杨振宁老先生有段非常著名的对话,他说:如果你所谓的上帝是一个人形状的,那我想没有;如果问有没有一个造物者,那我想是有的,因为整个世界的结构不是偶然的……这些不偶然、力量这么大、影响这么大的东西,是哪来的,你可以随便取一个名字,假如这里面没有一个人的形象,那我想大家都会接受……假如一定要加一个人的形象,这是你的自由,但这个是没有根据的……
他的话其实很好理解,说造物主三个字,有些宗教导向了,其实换成中国人熟悉的概念,可以谓之道,也即真理、客观规律。也正如杨老所说的,它叫什么名字并不重要,但实际上人人心中都有这样一个概念,即一切不是偶然的,是有规律的、有规则的、有因果关系的。为了方便起见,以下通称为规律。
就拿杨老的麦克风来说吧,麦克风之所以能传声,不是人类创造的能力,而是人类利用一些物质的特性,主导这些物质按规律运动了。首先人类必须知道,空气传声是因为空气的震动、而不是“声子”的传递。空气震动能带动麦克风里的小金属丝震动,这是震波的能量传递。然后通电的金属丝震动,导致电流变化,其中蕴含着电磁感应的规律。这个电磁场的强弱变化被整理成信息,然后传递给了其他设备,比如音响、录音机等,从而保存或更大范围的传播。所以麦克风能被发明,与这个世界的规律完全相符,与人类认识和改造世界的规律也完全相符。这是从微观层面来看的。
从宏观层面来看,那么世界上为什么能诞生人类呢,人类是不是自然产生的,还是被创造的呢?现在也许还有不少人持怀疑甚至反对的观点,他们认为人这么先进的物种,不可能自然进化而来。当然如果说被创造的话,那么创造者又是怎么来的,这就是一个悖论。我们先抛开悖论不谈,假设人是被创造的,那么为什么人的几乎所有特点,都与地球上的生物相一致呢?比如动物有知识,有求生本能,有好奇心,有探索精神等等,而这些也是现在驱动人类进步的核心动力。人类之所以先进这么多,只是因为人类利用好了身边的各种规律,使这些积累的过程缩小到肉眼可及的速度上。而动物因为生理功能,包括大脑、声带、手等器官的差异,难以像人类一样主动制造宜居的环境。但它们的生理能力却更适应野生环境和繁衍需要。动物的寿命十分取决于环境的适宜程度,大部分动物会在体力不支时就悄然离世,所以他们不存在大量的闲暇时光去积累知识,他们只能在活着的当下,通过一些基因手段把知识传给下一代。如果人类进入到一个非常恶劣的环境,那么人也无法积累足够的知识,使得技术进展缓慢。这就是为什么古代技术发展非常慢,而人类总体的发展速度越来越快。所以人是动物中最能适应和改造环境,并能利用规律的那一类,逐渐进化成了现在的样子。
人类文明的发展,完全是自洽的。人类之所以要造房子,就是解决安全居住和物资存储的问题。人类在石壁上刻画,能够将知识传承给下一代。人类通过语言也能传递知识,很多原始部落的知识通过口口相传而延续至今。人类又发明了羊皮卷、竹简、甲骨文,解决了知识的传播问题,毕竟不能总是带人到石洞中学习。最终发明了低成本高效率的造纸术。虽然方法不同,但目的却没什么不同,和基因中的知识一样,都是促进生存和发展。
再推而广之,你可以想象,远古海洋中的一些单细胞生物,它们原本生活在海底火山附近,周围有可利用的物质,有能源,于是它们渐渐通过自我复制,占领了这片区域。当“人口”到达饱和时,一部分生物就开始寻找新的能源和宜居地,于是它们发现,来自上方的宇宙射线,具有光能,但是光能与火山的热能不同,无法被直接利用。那怎么办呢?经过无数代的变异和探索,终于有一个生物获得了能利用光能的化学物质,也就是我们现在所知道的叶绿素。因为叶绿素的工作方式是如此复杂,直到今天的人类科技,都难以真正理解其工作原理。于是又有人跳出来,怀疑是有“造物主”给了生物这个“秘密配方”。但实际上没有那么多秘密,以进化论的观点,生物采取的是“穷举法”,即只要尝试次数足够多,总能发现这个化学物质。但我们也不能否定生物的主观性,因为从各种证据来看,生物并不是盲目地做实验,而是有导向型的。有理由相信,这个原始的化工厂知道自己进化出的化学物质是否满足想要的功能。就像拼图一样,如果拼不上就换一块,而不是胡乱拼在一起。最终光合作用彻底改变了地球环境,使生物的活动领域,从海底火山口附近,延伸到地球的每个角落。
