|
品评霍金及《时间简史》 第一节 回到《时间简史》的年代
一、穿越时空 1、与霍金同行 霍金与我们是相差不大的同龄时代人，穿越时空，回到产生《时间简史》的年代，即使我们不能亲身感受霍金所处的环境，也能感受自己所处的环境。 故事也许是这样的，一个大约在1956年四川省盐亭县农村读高小的十岁左右的孩子，一天他一个人在河边帮社里放牛，太寂寞了，就坐在沙滩上，玩耍把周围的沙子往自己的身边垒堆，玩着玩着他突然想到宇宙可能有一个界面。因为如果把沙子类比空气，从"空气"到身边不远处的卵石和大山，就必然有一种收缩。推理的过程是，卵石和大山比"空气"更紧密一些；而从目前见到的卵石、铅球等东西的有界有表面，可知遥远时代的宇宙也有界有表面。这也许是人类早就有的无意识的一种联想或感悟，但那时稍懂得一点政治意识的孩子，也知道是不能说的。时间过得很快，1965年他考上了大学，十年前发生的故事他一直没有忘怀，一天他大学的图书馆里，从《科学通报》类似的杂志上，他看到了"宇宙蛋"和"宇宙大爆炸论"的介绍，这也许是1965年国外宇宙微波背景发现引起的事情。从那时起，又过去了十多年，新中国从"政治统帅一切"过渡到了"以经济建设为中心"的改革开放，"宇宙大爆炸论"从国外科学的主流过渡到了国内科学的主流，但事情并不是就这样简单。 今天的社会电脑上网已很普遍，中学生已有能力上网阅读了。在北京的科学院和大学里的一部分科学家主持的中文网站上，2009年我们还能读到这样的一段网文："宇宙爆炸论继承了相对论的空间观念。20世纪上半叶，相对论促进了有益的科学探索，下半叶它巩固了学术权威，就成了科学突破的桎梏。霍金是当今相对论突出代表，他与疾病斗争的精神非常令人钦佩，但他的学品学风令人实在反感。他把宇宙爆炸论吹得天花乱坠，他竟然要终结物理学，他在代表作《时间简史》中对牛顿进行攻击。中国人高昂的接待炒作费用可供上百名贫困大学生就读，可供数十家科学期刊解决经费困难，他却把浙江大学生当猴耍，把学术报告会变成漫画故事会。他改在人民大会堂用漫画吹嘘他是巨人，牛顿、伽里略与他相比极其渺小。从霍金严重走邪也可见相对论的求索精神和学术价值已经枯竭了。今天，提倡宇宙和谐论、抛弃宇宙大爆炸论，已经成为全人类反对恐怖主义和邪教的强大精神装备！"这虽然是一个极端的例子，但在今天的中国绝不是一个少数。它一方面可见我国科学的民主和自由，另一方面也可见即使宇宙大爆炸论得到科学主流承认的今天，有关世界观的基础科学的争论仍然在激烈地进行。 可以说没有宇宙大爆炸论，就没有霍金的《时间简史》。2006年已获得证明的庞加莱猜想，有可能补充世界观的基础科学争论两种方案中出现的第三种方案：在宇宙大爆炸前和在普朗克尺度极限，场和粒子两者是并列的；场是第一性、粒子是第二性，只是在宇宙暴胀之后才如此。因为分析庞加莱猜想"三维空间每一条封闭的曲线都能收缩成的一点就等价于球面"的内容，实际包含了两层意思，即图形的操作和图形的本身，可以对应现代量子规范场论和粒子物理，场等价于图形的操作，粒子才等价于图形的本身。而庞加莱猜想中图形的操作和图形的本身是并列的，推导的结果，场和粒子两者也是并列的。庞加莱猜想方案能解决被当作老大难的相对论引力方程把能量场和几何场混在一起的问题，也为量子真空物理指出了方向。 