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日志

大师演讲字幕——目的与宇宙

已有 973 次阅读2016-2-15 21:29 |个人分类:杂谈| 天文学家, 物理学家, 人文主义

我今天演讲的题目是“目的与宇宙”。请注意,我的题目不是“宇宙的目的”,这是一点细微但是重要的区别。我是一位科学家天文学家兼理论物理学家。今天在美国人文主义协会,我希望讲一下宇宙的机制与运行与人类存在之间的关系。首先我想讲一个很压抑的故事。你们大概都听说过露西亚.德伯克的经历。她是一位在2004年被判处终身监禁的荷兰护士,罪名是杀死七名婴儿并试图谋杀另外三名婴儿,这项罪名一旦落实,她就是荷兰历史上最残忍的连环杀人犯。落实罪名最重要的一项证据就是数学,尤其是统计数学。所有这些婴儿死去的时候都由同一位护士值班的概率有多大呢?控方传唤的专家证人认为。这种事的概率大概是3亿4200万分之一。这条证词在科学与数学群体当中引起了轩然大波。正牌专家们认为这种计算概率的方式是错误的,并且重新计算了事件的概率,认为正确的结果应该是1/26。这条最重要的证词被否定之后,她在2010年被宣判无罪。数学爱好者们宣称这一事件集中体现了让广大公众更加了解数学的重要性。我完全支持要让公众更了解数学,但是问题在于我们为什么这么容易被错误的数学欺骗呢?负责审讯的司法人员与追踪案件的公众都忍不住认为任何事件都有罪魁祸首。我们认为一切事件的发生都有原因,我们拒绝接受以下说法:儿童医院里濒临死亡的儿童患者居然会死。如果说这些孩子的死亡确实有根源,那就是基本的物理定律。这种事不能责怪任何个人,而责怪个人的冲动在很大程度上坑害了这名护士。这种思维方式随处可见。比方说福音派基督徒帕特.罗伯森就曾经在海地地震之后表示:“多年以前,海地人为了从法国人那里赢得自由与魔鬼立约。从此以后魔鬼就一直在祸害这片土地。”只要发生了糟糕的事情,无论是恐怖袭击、地震、飓风还是海啸,都会有很多人认为这一切都是由人的行为引起的,只要你的道德更高尚一些,这些事情就不会发生了。这种理念不仅局限于福音派基督徒。向前追溯,斯宾诺莎与莱布尼茨这样的哲学大家也抱有相同的理念,也就是所谓的充分理性原则,即一切事物的发生都有原因。一切事情的发生都可以归罪或者归功于其他事物,宇宙当中的一切事物都不免于此。我今天这场演讲的两大主题之一就是这种说法纯粹是胡说八道。有些时候事情就是会无缘无故地发生。一切事物的发生都要遵循物理定律,但是这些定律不等同于人们通常所说的原因或者理由。我们只能说:“根据物理定律,这件事情发生之后接下来会发生另一件事情。”所有具有科学思想的人文主义者都应当拥抱以下理念:我们不能向宇宙提出要求。我们不能一厢情愿地人为规定宇宙的运作方式,你是否喜欢宇宙的运作方式与宇宙的实际运作方式毫无关系。我们作为经验主义者的职责是设想一切有可能的宇宙运作方式。也许一切都有理由,也许没有;也许一切都是随机的,又或者是注定的。然后我们就去做实验,从而决定在无数个假设当中最符合已知数据的解释是哪一个。当然这样做需要极大的勇气,因为有时宇宙的运作方式的确不符合我们的期待。认为宇宙当中一切事件都有理由与纯粹接受宇宙运作机制是两种针锋相对的立场。我们现在先来梳理一下这两种观点之间的斗争。有人认为宇宙万事都有原因,因为一切事物都是设计出来的。比方说吸尘机器人就是有原因的。一位设计师设计了吸尘器机器人。那么我们能将这一理论推广到整个宇宙吗?是否有一个具有人格的意思存在设计并创造了整个宇宙呢?柏拉图就是这么认为的。当然这里我要先抱歉一下,这些哲学家全都拥有深刻清晰的思想,而我在这里只引用了他们的一句话,可能会伤害很多思维细密的人们。不过柏拉图的确在《蒂迈欧篇》中认为,一切存在的事物之所以存在必定是因为某个原因导致了事物的存在。后来的基督教以及许多其他宗教传统也都继承发扬了这一理念。许多年来一直充当美国天主教中学教材的《天门圣钥要理问答》解释了我们生在世间的原因:“为什么上帝创造了我们呢?