宇宙图景悖论

2016-05-08 05:06:17

□ 吴国盛


2014年1月14日,Imgur用户把欧洲空间局、美国宇航局和哈勃图库的各种星系、星云照片通过后期处理增添了移轴效果,让这些天体看上就像一个个浓缩的小宇宙,但其实照片中最清晰的“浅景深”部分非常宽广,有的甚至横跨上万光年。CFP供图

如果一个人试图对宇宙做一个完备的科学描述,那肯定会遭遇矛盾。如果一个人想要无矛盾地对宇宙进行描述,那肯定会漏掉某些东西。“宇宙图景悖论”实际上是“大全悖论”的另外一种方式。

所谓宇宙

“图景”是什么?一个图景就是对一个事物的描述,就是关于该事物的“知识”。我们问一个“东西”是“什么”?我们就是在要求描述该“东西”的“图景”,就要问及关于它的“知识”。宇宙的图景就是关于“宇宙”或“世界”的科学描述。

既然宇宙不是一个东西,不是一个认识对象,没有办法描画,那为什么我们还能够讲宇宙、讲宇宙论?康德有句名言:有两样东西我们越是深入地思考它,就越会产生深深的敬畏感。一个是头顶的星空,一个是内心的道德法则。这句话以一种诗意和浅显的方式再现了他的宇宙论悖论和自由意志悖论。头顶的星空和内心的道德法则,都没有办法用科学的语言来穷尽,甚至不能用科学的语言把它表达出来。正因为如此,它才能产生惊异感、惊诧感,产生莫名的崇高感和由衷的赞叹。康德说,“宇宙”是一个先验幻相,是一个根本无法彻底消除的幻相,这是纯粹理性自身固有的一个自然倾向。

宇宙不是一个东西,但它却是让世间一切东西出场、一切存在者存在的方式。宇宙不是出场者,而是一种出场方式。万事万物出场都需要出场方式。它们为什么会出场?因为有人。有句俗话说“世间本无事,庸人自扰之”,说的是那些不好的事情。其实无论好事坏事,都只是因为有人,特别是有圣人。“天不生仲尼,万古如长夜”。这个世界本来是黑的,结果孔子来了,圣人来了,这个世界就亮起来了。“亮起来”就是万物都现身登场了。圣经的创世纪也是这样说的,上帝创世是先有光,有光就亮起来了。“亮起来”就是提供了一种存在方式。因此所谓“宇宙”、“世界”不过就是公开场,“世界”有时也被称为视界、视域、horizon、地平线。

所谓宇宙论悖论

我们能够看到的、感觉到的,都是对这种东西有一定的认知,都是取决于一个先在的背景在起作用。给出一张X光片,普通大众只是觉得黑乎乎的,什么也看不见,但是医生看到就知道哪里有毛病,所以对于没有准备的头脑,放射医疗学的世界就是一个空无。

为了很好地理解所谓的“存在方式”,可以试着理解一下“有无相生”的概念,可以借助现象学的在场与缺席的思想。在场或缺席处在一种动态的相互作用之中。没有“无”就没有“有”,没有“在场方式”就没有“在场”这回事。我们说一个杯子之所以能够在场,是因为我们每个人都有一套健全的先天感性形式,即时间和空间。没有时间空间作为感性形式,人就无法看到任何一个稳定的东西,不能获得任何一个稳定的经验,更不用说获得一个稳定的知识。先验哲学的伟大之处就在这里,它发现了一个极其深刻的奥秘,就是不在场者支配在场者。柏拉图说,你们见过真正的圆没有?我们不可能见过,我们能够见到的都是严格说来不怎么圆的东西,但是,你如果没有见过真正的圆,你怎么知道你所见过的东西不是真正的圆?柏拉图说,真正的圆虽然不可能在现实生活中被“看见”,但是却事先被我们所“知道”。这个真正的圆就是圆的理念,它是我们检验任何现实的圆的先决条件。就不能被看见而言,它是不在场的,但正是因为这位不在场者,才让各种各样不怎么圆的东西“出场”、“面世”,成为我们的经验对象。