20世纪50年代末的那位四川农村孩子，根本不知道这些。但新中国对翻身得解放的农村穷孩子的学校自然课的教育，他们已听说过普天下的物体都是由原子组成的，那么由此可推知宇宙一定存在过一个类似空气一样充满原子粒子的时期，。但一个物体总比一个空间的空气紧密，这是收缩的结果。在宇宙空间画无数条封闭的曲线，都把它们收缩到一起，不是成了类似"蛋"体的有界的宇宙蛋吗？这个宇宙蛋把原来的宇宙分为"场宇宙"和"势宇宙"，它们可对应我们身边观察和理解到的"有"和"无"，或是"虚"与"实"，所以"场宇宙"和"势宇宙"是相对的，互为因果的。如果把"势宇宙"作为"有"与"实"的宇宙蛋，我们要问这个宇宙蛋的边界在哪里？这必然要问"场宇宙"的边界在哪里？如果"场宇宙"的边界在无穷远，那么"势宇宙"的边界也在无穷远，最多有个大无穷和小无穷之分。 霍金的《时间简史》传播的是宇宙大爆炸论，体现的辩证唯物主义和历史唯物主义，但我们社会科学中旧有的观念并不能自动地退出历史舞台。例如宇宙大爆炸论还冲击了物质无限可分论，提出了物质既是多元一体，也存在有不对易性。如旧有社科观念中，我国战国时代的哲学家说的一尺长的棍子，日取其半，万世也取不完的物质无限可分论图式。 现在我们可利用这个"棍子"图式和无数条封闭曲线收缩到一点的庞加莱猜想图式，可以证明、观察、理解"棍子"和无限制地分割是等价的。因为棍子切一刀留下的是一条封闭的曲线，这类封闭曲线可以连续收缩到一点。这是一种线性的物质无限可分，对应的是算术中的旧数，如自然数、整数、有理数、无理数、实数等中的物质无限可分，并没再添新数。非线性的物质无限可分再添新数，如对应棍子中有孔洞的情况。而先前"棍子"的无限制地分割，分的也只是"棍子"的"实"的部分，并没有无限制地分割"棍子"的孔洞的"虚"或"无"的部分。"虚"和"无"并不对易"有"与"实"，这就添了新数，高中数学中叫虚数或复数。而且这种非线性的物质无限可分，要分割或砸开、炸开孔洞的"虚"或"无"空间，比分割"棍子"实的部分，要更大的能量。 以上虽不是科学严密的推证，但它却使我们独立产生了类似"环圈"数学实体的图式，进而使我们得出如果物质有不可无限分割的量子底线，那么这量子一定带有类似"环圈"复数图式的数学实体；反之，带有类似"环圈"复数图式的数学实体的量子，它有一个不可无限分割的非对易的物质底线。这就是我们为什么支持弦论及大爆炸宇宙论的原因，即早在中国本土传播弦论及大爆炸宇宙论之前的上个世纪50年代，我们受新中国的培养教育，已萌芽了类似的"乌托子环"的先验的数学实体图式。如果说科学路线图囊括了真理、探索、学科、知识、正确、道理、合理等词汇的意思，那么"科学"并不全类似植物的"种瓜得瓜，种豆得豆"，有时还有"种瓜得豆，种豆得瓜"。这就是辩证唯物主义和历史唯物主义能得到发展的真谛，也是我国能从"政治统帅一切"过渡到"以经济建设为中心"的改革开放发展的真谛。 今天我们科学的进步，更有民主和自由争论的优势。但在霍金所处的社会环境里，并没有我们所具有的优势；说是在普通民众层面具有的科学民主和自由，这在主流科学界，并没有把大爆炸宇宙论、相对论、量子论当作恐怖主义和邪教来打的绝对民主和自由。所以霍金在社会实践中凝聚起来的智慧，也流露在他写作《时间简史》中；反过来《时间简史》中的智慧，流露的也霍金是的智慧。 |