上帝创造我们是为了彰显他的至善,并与我们分享天堂的永恒喜乐。”假如你还想要一个更现代化的版本,那么还有福音派牧师里克.沃伦,他在《目的驱使的人生》一书当中——如果你想用科学术语来形容这本书的话,那么这本书的销量已经达到一兆亿了——这本书拥有我最喜欢的开篇,甚至比傲慢与偏见的开篇还要精彩:“这一切不是为了你。”这句话把我吓了一跳,因为这本书是一本励志书。书中甚至包含了一张供你进行日常改善的待做事件清单。因此我自然而然地认为这本书的开篇会奉承你,会说几句关于你的好话。接下来他又说:“你诞生于上帝的目的,并且为了上帝的目的而活。”这本书的主题就是找到上帝赋予的意义。就算没有上帝,目的依然可以在个人层面上存在。我们将这种理念称为目的论。可能会有某种内在固有的、超验的目的作用于物质世界。亚里士多德就用这种语言来描述宇宙。他有条不紊地分析整理了各种可能存在的理由,还试图用理由来解释物理现象。为什么土石倾向于向下坠落而火焰倾向于上升呢?因为土石希望贴近大地,而火焰希望贴近天堂。所谓目的论就是用未来的目标来解释当前的动态。石头落到地面上的原因并不是因为数学公式推演出来的万有引力定律,而是因为石头原本就属于大地的一部分,而大地也是石头正当的归属。德日进用更加精巧的方式提出了这一理念。他提出了欧米茄点理论,我的很多物理学同事都接受了这一理论。他将宇宙进化视为通向更高层次复杂性与意识的过程。有时候目的论还会得到现当代伪科学思想的招募。赫伯特.斯宾塞经常被人们与社会达尔文主义这个词联系在一起。我不知道他本人有没有用过这个词,但是他的确主张进化是一套进步机制,而不仅仅是基因在困难竞争环境当中不加思考的来回往复。宇宙会通过进化机制天然而且不可避免地走向更进步、更复杂且更优秀的境况。他将这一理论也运用到了社会学当中。将目的论应用在自然界的传统由来已久,相反的传统同样由来已久。我们不必等到二十世纪的思想家反驳这套理论,古代的哲学家们也提出了针对目的论与目的的反驳,例如原子论的首倡者德谟克利特——他可谓是粒子物理学的祖师爷——我们现在只能从亚里士多德的驳论当中找到他的论辩记录。德谟克利特认为事物原本就会自然而然地反复发生,因为宇宙当中存在着不可违反的定律、必然性与范式。这些范式能够解释接下来会发生什么。他完全忽视了亚里士多德提出的根本目的。遵循德谟克利特思想的罗马诗人卢克莱修根据原子论提出了一整套宇宙观。他分析了宇宙如何从虚无当中被创造出来。他认为宇宙只是原子相互碰撞结合的结果,原子没有计划,没有目的,没有未来的目标。但是只要你等待足够长的时间,原子的相互碰撞就会呈现出宇宙现在的样子。他认为宇宙只是碰巧发生了而已。从现在的视角来看这些人的思路无疑是正确的,但是他们缺乏数学公式来证明自己的主张。在座的有些年轻观众们可能看不懂这些微积分公式,但是我还是要将公式展现在大银幕上,因为它们看上去太美了。牛顿奠定了现代物理学的基础。牛顿认为,只要你告诉我某一物体当前的状态,包括位置、运动状态以及组成这个事物的所有粒子的状态,我就能告诉你这个物体接下来的表现。换句话说,物理定律都是存在于时间当中的差分公式。宇宙当前的状态能够决定宇宙在切近的未来如何演化。只要用微积分不断地进行计算,就能够见证宇宙的整个未来或者整个过去。自从牛顿以来这一物理范式从未变过,无论是麦克斯韦尔的电磁理论还是爱因斯坦的相对论又或者是薛定谔的量子理论,所有这些公式的形式都是一样的。超弦理论与粒子物理标准模型理论也不例外。这并不是目的性的范式,而是即时性的范式。当然牛顿并没有明确提出这一范式的引申含义,明确提出这一点的人是拉普拉斯。身为数学家与物理学家的拉普拉斯曾经当面顶撞过拿破仑。拿破仑问他,“您关于地球运行的著作当中为什么没有提到上帝?”他回答道:“我不需要这个假设。”拉普拉斯很热衷于攀爬社会等级的阶梯。他曾经在大革命之前离开巴黎,又在革命结束后及时返回了巴黎,躲过了针对贵族的系统杀戮。但就是这样一个老成世故的人在拿破仑面前依然忍不住失态了。