让不在场者在场、让“无”作为“有”呈现,才导致了宇宙论悖论。当我们处理一个在场者时,不能同时把起支配作用、牵引作用的那个不在场者也一并当成另一个在场者牵扯进来。可是,我们的科学思维本能上就喜欢这样做。科学思维喜欢把一切东西都纳入到科学的研究范围之中,哪怕暂时由于技术原因、由于条件不俱备还做不到,但科学思维相信原则上是可以做到的。科学不仅能够称量玫瑰花的重量,还希望去称量玫瑰花的美感度。已经有不少科学家正在从心理学、脑神经科学的角度,去研究道德意识、宗教意识的生理基础。这都反映了科学思维的一种心理惯性。问题在于,这种“天然倾向”在多大程度上是合法的。宇宙论悖论说的就是,这种天然倾向扩展到像宇宙、世界这样的绝对者、无条件者身上,就必定出现悖谬。我们来考虑两个作为“在场方式”的“缺席者”,一个是时间的均匀性,一个是时间的不可逆性。它们都是某种意义上的“在场方式”,可是总有人想把它们当成在场者来研究。

从时间的连续性看宇宙论悖论

人们要想有稳定的感觉经验,必须要有时间这样的先天感性形式作为先决条件,这个时间是均匀的、连续的。正是如此,才能保证向我们呈现一个稳定的感觉经验世界。牛顿最早提出绝对时间和绝对空间的概念。他认为,科学上能够认识和测量的只能是相对时间和相对空间,但我们还是需要设定存在一个绝对时间和绝对空间。爱因斯坦的相对论出来之后,人们则多持负面看法,认为这是牛顿犯下的一个错误。只有康德注意到了牛顿绝对时空的意义和必要性,把它上升到认识论的先决条件的高度。康德意识到,绝对时间是整个物理世界的“出场方式”,正是它维持着一个物理世界、经验世界的存在。由于它是“出场方式”,绝对时间本身就不能作为“出场者”而成为物理学的研究对象。与康德的思路不同,物理学家总想把时间作为物理学研究的对象来处理。牛顿本人实际上也是这个思路,只是不太成功。奥地利物理学家马赫首先对牛顿的绝对时间概念和绝对空间概念发难,认为这些概念都没有经验基础,没有办法诉诸物理观测。爱因斯坦也是顺着这个思路,要求物理概念的可操作定义,结果提出了同时性的相对性概念,从而提出了狭义相对论。爱因斯坦之后的物理学哲学界,几乎都是顺着爱因斯坦的思路,认为牛顿的绝对时间是一个不必要的东西。

在牛顿那里被区分开来的绝对时间和相对时间,在爱因斯坦以及其后继者这里变成了一个单一的时间,而且这个时间是作为物理学的研究对象出现的。这样一来,我们就将遭遇到前面所说的悖论了。爱因斯坦的广义相对论说,时间空间并不是处处均匀各向同性的,而是随引力场而变化的。严格说来,宇宙间每一个点的时间和空间都是不一样的。如果时间不是均匀的,我们如何保证我们的经验和知识的连续性和稳定性呢?时间的均匀连续和空间的均匀连续,保证我们在局部地区发现的规律可以拥有普遍性。如果没有了这种均匀连续性,我们就永远也不会有普遍必然的知识了。如果时间空间丧失了这种均匀连续性,就连爱因斯坦的相对论本身,也只有在爱因斯坦本人的书房里,在他发现相对论的那一瞬间才有效,离开了他的书房离开了那个瞬间就无效了。按照相对论,不同引力场中的时间是不均匀的,如果时间不均匀,那么就不存在普遍必然的科学知识,作为科学理论的相对论本身也不是普遍有效的。这就构成了一个自我拆台的悖论。

