佛教哲学可以解释宇宙大爆炸之前的世界吗?
他的宇宙波函数方程告诉他,宇宙并无演化,或者随着时间流逝有任何改变。这样一来,宇宙就不应该从一个小小的奇点,或者种子星宿,星系,行星或者人类中逐渐扩展外延。而应该仅仅是冰冻状态。“这是一个定理,”林德动情地说,“时间的问题在于它只是一个幻觉,从基本层面上说,时间这种东西并不存在。”
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可是,时间确实在流逝……哎,时间确实在流逝。季节变迁,年复一年,我们生长,我们老去,我们死亡。这样的事情无时无刻不在发生,尽管惠德方程似乎认为这一切并不存在。“现在,你可以认为这只是一个玩笑,会有聪明人给它找到答案的。”林德说。
不过当“聪明人”第一次尝试时,问题却变得越发令人琢磨不透了。林德回想起英国物理学家史蒂芬・霍金,他的朋友及同事在80年代中期去俄罗斯拜访他,那次霍金告诉他他正在尝试还原惠德方程的预测,证明全宇宙中真的什么也没有发生。
霍金认为,由于宇宙的波函数变化显然并不依靠时间推动,那么就一定要看宇宙的广度。20世纪30年代的天文观测结果表明,与我们邻近的星系正在逐渐离我们远去,而我们的宇宙却正不断膨胀。霍金曾预测这样的扩张可能会即将结束,他认为宇宙会在某一时刻膨胀到最大,继而开始收缩。在他的理论中,由于宇宙的演进仅仅在于它的大小,那么当宇宙开始收缩,所有宇宙扩张时产生的的环境变化都将被撤回,一切回到原点。霍金认为,在这种情况下整个波函数将原封不动。
林德对于霍金的理论表现得尤为犹豫:人们不再随着岁月流逝,经历出生到最终死亡,当宇宙收缩时,时间也会倒退,“亡者从坟墓中站起身来,”林德嘲笑地说,“人们会变得越来越年轻,碎掉的玻璃会突然间从地板上跳起来,重新粘合在一起,恐龙也将回到地球。”尽管物理学家们并不会承认这便是这一理论明确的结局,“因为很明显这太荒唐了。”林德坚定地认为,这就是物理学的结局。“你可以认为这是霍金一生最大的错误。”
所有见过林德的人都知道他对物理学有着极大的热情,但其实,他由衷地为自己陷入宇宙学窘境的“错误”和失策感到过痛苦。这位年轻的俄罗斯科学家在暴胀理论的发展中经历了暂时的精神挫败。林德以及其他科学家都没能最先提出合理的理论,解释宇宙为何不再以超光速膨胀,而是像如今这样,膨胀的速度已经温和得多。林德苦苦地陷于数学思考中,还没能最终解决这个难题,他就陷入了一种恐慌。那年正是他情绪的低谷,他的目光锁定在了不二论,一种强调个体与宇宙相统一的哲学。
“其实我不应该唐突地归结到印度哲学,确切讲,这并不是我最擅长的领域。”林德谨慎地说。他并不是要基于自己年轻时代的阅读发表某些物理学方面的重大发现,而仅仅是想分享一个令他自己感到震惊的发现,那就是在由惠德方程衍生出的时间消逝问题和印度哲学的的时间概念二者之间存在很多相似性。
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犹太教、基督教、伊斯兰教将主视为至高无上的存在,又或许将其视为强大的外在的自然力量,还有一种更为东方的抽象概念,将神视为包容万物,绝对完美的化身。这种绝对完美并不对随时间流逝有任何改变,因为一旦有的话,那就意味着神要么是有一段并不完美的历史,要么就是会在将来变得不再完美。
“然后我们再回顾宇宙的波函数,会发现它也是一种绝对完美,它从来不是时间的附庸,同时放之四海皆准――四海当然也包括它的旁观者们,”林德说。两千年前的印度哲学也面临了和现代物理学相同的悖论:在一个亘古不变的现实中,如何会存在一个时刻都在变化的旁观者呢?林德认为,古代哲学家们对此的解释是,时间之所以为了人们而流逝,是因为我们已经“将自己从主神的世界剥离了出来”。