拉普拉斯想清楚了牛顿理论的引申含义:假如你具有足够充分的智力——日后喜欢添油加醋的其他作家将这个智力存在称为妖怪或者魔鬼,但这个词他本人并没有用过——这个智力体知道当前时刻组成自然界的一切力量与一切物体的位置,而且还完全掌握了物理学定律,并具有完美的计算能力,那么这个实体就能够知道宇宙的未来与过去,就像这一切都正在它的眼前展开一样。这种说法很反直觉,因为我们觉得过去与未来是不同的。毕竟过去已经发生了,而未来尚未发生,我能做出改变未来的选择,但是却不能通过选择改变过去。拉普拉斯则认为,如果你足够严肃地对待物理定律,那么这个观点就是错的。宇宙当中的任何一个时刻都包含于其他时刻当中。根据历史理论,宇宙从过去向未来发展,为了得知未来,你必须要确知过去的一切。目的论认为,得知了当前的状态以及宇宙的最终目标之后,就能够推演宇达到这一目标的过程。拉普拉斯的观点截然不同,他认为只要你给我宇宙当前的状态或者其他任何一个时刻的状态,他就能够推算未来。这就是所谓的信息守恒:推演未来或者确定过去所需要的信息量在任何一个时刻都是相等的,只需要一个时刻的状态就能推算出宇宙所有其他时刻的状态。你可能会说,拉普拉斯讨论的是牛顿力学体系,而我们现在已经越过了那个阶段。那么我们就来看看现在我们知道了什么,谈一谈现代物理学的基础。因为拉普拉斯提出的范式对于现代物理学的影响远比一般人想象的要强的多。现在这张幻灯片显示的是1935年的基本粒子模型。二十世纪三十年代的粒子物理学家多少有些过于乐观了。他们当时已经发现了足够多的基本粒子来解释他们所做的每一个实验。他们知道原子的外层有电子,内层有原子核。他们知道原子核是由质子和中子结合而成的。这三种粒子就足以构成我们所见的一切事物。而三种粒子之间又存在着三种作用力,电磁力将电子与质子结合在一起,核作用力将质子与中子结合在一起,另外还有重力将一切事物结合在一起。有些时候物理学的进步会将之前的理论一脚踢开,但是在绝大多数情况下新的物理学都要基于旧的物理学基础。这个原子模型直到今天依然是真实的,再过几十亿年也依然是真实的。不过我们今天的基本粒子模型则有所改良。原子依然由电子、质子和中子构成,但是我们发现质子和中子都由夸克组成,而夸克又分为上夸克与下夸克。质子是由两个上夸克加一个下夸克构成,而中子则是由两个下夸克加一个上夸克构成。此外我们又得知了中微子的存在。比方说在太阳内部的聚变反应当中,当两个质子结合在一起释放出能量的时候,其中一个质子就会变成中子并且释放出一个中微子。这个过程依靠的是弱核作用力的作用,强核作用力让质子与中子结合在一起,弱作用力释放中微子并且让太阳发光。电磁力与重力依然在发挥作用,基本的模式并没有改变。但是这个模式重复了三次。我们现在不仅有上夸克与下夸克,还有粲、奇、底、顶夸克。谁也不知道为什么会有三代夸克。当人们最早发现夸克的时候,著名物理学家伊西多.艾萨克.拉比脱口而出:“这玩意儿是谁规定的?!”谁也不能正确地回答他的问题。当然这个问题本身多少也带有一点目的论的意味。此外在这个模型的背景里现在又出现了希格斯场。仅仅是希格斯场这个题目就能让我另开一场讲座,我现在就先长话短说了。但是这个基本图景还是完整的。我想着重强调的并不是各种粒子之间相互作用多么复杂。而是要强调这个粒子物理标准模型以及作为补充的相对论提供了多么完备的结论性描述。严格来说重力并不是粒子物理的一部分,但是我们可以用相对论来完美的解释重力。标准模型加相对论并不是最终的理论。没有哪个物理学家相信这套理论体系已经彻底的解释了一切问题。但是这套理论处于正确的范畴。这套范畴很大,而我们都生活在其中。这套理论具有内在一致性与完备性,我们在地球上所见到的一切物理现象都不违反这一理论。你注意我这里说的是“在地球上”,因为在宇宙当中还存在着暗物质与暗能量,不能用标准粒子物理模型来解释,不过这两者与我们的日常生活也没有关系,除非你的日常生活就是当一名粒子物理学家。最后这套理论已经尘埃落定了。在2012年7月,我们发现了希格斯粒子,这是标准粒子物理模型当中的最后一种粒子。当然我们完全有可能发现其他新的粒子,但只是有可能发现而不是必须发现不可,现有的所有粒子已经足够解释粒子物理了。