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尾声 我们

2020年7月19日  来源:七堂极简物理课 作者:[意]卡洛·罗韦利 提供人:heidong86......

至此,我们已经从空间的深层结构旅行到了已知的宇宙边际。在课程结束之前,我想回过头来谈谈自己。

在现代物理学为世界描绘的这幅宏大画卷中,我们这些能够感知和决断、有着七情六欲的人类究竟扮演了什么角色?如果世界是一大团转瞬即逝的空间和物质的量子,一幅由空间和基本粒子组成的巨大拼图,那么我们是什么?难道我们也只是由量子和粒子构成的吗?如果是这样,那我们的个体存在感和自我意识从何而来?我们的价值、梦想、情感以及拥有的知识又是什么呢?在这个无边无际又五光十色的世界里,我们到底算什么?

我根本没想过在这寥寥数页中真正回答上述问题。这个问题太难了。在现代科学的巨幅画卷中,我们不懂的东西太多,而其中懂得最少的问题之一就是我们自己。然而,如果回避这个问题或对其视而不见,我认为会让我们忽略一些本质的东西。我尝试从科学的角度描述这个世界的面貌,而我们也是这个世界的一部分。

“我们”,也就是人类,首先是观察这个世界的主体,是我试图完成的这幅实景照片的集体创作者。我们每个人都是交流网络上的节点,图像、工具、信息和知识就通过这张网传递,这本书就是一个例子。但我们也是我们所感知的这个世界不可或缺的一部分,而非置身事外的旁观者。我们身在其中,我们的观察来自内部。我们由原子和光信号构成,同山上的青松和星系中的群星间交换的原子和光信号并无区别。

随着知识的不断增长,我们越来越了解自己在宇宙中的地位——我们只是宇宙的一部分,而且是很小的一部分。在过去的几个世纪里,这一事实日渐清晰,而在近一百年间尤为明显。我们曾经以为自己居住的星球位于宇宙中心,但事实并非如此。我们曾经以为自己是动植物家族之外的独特物种,后来却发现我们同我们周围所有生物由共同的祖先繁衍而来,我们与蝴蝶和落叶松有着共同的祖先。我们就像独生子一样,在长大的过程中逐渐懂得,世界并非像我们小时候以为的那样,只围着我们转。我们必须接受自己只是万事万物中的一员这个事实,参照他者来认识自己。

在德国唯心主义思想的鼎盛时期,谢林(Fried-rich Schelling)认为人是自然的顶峰,因为人类能够意识到自身。如今,从我们当下对自然界的认识来看,这个观点不禁令人莞尔。如果说我们有什么与众不同的话,也只是自我感觉层面的,如同每个母亲之于她的孩子。对自然界的其他事物而言,我们并没有什么特别。在宇宙浩瀚的星海中,我们身处一个偏僻的角落;在构成现实世界的无穷无尽、错综复杂的花纹图案中,我们不过是其中一朵花饰。

我们建构的宇宙图像存在于我们心中,在我们的思维之中。在这些图像——我们能够借助有限的手段重构和理解的事物——和我们身为其组成部分的真实世界之间,存在着无数滤镜:我们的无知,感官和智力的局限。正因为我们是主体,而且是特殊的主体,才会让这些条件影响了我们的经验。但这些条件并不像康德认为的那样具有普适性,他由此错误推导出,欧几里得的空间和牛顿力学都应该是先验为真的。其实,对我们这一物种的心智进化来说,这些东西是后验的,而且还在不断演进。我们不仅要学习,还要逐渐更新我们的概念框架,使之与我们的认知相匹配。我们尝试了解的是我们身处其中的这个真实世界,尽管这一过程缓慢而又犹疑。我们构建的宇宙图景存在于我们心中,在我们的概念空间里,但它们多多少少描绘了我们所处的这个真实世界。我们要循迹前行,以便更好地描绘这个世界。

当我们谈及宇宙大爆炸或空间的肌理时,并不是在延续几十万年来,人们围坐在夜晚篝火旁讲述的天马行空的故事。我们要延续的是另外的传统:先人们注视黎明第一缕曙光的眼力,他们可以借此发现热带大草原尘埃之上一只羚羊留下的足迹,通过观察真实世界中的蛛丝马迹来发现那些我们无法直接看到却有迹可循的东西。认识到我们可能会不断犯错,因此,一旦有新的迹象出现,我们要能随时改变方向,同时我们也清楚,如果我们足够聪明,就会做出正确的判断,找到我们追寻的东西。这就是科学的本质。

编故事和追寻踪迹发现事实是两种截然不同的人类活动,把这两者混为一谈,是当代文化中科学不被理解和信任之肇始。二者之间的分别很微妙:黎明时猎获的羚羊和前晚故事里讲的羚羊神相距并不遥远。界限是模糊的,神话与科学相互滋养。但知识总是有价值的。捉到羚羊,我们就能填饱肚子。

因此,我们的知识反映了真实。无论多寡,知识都反映了我们栖居的这个世界。

并不是我们与世界之间的交流使人类从自然界中脱颖而出。事实上,世间万物都在不断相互作用,彼此身上都会留下对方的印记,从这个意义上来说,所有事物都在不断地交换信息。

一个物理系统拥有的其他物理系统的信息,不包含任何精神的或主观的东西,只是受物理规律支配的某一事物状态与另一事物状态之间的联系。一滴雨水包含着天空中一片云的信息;一束光包含着发光物质颜色的信息;一块表包含着一日时间的信息;一阵风携带着一场即将到来的暴风雨的信息;一个流感病毒携带着我易受感染的鼻腔的信息;我们细胞中的DNA包含着遗传密码的所有信息,让我长得像我父亲;我的大脑满满都是我在人生经验中积累的信息。我们思想的本质就是极其丰富的信息的集合,它们被积累、交换和不断加工。

就连我家暖气的温度调节器都能“感觉”和“了解”我家的温度,获得相关信息,在室温够高的时候,自动关掉暖气。那么,温度调节器和能“感知”冷热、自主决定是否关掉暖气并知道自己存在的我之间有什么不同呢?自然界中连续不断的信息交流是如何塑造我们和我们的思想的呢?

这是一个极具开放性的问题,目前有许多精妙的答案在讨论中。我认为,这是科学领域最有趣的前沿之一,将会有重大进展。如今,通过新的科学仪器我们可以观察大脑的活动,并且非常精确地绘制出大脑中错综复杂的网络。就在2014年,新闻报道说,第一幅介观(mesoscopic)尺度下的完整细致的哺乳动物大脑结构图已经被绘制出来。人们正在讨论,这种大脑结构的数字形式如何与意识的主观经验相对应,参与讨论的不仅有哲学家,还有神经科学家。

比如,在美国工作的意大利科学家朱利奥·托诺尼(Giulio Tononi)提出了一个有趣的数学理论,叫作“整合信息理论”,试图界定系统要有怎样的量化结构,才能具有意识。比如,描述我们清醒(有意识)时和睡着但无梦(无意识)时,大脑物理层面究竟发生了什么变化。这个理论还在发展中。关于我们的意识是如何形成的,这个问题目前还没有一个令人信服的、确定的答案。但我认为,迷雾正在渐渐散去。

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