如果我们这样想,那么从我们个人的角度来看,作为一个独立的存在来体验周遭现实,宇宙的其他部分就开始运转,随着时间的推逝逐渐演进,而每一个人类个体都是时间中的旁观者。
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目前来看,这个概念还是太神秘了。不过,或许我们会惊奇的发现,在1983年,有人对于物理学中的时间问题提出了类似的解释,这个人就是霍金的学生,后来成为他的同事,如今在加拿大阿尔伯塔大学任教的唐・佩奇(Don Page),而佩奇提出这一观点时完全没有将印度教教义考虑进去。佩奇和他的同事,马萨诸塞州威廉学院的比尔・乌特斯(Bill Wooters)将目光转向了一个研究成熟的量子学现象,即“量子纠缠”,这是一个实验中经常涉及的概念。这一量子物理学定律表明,某些粒子不论被分隔多远,仍会彼此连结。诚然,在一个又一个实验中,对一个粒子的测量总是会立刻影响到与其纠缠的其他粒子的性质。
如果将恒定不变的宇宙整体切成两块相互纠缠的部分会怎么样呢?佩奇和乌特斯深入思考了这一问题。他们测算出在纠缠的一侧有一个旁观者,譬如说人类的意识,或者甚至是一个无生命的录音设备,它可以监测到另一侧宇宙随着自身的变化而变化。这个例子的关键在于由于其中一侧旁观者的存在从而启动了另一侧的时钟。“你如何知道人之将死,或者新生命即将诞生呢?首先你要看到它们,”林德说着,用手敲敲膝盖,以示强调,“这是问题的关键:一定有人作为旁观者。”
最重要的是,根据佩奇和乌特斯测算,如果有一个虚拟的超级旁观者可以将宇宙中相互分离的两部分综合起来观测,会看到个体部分内部的演化进程相互抵消掉了,所以以上帝视角由外向里看,宇宙作为一个整体并没有任何变化。正如德维特所预言的,整个宇宙的波函数万古长新,这也就解释了为什么在亘古不变的宇宙中会有时间的流逝。
“只要没有旁观者,时间之箭就不存在。”
尽管一开始这只是一个数学猜想,但很快就进入了实验论证阶段,在一个终极缩减版的宇宙中,包含着极简的两部分,模型体的复杂程度可能并不足以还原宇宙中所有炫美的存在,而是仅仅能够对这一理论学说进行测试。2013年,意大利国家计量研究所的量子物理学家马尔科・吉诺维斯(Marco Genovese)和同事用两个光子代表卫星宇宙中分割的两端。两个光子都经过了极化,这意味着每个光子会沿量尺振动。马尔科的团队将这对光子以一种特殊形式相互纠缠,如果监测到第一个光子的偏振上下浮动,与之纠缠的另一个光子就会随即左右振动。
两个光子还充当了迷你钟表的作用,除了经过极化,它们还以固定速率旋转,就像手表的指针。这样一来,科学家们就能通过检测一半的光子旋转了多少,从而测量出时间在其自身内部是如何流逝的,当然,如果时间确实流逝的话。在技术上来说,测量光子旋转的步骤会引发实验者与自身产生纠缠,所以本质上,队员们会成为第一个光子一侧微观宇宙的一部分。如此一来,他们就可以对第二个光子,也就是宇宙的另一半进行监测,观察它旋转的距离,并与第一个光子做对比。这样,马尔科的团队就能证明佩奇和乌特斯的一部分论点,也就是如果你处于宇宙的一部分之内,就可以观察到另一部分的变化。
之后的问题就是重复这个实验,但这一次要从上帝视角,将两半部分微型宇宙,或者两个光子都置于身外。在这种情况下,物理学家就无法将自身和任一光子发生纠缠,他们只能监测两个光子结成对子的共同状态。这意味着他们不再能看到两个光子之间所有的相对旋转,以及时间的流逝。他们唯一能做的就是确保两个光子在相反方向永久极化,一个上下振动,一个左右振动,以这种彼此拥抱的姿势,永恒不变。研究证实,从外部看来,这个两光子宇宙作为一个整体在时光中呈冰冻状态。