没有任何数据理论或者实验证据表明我们需要其他新的粒子来解释我们在实验室里观察到的现象。物理学内部有不同的领域,你不必非得理解暗物质才能解释为什么两个质子会发生聚变。在我们的日常领域当中,这套标准模型加相对论就足以解释我们遇到的一切现象。只需要用一条公式,我们就能解释你在日复一日的生活当中看到、摸到、尝到、听到的一切。从这条公式当中丝毫看不到目的目的论与设计的迹象。我们真正应该问的问题并不是“公式在哪里”,而是“凭什么说并不存在对于日常生活至关重要的新物理学”。在物理学的历史上经常有人夸大其词,夸大了自己所知道的事物。而我现在打算非常准确的说明我们可以主张自己知道什么,不可以主张自己知道什么。我们为了理解为什么这套理论能够完全解释日常生活,首先需要理解一下量子场理论。量子场理论是一个非常有趣的现象,如果你是物理系的本科生就会知道,根据我们目前最好的理论,量子场描述了事物在最基本层面上的运作方式。所有物理系本科生都知道这个理论是现代物理学的核心,而且我们跟谁都不说。我们能够买到关于粒子物理学、相对论、量子物理、虫洞、超弦与多重宇宙理论的畅销书。但是我们物理学家往往不愿意向人们解释量子场理论。量子场理论可以用两句话概括,其中一句话是量子理论,第二句话是场理论。量子力学认为,你所看到的宇宙与宇宙当中实际发生的情况很不相同。当你看到一个电子的时候,这个电子存在于某个位置。当你不去观察的时候就不存在一个处于特定位置的电子,只存在一个波函数和一片概率,给出了这个电子在不同位置出现的概率。场理论的主张更加激烈,认为宇宙根本不是由粒子组成的。而是由场组成的。稍有一点物理学知识的人应该都听过光的波粒二象性辩论,不过你们大概没有听过辩论的结果。光是一种波,整个宇宙都是由波构成的。场中的波才是构成宇宙的基本元素。那么粒子是什么呢?这就用得着量子力学了,当你观察波的时候你就会发现粒子。当光线照进你的眼球的时候,电磁力与你的眼球发生了作用。你的眼球接受到了一阵又一阵的闪动,我们称为光子,或者也可以理解为一个又一个能量包裹。但是光子从本质上并不存在,真正存在的是电磁场。所谓的粒子只是你在感知场的时候所观察到的能量包裹。不仅光子是这样,原子、电子与夸克也是这样。电场、上夸克场与下夸克场当中的震动就是我们所谓的粒子。世界是由什么构成的呢?世界是由一系列的场构成的,例如电磁场、电场与重力场等等。量子力学就是将这一理念应用于实际世界的理论。非常粗略地说,如果有一种波或者场充满了整个宇宙,那么这种波的幅度决定了你能观察到的粒子的数目,或者粒子作用力的强度。而波长则决定了粒子的质量或者作用力的作用范围。这就是场理论与粒子理论之间的翻译中介。为什么量子场理论如此重要呢!因为量子场理论量化了我们的知识范围,在我们能够确知的事物与我们不可能知道的事物之间划清了界限。提出这一理论的是肯.维尔森。他是二十世纪最重要的基础理论物理学家之一,而且他的名字你们肯定没听说过。你们听说过霍金、爱因斯坦与费曼,而肯.威尔森和他们一样重要。他提出量子场理论是理解世界的根本,而组织量子场理论的方式就是观察不同的长度等级。如果有我们还没有发现的场怎么办呢?我们要怎样才能知道呢?维尔森告诉了我们怎样才能知道。他告诉了我们可以测量场的尺度,场的尺度越大,场中粒子的质量就越小。我们还可以测量场与场的相互作用力度。假如一个场的尺度太小,你就观测不到。假如相互作用力太弱,你就不会注意。我们相信暗物质粒子无所不在,就在此时此刻都有暗物质粒子正在穿过你的身体。可是你不能指责暗物质导致你头晕恶心,因为暗物质粒子根本不会与你发生互动。如果新的粒子或者作用力处于强互动大尺度范畴,我们就能发现。借用拉姆斯菲尔德的话来说,这样一来我们就将所有的粒子或者作用力划分成了“已知的已知”与“已知的未知”两个范畴。我们知道我们不知道极弱耦合与极短距离的范畴内发生了什么。那么是否存在未知的未知呢?除非量子场理论不正确。这的确有可能。我不能坚称量子场理论就一定正确。当然目前没有任何证据能够证明量子场理论不正确,但这种可能的确存在。假如我们想在可能发现新事物的区域发现新事物,应当怎么做呢?