当然,爱因斯坦的相对论是一个普遍必然的知识,它所涉及的作为物理学研究对象的“时间”,也不可能是康德意义上的时间、哲学意义上的时间。在相对论中,倒是有一些绝对的东西在起着类似“绝对时间”的作用。在狭义相对论中,光速不变原理和相对性原理都在起这个作用,空—时连续体也在起这个作用,即在相对性背后引入不变性。这个不变性,起着类似牛顿“绝对时间”的作用。在相对论中,时间和空间单独看起来,都随参考系而变动,但四维空时却保持不变。在广义相对论中,也有类似的维持不变性的原理,比如引力场与加速场不可区分的“等效原理”。还有人认为,广义相对论宇宙学实际上重新引入了绝对时间和绝对空间。所以,爱因斯坦意义上的物理时间,是一个特定的物理对象,并不是真正意义上的时间。如果你把它看成是真正意义上的时间,就会产生严重的悖论。霍金的《时间简史》这本书获得巨大的成功,把爱因斯坦的时间说成是真正的时间,并且照着这个架势去阐释和发挥时间的真义和奥秘。他讲的根本不是普通意义上的时间,他所谓的物理“时间”是无时间性的。时间是没有办法作为宇宙间的一个具体东西向我们呈现的,时间根本不是一个东西。


2014年3月26日,哈萨克斯坦,俄罗斯载人宇宙飞船“联盟”号从拜科努尔发射场升空,这是该飞船今年首次载人发射。宇航员在发射前进行准备工作。CFP供图

有些极端的科学主义者总是强调要拿出经验证据来,可是成为经验的先决条件是什么?这个先决条件本身不是经验,但却使经验成为可能,这个起作用的方式本身不是证据但却使证据成为可能。经验证据不是一切。海德格尔有个著名的比方——石头的“内部”。一块石头肯定有表面和“内部”之分,我们能够看见石头的表面,可是谁亲眼见过石头的“内部”?把石头敲碎,看到了石头的“内部”吗?答案是否定的,你还是只能看到石头的表面。无论怎么敲碎这块石头,永远不可能把它的内部敲出来。没有任何人看到过石头的内部,但所有人都知道石头有内部。“内部”在这里,是作为表面或外表的一种存在方式出现的。“表”和“里”不可能同时现身。

从时间的不可逆性看宇宙论悖论

时间的不可逆性指的是过去与未来的不对称性,未来的开放性。跟时间的均匀性一样,时间的不可逆性也是作为缺席者而不是作为在场者起作用的,可是,偏偏还是有物理学家喜欢把时间的不可逆性作为物理推论而不是作为先验条件来处理。如果时间的不可逆性只是物理推论的话,那么我们就可以逻辑上设想时间的可逆性。设想时间的可逆性,就可以构造出悖论来。著名的数学家哥德尔曾经考察过狭义相对论,认为它逻辑上允许时光倒流,也就是回到过去。据说爱因斯坦对此推论未置可否,既不首肯,也不反驳。如果我们考虑这种可能性,也就是像好莱坞电影经常出现的那样,让一个人回到自己的过去,现在流行的话叫穿越,穿越回到过去。我们现在学习相对论都被告知,回到过去是不允许的。可是这种不允许并不是相对论自身内在包含的要求,而是一种额外的要求,是为了避免发生这种逻辑悖论而附加的要求。

在物理学中,关于时间的均匀性和不可逆性确有相应的定律来加以保障,那就是热力学第一定律和热力学第二定律。跟其他的物理定律相比,这两个定律具有某种超越性,它似乎并不是某种来自观察经验的经验定律,而是某种先验定律。它们的确是先验定律。热力学第一定律的本质就是保证时间的均匀性,这是量子力学出来以后物理学家做的一个重要的证明,时间均匀性和能量守恒是一个意思。热力学第二定律的本质是保证时间的不可逆性。这两个物理定律的先验性质还讨论得不多,人们还没有充分认识到这两个定律的特殊性。按照爱因斯坦的广义相对论,有引力的地方都会产生空间弯曲。有些强引力场的情况下,空间弯曲成一个完全封闭状态,以至于这个引力场之中的所有物体包括光都飞不出去,这就叫黑洞。这是一个无法打开的黑洞。不是因为我们能力不够打不开,而是原则上打不开。就像刚才海德格尔举的石头内部的例子一样。

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