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208所:读霍金《大设计》的一点思考(之二)

发布时间:2018-03-28    【来源:二院208所】

思考二:霍金的思想属于“统一论”还是“宿命论”?

如果我们假设只存在一个可能的统一理论,那么究竟是什么赋予这些方程制造了一个为它们所描述的必须存在的宇宙?统一理论的实现是不可避免的吗?或者它的实现需要一个造物主?若是如此,它还有其他的宇宙效应吗?又是谁创造了造物主?到底物理学的统一理论前景是什么样的到底是古代的神话,还是现代的方程式,决定了我们如今的样貌呢?

面对这个问题,霍金在物理学的统一上一直保持着乐观的态度,不过他多次强调,我们必须谨慎地对待这项伟大而艰巨的事业,不可过于自信。他在《时间简史》中谨慎又满怀信心的说道:正如我将描述的,由于我们对宇宙知道得这么多,现在找到这样的一个理论的前景似乎是好得多了。但是我们必须小心,不要过分自信——我们在过去有过错误的奢望! ……在谨慎乐观的基础上,我仍然相信,我们可能已经接近于探索自然的终极定律的终点。 在《大设计》中,他数次提到M理论: “科学理论这个序列最后会终结于一个将包括所有的力并能预言所有对宇宙观测的终极理论吗?或者我们将永远寻找越来越好的理论,但永远找不到不能再改善的那个?我们对这个问题尚无确定的答案,但是如果确实存在一个的话,我们现在拥有了一个称作理论的万物终极理论的候选者。根据理论,我们的宇宙不是仅有的宇宙,相反的,理论预言,众多的宇宙从无中创生,它们的创生不需要某种超自然的存在或上帝的干预。 他指出,M理论并不是通常意义上的那种理论,而是许多各不相同的理论的全族,其中每个理论仅仅在物理状况的某个范围内才能算是好的描述。霍金将这个理论比喻做世界地图——每张地图都智能覆盖一个有限的区域,它们彼此叠合,在叠合之处,它们就呈现同样的地表景观。M理论与此类似,其中的各个理论看上去都各不相同,但都可以看做是一个基础理论的某些方面,在重叠的地方,它们能预测同样的现象。根据M理论,我们的宇宙不是单一的宇宙,许许多多的宇宙都被无中生有的创造出来,它们都是科学的预测。

霍金指出,确定宇宙中任何事物的大统一M理论有点宿命论的意味,但它们是完全不同的。首先在数学上,紧凑而优雅的理论,是某种既特殊又简单的东西,一定数目的方程不可能解释我们在自己周围看到的复杂性和无聊的细节。因此,它不是宿命论。不过,这些复杂性也不能逃离统一理论,这是由量子力学中的不确定原理决定的。在宇宙的极早期阶段,任何东西都靠得非常近,就产生了大量的不确定性,宇宙就有许多可能的状态。这些不同的可能会演化成宇宙整个不同的历史。不确定原理会导致这些细节与复杂性以不同的概率,基本定律具有这种不确定性,是产生宇宙的复杂性的原因。

其次,统一理论预言一切是正确的而非全错或无关的,包括该理论所说的一切也是由该理论所确定。同样运用量子宇宙论中的人择原理也可以很好地解释这个原因:必然存在这样的宇宙,智慧生命得以生存在其中,并求出该宇宙遵循的基本理论。

我们不禁要问,M理论如果存在,它可以预言一切,那还存在自由意志和我们对自己行为的责任吗?一个有机体是否具有自由意志的唯一客观检验标准是它的行为是否可被预言。事实上,对于人类,我们无法用基本定律去预言他们将要做什么。人类头脑也要服从不确定性原理,在人类行为中存在着和量子力学相关的随机因素。即使已经知道制约头脑活动的基础物理定律,计算起来也是过于困难。在解方程时,只要稍微多的粒子参与就会解不出。即使能解方程,做预言的这一事实也会扰动该系统。所以,不能用物理定律去推导人的行为。

总之,霍金认为,对于一切都是注定的M理论的存在是肯定的。但是,由于不确定原理的存在,M理论所做的预言不可避免地具有一定的或然性。但这并不能说明霍金是一个宿命论者,物理学的统一是大多数科学家追求的神圣目标,一代又一代的科学家为之坚持不懈的努力和奋斗,在今天仍然是科学工作者煞费心机和绞尽脑汁的工作。对于物理学界来说,霍金的离开是一个沉痛的告别,他的肉体永远地从这个世界消失了,但对于未来科学发展来说,霍金的闪光思想和深刻启示将会一直流传下去,引领我们继续探索宇宙、开拓未知的维度。(赵应娟)

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