好比说我们假设确实有一种新粒子存在,你可能会认为人的思维活动也只是电磁场当中的粒子活动。我则要按照科学规则假设量子场理论是正确的。假设存在这样一种名叫扎尔巴粒子的新粒子。假如这种粒子在人类大脑产生意识的过程中产生起到了至关重要的作用,那么你的理论等于是在说,除了电子、质子与中子之外还存在一种粒子,而且这种粒子能够与其他粒子活动,而且费曼图谱能够解释这种你所设想的新粒子如何与我们熟悉并喜爱的其它粒子发生互动并相互交谈。量子场理论当中有一条定律,让我可以根据这一图谱来描述质子与扎尔巴粒子如何互动。我只要把这个图谱扭转90度就能描述预测新的现象,也就是说两个质子相撞在一起就会产生扎尔巴粒子。这种事我们已经做过了,我们理论物理学家最喜欢做的事情就是拿着质子砸着玩。我们在芝加哥与日内瓦花费了几十亿美元建造粒子对撞机来砸质子,只为了看可能砸出什么东西。可是我们炸出来的东西不是扎尔巴粒子。我们在粒子对撞机里还没有发现任何能够与你的脑部原子发生强烈活动从而影响到意识过程以及地球生命生理活动的粒子。作为生命体来说,物理学已经完整了。我向其他观众表达过接下来的观点我要再强调一遍,因为很多人都不接受我所说的话。是否有可能存在我们还没有发现的新粒子呢?当然有可能。事实上这根本就是一定的,比方说我们现在还不知道暗物质究竟是什么。但是我们也知道为什么这些新粒子能够隐藏起来。要么这些粒子与已知粒子的互动非常弱,要么这些粒子质量太重很难创造,要么这些粒子存在时间太短难以发现。在这三种情况下,这种新粒子都不可能隐藏在你的大脑当中,也不会对你产生任何效果。就算我们能找到这些粒子,他们也不会对你我以及我们用来界定自己的颅骨当中这团温热嘈杂的生理物质产生任何作用。有可能存在新的相互作用力吗?假如这种新的作用力非常弱或者作用距离非常短,那么当然可能不被我们发现。事实上我们正在寻找这种力。我们目前正在华盛顿大学的实验室里寻找新的猎物。我们绝不固步自封,很想找到新的力,但是我们必须要限定这些力的存在范围。再说一遍,这些力即便存在也不会对你我产生任何影响。假如这种力能够在宏观大尺度上发挥作用,那么其强度就只能是重力的几百乃至几千分之一,甚至更弱。假如这种未经发现的力能够影响你的大脑当中的神经元,那么力的强度就必须要比重力还要弱很多,而重力本身就已经很弱了,整个地球产生的重力都不足以从我手中吸走这支激光笔。神经元本身产生的重力根本不可能影响大脑的活动。比重力更弱的力更不可能产生什么影响。就我们的日常经验来说,决定这些经验的物理定律已经彻底为人们所知了。现在我要提出几条警告。我们确实懂得了基本定律,但是这并不意味着我们也懂得了有趣的定律。绝大多数理论物理学家并没有整天花时间考虑基本物理、粒子物理以及刚才我展示的那些公式。他们想的是原子、物质、电浆与流体,以及所有重要、有趣、复杂且在更高层次上影响我们生活的现象。就算你完全不懂得量子力学也可以成为一名物理学家,我见过很多这种人。其次,基本定律绝不意味着有用定律。有人问我希格斯粒子的发现会带来怎样的科技进步,答案是希格斯粒子的发现不可能带来任何科技进步。希格斯粒子只能存在一个阿秒的时间。希格斯粒子既不能帮助我们制造性能更好的iPhone手机,也不能治愈癌症。但是希格斯粒子的确存在,它是我们的基本理论的一部分。还有,基本定理并不是衍生更高层定律的手段。如果你想理解生物学的话,不要研究粒子物理学。这两者确实有关系,但是后者并不能直接影响前者。生物学有一套自己的应用范围。最后,我们现在肯定还不理解所有的基本物理定律。我们依然不知道量子引力,不知道黑洞的中心是什么,不知道大爆炸如何产生,不知道暗物质与暗能量的本质。物理学还远远没到大功告成的时候。然而理解基本物理定律还是有实际意义的。理解基本物理定律确实会影响到我们对于更高层可观测自然的理解。好比说现在这条公式的字面意义是电荷守恒:在一个闭合系统之内,正电荷的数量减去负电荷的数量永远不会变化。但是如果你仔细想一想,这条公式确实具有很深刻的意义,尽管它只描述了组成日常现实的非常细小的东西,但是你却无法构建一个巨大又复杂的系统来违反这一定律。