們的宇宙這類大爆炸廣泛存在于更高維度的空間上，這些都不稀奇了。同樣，為了解釋我們的宇宙為何這般如此，理論學(xué)家還構(gòu)想出許多超對(duì)稱粒子——每一個(gè)我們現(xiàn)在所認(rèn)識(shí)的粒子中都有一個(gè)超對(duì)稱粒子和它相對(duì)應(yīng)。遺憾的是，我們無(wú)法觀察到我們宇宙維度之外的東西，所以關(guān)于平行宇宙及超對(duì)稱粒子的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證存在許多難以克服的困難。或許通過(guò)探測(cè)高能粒子對(duì)撞機(jī)上釋放出的引力子是一種辦法，但是目前為止費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室和CERN實(shí)驗(yàn)室都還沒(méi)有相關(guān)的實(shí)驗(yàn)證據(jù)。如果關(guān)于這一切都是錯(cuò)誤的話，那么這類想法除了是人類美好的優(yōu)雅臆想外，便一無(wú)是處了。賴皮化的物理 物理學(xué)不僅臆想大量根本不了解的東西，它面臨許多實(shí)在不能解釋的問(wèn)題的時(shí)候，那簡(jiǎn)直就是耍賴皮了。 正如前面所述，我們的宇宙起源于一次大爆炸，這個(gè)大爆炸的前身，是一個(gè)奇點(diǎn)，又是一個(gè)時(shí)空無(wú)窮小的點(diǎn)，簡(jiǎn)直讓人煩透了！誰(shuí)要是問(wèn)你大爆炸附近的宇宙到底長(zhǎng)啥模樣？物理學(xué)家一般的回答是：“別問(wèn)！我不知道?！被蛘吣托狞c(diǎn)的家伙會(huì)說(shuō)：“哪個(gè)時(shí)候所有的物理規(guī)律都不起作用，對(duì)不起，我們的物理學(xué)家無(wú)法回答！”這不是耍賴是什么？物理不是要解釋萬(wàn)事萬(wàn)物的“理”么？怎么這個(gè)時(shí)候就沒(méi)“理”可尋了呢？這真的是很無(wú)奈，因?yàn)槲覀兊奈锢韺W(xué)，最多只能描述大爆炸后十的負(fù)四十三次方秒之后的事情，之前發(fā)生了啥，不知道！
（插圖九：宇宙起源于一次“大爆炸”。此為從大爆炸到現(xiàn)在的演化示意圖。） 這種不知道在許多情況下還能看到，比如若把尺度變得無(wú)限小，小到比普朗克長(zhǎng)度還小的話，物理規(guī)律同樣失效了。如果時(shí)空尺度無(wú)限放大，放大到超出我們宇宙，對(duì)于宇宙之外的宇宙，我們同樣無(wú)法知道發(fā)生過(guò)或者會(huì)發(fā)生什么。這個(gè)時(shí)候，只能回答：不知道，真不知道，就是不知道?！嚻さ降拙褪莿倮?！最絕的賴皮要數(shù)“人擇原理”。在我們的宇宙演化進(jìn)程中有許多匪夷所思的事情，比如強(qiáng)相互作用、電弱相互作用和引力相互作用的及時(shí)分離，中子和質(zhì)子個(gè)數(shù)比偏離一比一，核聚變的及時(shí)發(fā)生等等。在大爆炸后的初期，還有一次所謂的“暴漲”，就是宇宙在極短的時(shí)間內(nèi)膨脹了許多。我們宇宙為什么要如此演化？不知道，我們只知道只有在這種演化情況下，才可能有我們的銀河、太陽(yáng)系、地球等等。如果加上地球自身的演化，那么人類的誕生簡(jiǎn)直就是奇跡中的奇跡。于是一個(gè)超級(jí)賴皮的理論橫空出世：宇宙大爆炸理論是我們?nèi)祟悇?chuàng)造出來(lái)的，如果都不能產(chǎn)生人類的話，就不可能有這樣的大爆炸，更沒(méi)有這樣的理論了。換句話說(shuō)就是：“因?yàn)檫@樣的宇宙才允許類似人類的智慧物種存在，才有可能會(huì)有生物意識(shí)到有宇宙這個(gè)概念。包含智慧的信息處理過(guò)程一定會(huì)在宇宙中出現(xiàn)，而且，它一旦出現(xiàn)就不會(huì)滅亡?！边@難道不是在賴皮么？ 這就是物理學(xué)家的痛苦，物理學(xué)真的不是萬(wàn)能的，它在某種特定的條件下或者特殊的情況下，確實(shí)無(wú)能為力，甚至不得不陷入一種哲學(xué)的思辨當(dāng)中去。但物理學(xué)演變成了哲學(xué)，或許就失去了它“講理”的意義所在。 無(wú)理的物理 說(shuō)了這么例子后，恐怕您已經(jīng)對(duì)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)奈锢黹_(kāi)始產(chǎn)生懷疑了。的確，物理世界中的“無(wú)理”成分要遠(yuǎn)遠(yuǎn)比上文所述的內(nèi)容多得多。物理，看起來(lái)就是一個(gè)“不講理”的科學(xué)。在很多情況下，物理學(xué)必須引入一些前提、公理、假設(shè)、模型等才能客觀地描述世界，物理規(guī)律也是具有一定的適用范圍的。不過(guò)且慢，讓我們逆向思維看看，若所謂真理便是在沒(méi)有任何前提下一絲不茍地嚴(yán)格描述現(xiàn)實(shí)世界的話，那就太難為物理學(xué)了，這個(gè)世界也就變得不可理解了。當(dāng)然這并不是我們希望看到的，愛(ài)因斯坦曾感嘆道：“宇宙最不可理解之處，就在于它是可理解的?！闭纭兜赖陆?jīng)》所云：“大方無(wú)隅，大器晚成。大音希聲，大象無(wú)形?！比祟悓?duì)萬(wàn)物之理的探究是永無(wú)止境的，或許真理的最高境界，便是無(wú)理罷！
（插圖十：2005世界物理年徽標(biāo)：既是沙漏——表示物理學(xué)的不斷前進(jìn)的歷史，也是光錐——愛(ài)因斯坦狹義相對(duì)論里代表過(guò)去和未來(lái)的時(shí)空觀，現(xiàn)在的我們應(yīng)該屬于中間的交點(diǎn)。） |
