本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点
物理学比任何其他领域都更能吸引我进入科学新闻业。虽然我在大学里主修文学,但我修读了物理学和天文学课程,并贪婪地阅读了关于量子力学和宇宙学奥秘的书籍。
对于像我这样不再信仰天主教的人来说,物理学代表了一种科学神学,一种探索存在奥秘的经验主义、理性方式。物理学家们正在辨别现实的最小尺度和最大尺度之间的共鸣,并对我们的宇宙甚至其他宇宙提出令人震惊的猜想。
我最喜欢的科学神学家是约翰·惠勒。惠勒思考观察似乎如何影响量子实验的结果,挑战了传统的客观性和唯物主义,并暗示我们人类可能不仅仅是宇宙的后知后觉。他提出,我们生活在一个“参与式”宇宙中,这个宇宙是从意识和物理领域的相互作用中产生的。
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惠勒指出了量子力学和信息论之间的融合。信息论由克劳德·香农于1948年发明,是一种量化消息的不可能性——你可以说是惊讶程度——的方法。惠勒推测,客观物理现实的“存在”源于“对是或否问题的回答、二元选择、比特”。他用类似禅宗公案的短语“比特生万物”概括了这个概念。
惠勒帮助普及了人择原理。该原理最初由布兰登·卡特提出,旨在回答所有最深刻的问题之一:为什么我们发现的物理定律是这样的,而不是其他方式?是什么解释了引力和其他自然常数的精确强度?宇宙似乎非常……随意。根据人择原理,宇宙必须是我们观察到的那样,否则我们就不会在这里观察它。
此外,我们的宇宙可能是众多宇宙之一。大爆炸理论导致包括爱因斯坦在内的一些物理学家提出,我们的宇宙最终将停止膨胀,坍缩回“大挤压”,并在另一次大爆炸中反弹。根据振荡宇宙假说,这种宇宙死亡和重生的循环永无止境。弗里德里希·尼采也曾因一个类似的想法而苦恼,他称之为“永恒轮回”。他担心,我们所做的一切都会一遍又一遍地发生,永无止境。
量子力学——它暗示,当我们不看它时,一小片光或物质会停留在概率的迷雾中——产生了一个更奇怪的多重宇宙理论。在 20 世纪 50 年代后期,休·埃弗雷特提出,每个粒子都会在每个可能的路径上游荡——在其他宇宙中。
埃弗雷特的多元宇宙假说让人联想到豪尔赫·路易斯·博尔赫斯的恐怖故事《小径分岔的花园》,博尔赫斯和尼采一样,是我最喜欢的作家之一。(我一直想知道量子力学是否启发了博尔赫斯,而博尔赫斯反过来又影响了埃弗雷特。)
在 20 世纪 80 年代后期,约翰·巴罗和弗兰克·蒂普勒提出了奥米茄点假说,这是人工智能和宇宙学的融合。巴罗和蒂普勒推测,在不远的将来,我们的机器将变得超级智能,成为自主存在,它们将迅速从地球出发,开始殖民银河系。这些机器最终将把整个宇宙转变成一台巨大的思维机器。
当宇宙停止膨胀并向一个无限小的点坍缩时,这个宇宙大脑的密度和计算能力将飙升至无限。这台全能的、类似上帝的计算机将能够模拟任何可能的现实。我曾经问过蒂普勒,我们的现实是否可能是由预先存在的奥米茄点创造的模拟。他说,这有可能,但不太可能,因为我们的世界存在如此多的苦难。现在这才是科学神学。
物理学家还能做些什么来超越这些遥远的愿景呢?如果肖恩·卡罗尔、道雄·卡库、马克斯·泰格马克、伦纳德·萨斯金德、丽莎·兰道尔和其他物理学家/科普作家在过去十年中撰写的书籍可以作为参考的话,那就没什么了。在很大程度上,他们只是在重复利用爱因斯坦、卡特、埃弗雷特、惠勒、巴罗、蒂普勒——以及尼采和博尔赫斯——曾经提出的令人震惊的命题。