当你听说某人发明了永动机的时候,问题并不在于永动机的设计有什么不对,而在于永动机的概念就违反了基本物理定律。此外这条公式还有更深刻的意义,例如占星术是错误的。这个事你们大概已经知道了。如果我问你怎么知道占星术是错的,你可能会说因为占星术通没通过双盲测试等等。但事实上自然界不存在任何一种力量能让占星术发挥作用。你出生那一天土星在天空中的位置的确会对地球表面产生影响,毕竟土星确实具有重力场与电磁场。但是土星的重力场与电磁场达到地球之后的强度远远小于你身边的护士所具有的重力场与电磁场。是否具有一种物理学家尚未发现的新的作用力能够使占星术生效呢?不。如果确实存在这样一种力,我们肯定已经发现了。此外死后也没有来生。我曾经听过有些无神论者主张“我们不知道人死以后会怎样,因为我们没有数据支持。”假如你继续相信量子场理论,又相信来生,那么你的永恒灵魂当中存储的信息就必须在你死后也某种形式在你的体外存在并且进入另一个时空的机体当中。没有任何粒子能够组成你的灵魂,没有任何相互作用机制能够储存你的信息。没有必要为了这个问题而操心,因为答案我们早就知道了。理解自然界的基本运作方式确实有助于我们更好地看清更广大的图景。接下来我要说嘴打嘴一下了。很多人的心目当中都有这样一幅卡通画:科学的结构以粒子物理学为基础,往上说是化学,往上是生物学,再往上是社会科学等等。理论上来说,生物体也好人群也好都可以被视为一系列正在振动的量子场。理论上来说,你确实可以这么做。如果你理解量子场的公式,并且具有超强的计算能力,你的确可以利用薛定谔的公式预知一切事物的必然发展。不过在实际上来说你要真想这么干那就纯粹是在犯神经。学习量子物理学并不是学习社会科学、生物学乃至化学的必须条件。诚然,一切有机体都只是原子的集合,但是将它们视为有机体而不是原子的集合要方便的多。假如你去相亲,对方说“请你介绍一下自己”,你肯定不会首先列举你体内每一个原子的位置与运动状态。我们绝大多数人都会采用更高一层的语言来描述现实世界,用比较粗糙的描述方式来描述自然。科学绝不仅限于研究自然界的量子场特质,而是要研究一切更高层级的更高定律。这样才能告诉我们这一套复杂的等级体系究竟具有怎样的结构以及怎样运作。你可以将一个盒子里的气体当做原子的集合。只不过这样的话你就需要10的30次方条公式才能计算出气体的状态。又或者你可以将气体当作有温度有压强的气体。这样的话你就只需要一条热力学公式就能描述气体的状态。后一种算法做不到完全的精确,你肯定会忽略一部分信息,但是你忽略的信息几乎永远都无关紧要。我们非常有幸地生活在一个分层的现实当中,我们有办法讨论宇宙而不涉及基本物理定律。确实存在一套可以应用于较高层级而根本不需要理解较低层级工作原理的术语、本体论、故事或者模型——无论你打算怎么称呼它们。有趣的是,你不仅可以具有不同层级的自然描述方式,而且这些描述方式听上去也非常非常不一样。在底层非常重要的特质在上一层几乎根本不会出现。我给大家举一个非常明显的例子。这是我所谓的高层特质涌现理论。以时间箭头为例。我们已经谈到了过去不等同于未来,未来可以选择,过去已经固定,我记得过去,但是并不记得未来。但是假如你回朔一下牛顿、拉普拉斯或者薛定谔的公式,根本看不到对于过去与未来的区分。在经典物理学领域。,过去与未来具有相同的基础,两者之间并无区别。但是如果你想解释人类的行为、生物进化甚至整个宇宙的进化,那么你就必须要提到在宏观层次上存在着非常明显的时间箭头,否则就是在犯傻。因此并不能说在较低层级观察不到的特质,在较高层级同样不能存在,只要两者之间可以兼容就行了。为什么宏观的时间箭头与微观的时间可逆性可以兼容呢?因为大爆炸,因为在138亿年之前宇宙的起始状态非常特殊也非常精妙。宇宙就像一个上了发条的玩具一样不停的往前走,以熵的方式散发着能量。我们有办法将宏观世界与微观世界匹配起来。我们只要知道哪些宏观特质可以存在就可以了。我们发现诸如因果、记忆、选择之类的词汇在宏观层面上非常重要。尽管在较低层次上完全无法发现这些概念的存在。