“所以只要没有旁观者,时间之箭就不存在,这个悖论也就不存在。”林德解释说。“但是一旦你有一个旁观者,宇宙就有了生命。你和宇宙之间的二元论是整个系统的一部分。”尽管林德自己并不信教,这项研究还是促使他查阅了大量资料,了解人类死后的命运;也许正如非西方哲学思想的陈述,个体的意识再一次同整个宇宙融为一体。
没人会承认物理学的进步将来要依靠挖掘古印度经文来获得灵感。当然,二元论学家们也不会对于科学事实有更多特别的见解。但是,将青年时代读到的哲学思想和当今物理学世界逐渐兴起的理论猜想相互交映的点子有时候确实可以让这些猜想看起来更有说服力。也许这就是为什么相较之下,林德会更被佩奇和乌斯特对于时间问题的解释所吸引,而不是霍金的理论。
物理学家阿布依・阿斯特卡(1949-)。图源:Onward State
除了林德,阿斯特卡更是这样,多年来他一直坚持冥想,对于科学思考和精神皈依的相互作用他也从不遮遮掩掩。在他的两个世界之间跨越着几条平行线,既有诗意,又有深度。他与同事一起,提出了传统构想之外的猜测,那就是时间是宇宙大爆炸的产物,认为宇宙是无限的物理学家们曾历尽数十年试图解释的无限小而又高密度的奇点是根本无用的。不过他也曾思考在探讨意识本质的问题上,如何将宗教与科学这两种思维方式更加精准地结合。
阿斯特卡出生在一个耆那教家庭,这一印度宗教对神避而不谈,强调应该杜绝施于人类和动物的各种残忍行为,因为灵魂会进入再生的轮回。小时候,阿斯特卡一家随着父亲公职的变动,在印度的小镇间搬了好几次家,阿斯特卡说在外省的很多地方,吠檀多哲学的书籍比物理学方面的书籍更多。童年时代屡次搬迁的经历也使他有机会接触更多不同的社会群体,在科学研究之余,他还饱读印度教、佛教、道教著作。
同外在的物理学世界一样,阿斯特卡对于理解意识的“内在世界”有着同样的热情,并且当他在20世纪70年代定居美国后这份激情仍然没有褪去。当他被位于奥斯丁的德克萨斯大学录取后,阿斯特卡还与印度著名哲学家拉贾・拉沃(Raja Rao)一起上了一年课,课程是探讨印度教的价值与佛教的对比。最终,阿斯特卡对于揭示爱因斯坦时空体系的热情得到了回报,他进入芝加哥大学继续学习广义相对论,同班的还有物理学家罗伯特・格罗赫(Robert Geroch),一位研究奇点的专家。
在过去的某一时刻,宇宙曾经收缩,而后又重新向外扩张。
对阿斯特卡来说,简单地接受宇宙被四维时空体系复盖是不够的。他还想知道这个体系是如何缝合而成的,他认为这个问题的答案是讨论最小量级时广义相对论和量子论得以结合的关键。阿斯特卡的理论猜想叫做“圈量子引力”(loop quantum gravity),而后许多人发展了这一理论,主要有法国理论物理中心物理学家卡罗・罗韦利(Carlo Rovelli)和加拿大周界理论物理研究所的李・斯莫林(Lee Smolin)。
阿斯特卡在宾大的办公室向我解释了“圈量子引力”,这个理论听起来非常琐碎,几乎难以相信。那天阿斯特卡穿了一件灰色的衬衫,然后他开始抻衣服上的线,一边向我阐述他的理论。他说,从远处看,这件衬衣看起来是由一块连续而光滑的布料中裁剪而来的;然而近距离观察时,你会通过线头观察到其实是一件针织物。同样,他表示如果我们有足够强大的显微镜可以将爱因斯坦的体系放大,我们就会发现它其实是有很多“圈”编织在一起的,这里的“圈”就是设想中通过量子过程展现出来的能量的线。
图源:Gifer
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