旧的振荡宇宙理论在保罗·斯坦哈特和尼尔·图罗克的《无尽的宇宙》以及罗杰·彭罗斯的《时间周期》中得到了复兴。在大卫·多伊奇的《无限的开始》中,他掸去了埃弗雷特多元宇宙假说上的灰尘。在他的合著畅销书《大设计》中,斯蒂芬·霍金兜售了一种基于弦理论的多元宇宙模型,我曾经觉得它很吸引人,但现在认为它是“带有方程的科幻小说”。
弦理论假设现实由在无法探测到的额外维度中扭动的无法探测到的弦组成,并且它有几乎无限多的版本。霍金试图将这个缺陷变成一个特征,他断言弦理论“预测”的所有宇宙实际上都存在;人择原理解释了为什么我们发现自己身处这个特定的宇宙中。
布莱恩·格林在他的畅销书《隐藏的现实》中赞扬了多元宇宙的所有多种变体。尼采对永恒轮回的令人不寒而栗的愿景,经过格林的重新包装,变得可爱起来。格林推测,在一个无限的、永恒的多元宇宙中,一切都必然会发生无数次。在某个地方,你的分身正在阅读这句话,而在其他地方,“她已经跳过或感到需要吃点零食”。
格林提出的我们的宇宙可能是外星文明的计算机上运行的模拟的观点也是老生常谈。事实上,这些想法只是吸食大麻者的思想实验的伪科学版本:如果我们的整个世界只是巨人口袋里的一粒尘土呢?而在我们口袋里的一粒尘土里面有一个完整的宇宙?如果我们的世界真的只是邪恶机器创造的实验呢?等等。
物理学家对平行和虚拟领域的幻想不仅陈腐。它们越来越让我觉得是逃避现实,甚至是不负责任的,因为它们非常缺乏证据。科学家不应该比诗人或音乐家更需要为公众利益服务。但是,如果理论被当作科学来传递,它们难道不应该至少有很小的机会得到经验证实吗?否则,它们与智能设计等伪科学思想有何不同?
苏珊·桑塔格 2002 年的文章《观看战争》捕捉了我对物理学 speculation 的厌倦态度,尤其是对我们的宇宙是虚拟的这种观念。桑塔格批评哲学家让·鲍德里亚等人声称不再有现实;只有媒体“再现”、“奇观”和“模拟现实”。桑塔格认为,这种哲学上的胡言乱语在一个充满遭受真正不公正、暴政和战争的真实世界中是应受谴责的。
为了重获活力,物理学迫切需要的不是新想法,而是新事实。是发现,而不是发明。理想情况下,物理学家会偶然发现一些如此令人震惊的东西,以至于他们放弃对多元宇宙、弦和其他幻想的追求,回归现实。
在 20 世纪 90 年代后期,天文学家在研究超新星时惊讶地推断出宇宙的膨胀正在加速。但是,自从我成为一名科学作家以来,这一最令人兴奋的发现并没有迫使人们对大爆炸范式进行彻底的修改。同样,几年前大型强子对撞机探测到的希格斯玻色子仅仅证实了粒子物理学的标准模型。真没劲。
情况变得如此糟糕,以至于物理学家们公开地为他们领域的未来担忧。在最近的 TED 演讲“我们是否已经到达物理学的尽头?”中,哈里·克利夫指出,“在科学史上,我们可能是第一次面临我们无法回答的问题,不是因为我们没有大脑或技术,而是因为物理定律本身禁止我们回答。”
我仍然关注物理学,但我怀疑它是否会像以前那样让我兴奋。我现在获得活力想法的首选来源是对大脑和思维的研究。科学最狂野的前沿就在我们的大脑内部。
自我抄袭警告:本文改编自最初发表在高等教育纪事报上的一篇文章。
延伸阅读:
对多元宇宙的 speculation 与对次级抵押贷款的 speculation 一样不道德吗?
另请参阅我对物理学家 史蒂文·温伯格、 乔治·埃利斯、 卡洛·罗韦利、 爱德华·威滕、 加勒特·利西、 保罗·斯坦哈特 和 李·斯莫林的问答。