说了这么多之后,我认为目的论完全可以接受。目的论主张一个系统有目标地试图达成某件事情。从基本物理的层面上来说,目的论并不存在。但是在更高的宏观层次上,目的论很有可能存在。刚才大家也都同意扫地机器人确实是目的论的产物。扫地机器人的目的就是扫地,扫地机器人是为了一个目的而被制造出来的。为了这个目的而设计扫地机器人的人也是由遵循基本物理定律的原子组成的。宇宙有目的吗?当然有了。我有目的,你们今天来听课也有目的,而你们又是由原子构成的。你们都会在不同的复杂层次上描述自己。假如目的论是在某一个特定层次上最适用的科学理论,那么我们当然可以讨论目的论。比方说猫捉老鼠,我们怎样预测这个系统的下一步发展呢?我们当然可以测算出猫与老鼠体内以及外部环境当中每一个原子与分子的位置。然后根据薛定谔的公式来推算下一步的发展情况。或者你也可以说老鼠想要逃跑而猫想要把老鼠抓住,这两者都有目的。后一种说法能够更加有效且更加有用地描述这一高层次现象。而且这种说法一点问题也没有。我们也能理解这些目的论的行为如何进化而来,关键就在于进化二字。达尔文的理论解释了一般原子无意识无目的的活动怎样可能产生看似有目的的行为。自然选择可以在不存在设计师的情况下显现出设计的外观。作为一名物理学家,我更愿意认为这是因为时间箭头的单向性,使得早期低熵宇宙向后来高熵宇宙的变化。达尔文教导我们如何承认较高层次上的表面目的性。好比说孔雀求偶,雄孔雀开屏显然有目的,而达尔文则揭示了孔雀开屏的演化方式。我认为用目的论的词汇来解释宏观世界是完全没有问题的。以上我说的都是比较简单的例子,都是科学事实,我们可以用科学来解释世界怎样分为不同的层次,并且怎样用不同的解释来理解各个层次如何整合在一起。真正困难的部分在于如何解释人生,如何寻求意义,如何确立个人目的以及回答“我为何而生”这一类的问题。在这一点上我不能同意我很多最喜欢的无神论人文主义思想家的意见。我不认为科学能够为这些问题给出独特且有用的答案。我不认为科学能够分辨对错。但是同一套模式依然可以适用,如果我们想知道什么是道德,什么是善,什么是意义,那么用丽贝卡.戈尔茨坦的话来说,我们只是在讲述另一个故事,构建另一套模型。我们衡量一套模型是否应用的标准并不仅止于观测数据是否合适,还要寻求更多的内容。因此我认为我们不应当一厢情愿地认为科学能够解释一切。确实存在科学无法提供独特答案的问题。我的演讲马上就要结束,所以我就不告诉大家应该怎样回答这些问题了。不过我可以为大家提供一个大概。关于如何分辨对错,什么是有目的有意义的人生,人为何而生,我们应当为自己寻求怎样的人生目标,我并没有一个最喜欢的答案来提供一劳永逸的解决之道。只要与物理定律一致的答案我都能接受。而且我要着重指出,与物理定律一致不等于被物理定律决定。那么你从哪里获得这些理论呢?你又应该如何评价故事的价值呢?这种评价方式难道不是规定性而不是描述性的呢?难道从根本上来说这不是一个审美问题吗?去看看现实世界吧,去看看人们的现实行为吧。人类也并不是空白的石板,并不是尚未开机的计算机。我们有欲望,也有愿望,有些来自生物学,有些来自文化,还有些来自个人经历。我们有情感反应和自己的欲求。我们认为有些事情是好的。道德哲学、伦理标准或者审美理论等等的目的并不是挖掘出某种事先存在的事物,并以此推衍出严丝合缝无懈可击的对错标准。我们生活在一个乱七八糟的现实生活当中,每一个不同的人都有不同的目标与不同的远方。个人与个人之间往往无法达成一致,甚至于某一个人的言论都未必相互统一。道德哲学的任务就是理顺这一堆混乱的关系,让一个个人能够从自己的不自洽、不成体系的评判当中摆脱出来,进行有体系的理性的思考,将自己的思想与他人分享,从而集体决定在世上如何行动,如何评判对错。对错的标准并不普世,并不客观,但同样也并非任意而为。因此我认为寻找生活的意义是创造性而不是探索性的行为。物理公式不关心对错,不关心意义与目的,不关心是非与善恶。尽管我主张宇宙是由原子构成的,但同时我也很喜欢诗人穆里尔.鲁凯泽的引言,她认为宇宙是由故事组成的。