我不知道是不是每个人都有个梦想,要遨游太空?至少我是有的,为什么会有这种想法呢,也许本质上,我们还是那个探索未知的单细胞,只不过经过亿万年之后,我们有身体,有思想,也能表达了而已。我们走出地球,飞向宇宙,其实还是为了生存和繁衍。比如去宇宙采矿、去宇宙殖民、去宇宙探索未知,做这些事的最终结果,就是利用环境中的一切可利用物质和规律。否则,人类将面临太阳能枯竭、地球资源耗尽、地球污染或不适宜人类生存等致命问题。想一想,这和那些单细胞生物,担心火山枯竭、化学物质不足、毒素积累等致命问题又有什么不同呢?
那么有人会说了,人类也好,单细胞生物也好,都是生物,最初的生物有没有可能是“造物主”创造的呢,是什么让它们从无机物变成有机物,然后又带上了“生存和繁衍”的使命呢?这个问题确实有点复杂。首先探讨前半段,无机物是否可以变成有机物?答案是肯定的。科学家通过多次实验,完全可以合成生命所需的氨基酸、核苷酸等必要物质。而且远古地球上充满了甲烷等简单有机物,这些有机物在一定的温度和压力条件下,能够很方便地组合成复杂有机物。那么是谁赋予这些有机物“使命”呢?这个时候,就该点题了,对,就是“规律”。规律是什么呢,就是当一个自洽的规则出现的时候,遵循这个规则的物质就会自发地演进下去,直到这个规律的所有可能性全部失效为止。举个例子,大家都知道花纹的形状是千变万化的,但实际上,平面拓扑结构是有限的,只有25种,这是在拓扑学得到深入研究后才得出的结论,但其实古人早就知道了。为什么有限呢?因为二维平面的伸展方式是有限制的。一开始,每一个变化都能出现一个新的品种,但当变化达到足够数量级时,会出现大量的重复,最终所有品种都会被发现。古人就是经过了千千万万次探索,最后发现就这么多种了,规律的所有可能性已经被发现了。
好在组成我们的基本物质核苷酸不是二维物体,由于它的不断组合,不断产生新的物质,最终,一个能自我复制的品种出现了,一个能自我服务,把各种物质转换成为自己服务的工具,并最终产生“身体”,即细胞整体,那么一个“生命”就诞生了。从这个角度来说,生命的产生即是遵循了规律,也是规律所推动的。正是有了“有机物的种类可以不断拓展”这样的规律,才有了“有机物自我服务”和“有机物自我复制”这样的行为。前者即生存,后者即发展。所以生物经历了千千万万代,最终发展出千变万化的形态,形态各异,但本质还是一模一样的。
讲到这里,是不是已经有人相信“规律”了?先不要急,接下来就是最最核心的部分,宇观层面。前面讲的是“从无到有”,即从无机物到有机物,最终在“规律”的指引下,产生了生命,产生了人类,产生了文明。那么无机物又是哪里来的,又有什么规律呢?这个问题正是我们的科学大师杨振宁终生探究的奥秘。所谓无机物,就是比有机物更简单的化学物质,也即我们熟悉的“原子”组成的“分子”。而“原子”可以看成是物质界的“细胞”,是在规律指引下,规则约束下,各种物质组合成的一个稳定个体。这个也许不好理解,其实也很简单。杨老的统一场理论中,定义了61种基本粒子,包括36种夸克、12种轻子、12种介子和 1种希格斯粒子。这些基本粒子经过各种相互作用,最终形成了最初稳定的原子结构,即氢原子。