她并不是一位反科学人士,实际上她为美国化学家兼物理学家J.W.吉布斯撰写过一部优美的传记。她确实是科学的粉丝。她想说的是,一旦你超越了基本的物理定律,其余的一切都是我们所讲述的故事,正是故事让宇宙变得鲜活了起来。有时这些故事是纯工具性的,例如涉及生物学、化学或者社会科学的故事。此时我们只想解释数据,我们抱有非常实用主义的目的。也有些时候我们会讲述关于对错目的与意义的故事。这些故事并不是工具性的,而是审美性的,从本质上来说也是创造性的。我们的任务就是选择我们要讲述的、与基本物理定律相一致的故事。尽管讲故事的行为从根本上来说是主观的,不是由物理现实决定的,但同样也不是任意的,这是人们经常犯的另一个错误。想一想象棋的规则吧。象棋的规则非常具体。而这些规则也是人确定的。象棋的规则根本不存在于基本物理定律当中。这些规则是完全主观的人类发明,但并不是任意的。这些规则不能更改,你不能说“到了礼拜二的时候,每个马都能沿着斜对角移动,而游戏还会同样好玩。”我们发明象棋规则的时候确实有目的,我们希望象棋游戏能尽可能的好玩,我们希望这个游戏能够公平、有趣且复杂,能够激发全世界一代代棋手的头脑与心智。我们不能胡搞乱搞象棋的规则。可能存在的象棋规则还有很多很多,但并非所有的规则都同样优秀。道德意义与审美也是相同的道理。对错的确是人为规定的,但并不是任意规定的。并非所有有可能存在的对错理念都有相同的价值。以同性恋婚姻为例,我们有很多不同的道德思路来理解同性恋婚姻,这些思路也会产生不同的答案与结论。你得出这些答案的过程是由基本物理定律决定的,基本物理定律并不能决定你的答案,但是能够影响你获得答案的过程。你可以认为人类的存在要符合天理,上帝不希望看到同性恋婚姻的存在,一男一女才是人类活动的天然形式。你当然可以讲述这个故事。但是这个故事的基础是一套具有严重弊病的本体论。我们还有另一个故事可以讲述。我们可以认为如何度过各自的人生是我们每个人必须要做出的决定,这个决定并不是由上帝或者宇宙交给我们的,并不存在天然正确的决定或者安排,我们需要自行决定怎样才能最好地保证个人的幸福,保护人类的尊严,独立且团结地生活在一起。这个故事并没有立刻明确的告诉你如何对待同性恋婚姻,但是多少提出了一点暗示:我们都是人,应当学会共存,我们应当支持其他人追寻自己的幸福,应当构建一个能让人们追寻各自目标的社会。所以对于里克.沃伦来说,坏消息是他错了,这一切的确是围绕着你展开的。上帝并没有赋予你先天的目的,宇宙也没有赋予你生活的目的,但这并不意味着人生没有目的,只是说你不可能找到人生目的而必须创造人生目的。这些目的固然必须与科学相一致,但实现目的的方法有很多,具体采取哪一种做法取决于你。大屏幕上这张照片是哈勃望远镜拍摄的深空影像。如果你将摄像机指向夜空当中的一个空白点,你就能看到夜空并不是空白的,而是充满了各种星系。在可观测宇宙当中,存在着大约一千亿个星系。在我们的银河系当中存在着一千亿颗恒星。换句话说在整个可观测宇宙当中存在着大约10的22次方颗恒星。图中的每一个光点大致都是与银河系一样大的星系。保不齐在这张图的某处就会有外星人在召开外星人文主义座谈会,他们也正在看着这张图,想象我们在途中的哪个位置。我们人类非常非常渺小,有些人看到这张图会说“上帝的造物多么伟大”,我看到这张图却想到“我无论如何也不能接受上帝创造宇宙仅仅是为了我的存在”。但是我还可以将镜头转向另一个方向。现在这张图片是卡尔.萨根提到的暗淡蓝点。这是旅行者一号在距离地球四十亿英里之外的远方拍摄的照片。这个只占一个像素的小点就是地球。但是尽管我们非常非常渺小,我们在面对宇宙的赌局当中却已经扳回了优势。我们存在的时间很短,我们占据的空间很有限。我们的种族规模并不算大,也不算复杂,但是我们却能看着这张图片并理解其中的意义。我们的大脑能够接受这张图片的壮丽,能够向我们自己讲述故事。探索宇宙万物以及为自己寻求意义与目的的创造性行为才是对于我们的人生来说真正至关重要的活动。

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