当然宇宙显然不是氢原子组成的。基本粒子中也有不轻易发生相互作用关系的,如中微子。也有随着能量变化,能轻易脱离或合并的,如光子。但是原子仍然是组成世界的主要物质结构,这是因为这种结构在规律的作用下,是最稳定的一种。关于反物质,你要问它存不存在,其实很简单,只要组成反物质的基本粒子存在,那么反物质就必然存在。如果有一个巨大的反物质区域,那么产生反物质星球、反物质生命、反物质人类,也是完全可能的。氢原子不是唯一的原子结构,这就像甲烷不是唯一的碳基分子一样,氢原子在引力“规则”的约束下,不断聚集,不断挤压,最终达到了临界点,发生了聚变反应,而后产生了初代恒星大熔炉,新的原子不断产生,原子核越来越重,最终由于周边的氢原子被耗尽,聚变反应不能持续,产生了巨大的超新星爆炸,各种原子被喷洒到宇宙的各个角落。这些被压缩的“氢原子集合体”,并不是永久的,内部的不稳定性积累到了一定时间,就会达到临界,然后原子就会衰变,变成低阶的稳定态。不过越低阶的原子,它的半衰期通常就越长,因此能够持续存在相当长的时间,于是这些相同亦或不同的原子互相产生了神奇的作用,最终形成形形色色的分子,因为原子种类繁多,互相作用的规则就复杂得多,因此我们所熟悉的世界才会有这么多的可能性,也最终诞生了生命和人类。至于人类是不是生命的最终形态,我想“智能”应该是,但人类很可能不是。生命的进化远远没有穷尽,目前人类的不完美显而易见,所以一定会诞生一种更加完美的生命形态。而除了生命之外,是否有另一种存在呢?比如“虚能粒子”产生了灵魂之类的东西,又比如“暗物质”其实是另一个维度的粒子空间?这些目前不得而知,但只要能找到实际存在的规律,那就一定有这个可能性。
最后要讨论的就是终极问题了,不是无聊的哲学三部曲(你从哪来,到哪去,你是谁),而是最最最终极的问题,宇宙是什么,第一推动是否存在,宇宙是否有尽头。关于这个问题,其实这篇文章已经能自洽了。虽然我无法证实,但我想自洽的理论一定有其合理性吧。既然是理论,那就是我认为,我认为要分两种情况。一种是神创论,对,也就是宇宙外面是神,或者是未知的,超越本宇宙的存在。我们在这个宇宙中,无法知道外面的世界。但也因为无法知道,我们也就无需知道了,试验场也好、元宇宙也好、多元宇宙也好,都与本宇宙的规律没什么关系,除非神能够打破现有规律,那么我们可能瞬间也就不存在了。但是如果是这样,那么我们提出的哲学三部曲,也是神需要解答的问题。从这种意义上,我们和神是平等的。
另一种可能性是,宇宙可能是一个单一的、不断诞生和湮灭的能量场。这个能量场被包裹在一个弹性的空间中,当一次湮灭发生时,所有物质和能量被集中在同一点,融合在一起。当前宇宙的规律会在这一瞬间结束,之前产生的所有可能性,也在这一刻完全归零。但于此同时,新的规律即将产生。而这个规律的持续时间,取决于规律的自洽程度。如果新规律能够自洽,则产生的新宇宙将持续发展下去,直到所有可能性消失殆尽为止。而如果新规律难以自洽,则新宇宙可能非常快地达到可能性尽头,从而再次归零。为什么宇宙应该包裹在一个空间中呢?因为我们观察到,宇宙虽然是无时无刻不在变化中,但空间的性质却并不会改变。空间承载的所有粒子都并不与空间发生直接作用。除非我们看到一个粒子突然在空间中消失了。
所以回到杨老的那句话,如果问有没有一个决定万物的规律,那必然是有的。因为万物的存在就是基本规律的实证,否则万物无法创生,也无从消亡,那就是一片混沌。但终极规律是无法在内部掌握的,因此说科学的尽头是神学也并不为过。不过人类还是可以穷尽所能,追求本宇宙的所有规律,那么这个具体的规律也许能帮助人类,发现更多的可能性,这也不失为一种乐趣。