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霍金• 宗教与现代物理

霍金去世，消息迅速传遍世界。中外媒体竞相报道，有介绍霍金生平的，有探讨 其 理论的，也有评价其在科学史上地位的。作为霍金的崇拜者，笔者也想写点东西，身在海南，天天下地，手头没有参考文献，又查不了资料，不好下手。搜刮枯肠，翻找 记忆 ，拼凑一篇东西，不怕出丑，表达对物理大师的敬意。外行人说外行话，期盼专业人士佳作问世。

一 《简史》不简单

爱因斯坦和卓别林同时出现，受到亿万观众的狂热欢呼。卓别林说：“他们向我欢呼是因为他们能理解我的作品，而他们向你欢呼是因为他们不能理解你的作品。”

使霍金名扬天下的不是他那深奥的哲学思想和物理理论，而是因为他的《时间简史》和顽强的意志及不屈的灵魂。《时间简史》文笔优美，语言流畅，把抽象概念形象化，讲原理，摆道理，举实例，不用公式，汇集人类科技成果，变成故事，娓娓道来，生动形象，引人入胜。

开科普著作之新风。任何翻译都是再创作。吴忠超教授曾师从霍金，既是物理学家又明白霍金的思想，显示出了高超的翻译水平，真正做到“信雅达”。据统计，《时间简史》被译成40多种文字，卖出3000万册，但真正能读懂的人不会太多。《简史》概述了从牛顿时代至今，三百年物理的发展历程，时间跨度大，物理人物多，原理多，读起来确实有不小的难度。

笔者1994年第一次接触《时间简史》，就高中这点物理底子，啃不动。向同学——高中数学和物理老师请教，他们在大学读的是数学和物理专业，这些同学一笑置之，搞育种的，钻你的棒子地吧，啃这个干嘛，这不是我们的智商所能理解的。后来又看到一篇报道，能读懂《时间简史》可以到大学物理学当教授。

人类从何处来，又到何处去？宇宙起源于138亿年前的大爆炸，它将以何种方式终结？大挤压还是大崩溃？千百年来，宗教、哲学、科学都在探讨终极存在之谜，《时间简史》力图给出一个答案。人类有四大欲望，食欲，性欲，求知欲，表现欲，求知欲可能是人类最大最持久的欲望。

书读白遍，其义自见，讲得是消化吸收过程，有一定基础才能做学问。一个英语单词都不会，没有任何文学功底，读海明威的《老人与海》（The Old Man and the Sea），读一万遍也是白读。不断购买相关书籍，逮住机会向人请教，留意有关物理信息，二十年，坚持不懈触摸，终于咂出了味道，地地道道的门外汉变成了物理爱好者，虽不能登堂入室，但可一窥物理之美。知道了普朗克量子假说（E=hv），（论常态谱学能量分布法）托马斯•杨的双狭缝干涉试验；卢琴福的原子结构模型；波尔的量子轨道；德布罗意的波粒二象性；泡利不相容原理；玻恩、约尔当、海森堡的矩阵力学；狄拉克方程；薛定谔猫；海森堡测不准原理（△p△q≥h/2π），费因曼对历史求和，玻姆的因变量理论；贝尔不等式；冯·诺依曼写的The Mathematical Found of Quantum Mechanics（《量子力学的数学基础》）。

继《时间简史》以后，笔者又读了霍金的《果壳里的宇宙》《大设计》《霍金讲演录》还有他的一些论文。知识量大，写作水平高，影响深远的当属《时间简史》。

二 霍金是人不是神

21岁时，霍金被诊断患上了肌肉萎缩这种怪病，医生说生命还可以维持2年。一般人听说自己得了绝症，先吓个半死，霍金不仅闯过了鬼门关，而且还结婚生子。霍金活了76岁，超过人类平均年龄，与爱因斯坦同寿，且不论霍金的科技成就，其生命本身就是一个奇迹！一生有三分之二的时间被困在轮椅上，晚年失声，不能说话，除了三根指头和两只眼睛外，浑身上下不能动弹。凭着难以想象的毅力和飞速旋转的大脑，霍金活出了人生的崇高尊严和价值。搞研究，写书，发表论文，做节目，不断冲破生命极限。从身残志坚而又硕果累累来说，霍金是人类有史以来独一无二的科学家。

有评价认为，霍金是继牛顿、爱因斯坦之后世界上最伟大的科学家。这个结论下得太早，终其一生，霍金未能获得诺贝尔物理学奖。霍金是英国人，当代物理学界，英国出了汤姆生、狄拉克等物理学家，都是世界级大师。

霍金属于未来。

有人为霍金未获得诺贝尔奖而不平。诺奖是当今世界最权威的奖项，因为他的公平公正科学。霍金誉满全球，成了一个符号和象征，但诺贝尔委员会不为舆论左右，没给霍金诺奖，许多获得诺奖的人远远没有霍金名气大，有些人几乎不被人所知。霍金主要理论是奇点理论和霍金辐射，奇点理论没法证明，在实验室里大爆炸无法模拟。霍金辐射更是超出常人的想象，黑洞存在的直接证据找不到，黑洞像一个鸡蛋那么大还是像一个篮球场那么大，一无所知。连光线都逃逸不出来，黑洞辐射的是什么？爱因斯坦的名字和相对论联系在一起，爱因斯坦获得1921年的诺贝尔物理学奖，他因光量子理论而获奖，而不是因为相对论，以当时的科技水平，相对论理论不好证明，太过抽象，至今就连物理专业的学生还是觉得相对不可思议。证明不了的理论属于假说，不好给奖。

霍金在回忆录里说，他从小学到大学，学习成绩中上等，但从未获得过第一，接收知识能力与创造力有相关性，但不能绝对划等号。霍金有许多预言，随着时间的推移，一一破产 。霍金喜欢与人打赌，几乎是每赌必输。泡利说：“神从来不犯错误的特点，并没有让那些地球上他自己任命的代理人继承下来。”

三 难死人的宇宙之谜

霍金去过梵蒂冈，见过教皇保罗二世，教皇对他说：“大爆炸以后的事可以研究。”霍金认为，大爆炸有个开端（奇点），在奇点之处，一切物理定律和教学公式统统失效。问大爆炸以前是什么，这样的问题毫无意义，时间是从大爆炸以后开始的，没有“以前”，宇宙不管以何种方式结束，也没有“结束以后”，问结束以后是什么，也毫无意义，没有空间，没有时间，只有哲学意义上的“无”，“无”是什么？不知道，超出了人类的思维界限。

科学家用定理和公式证明的问题，哲学家和宗教家2000年来一直在用悟性思考。

老子说：“有物混成，先天地生，吾不知其名，字之曰道”“道生一，一生二，二生三，三生万物。”“有无相生，难易相成…”道生了宇宙万物。无中生有，复归于无。这与现代物理观念高度契合。道是什么？老子没有详细解释，西方哲学家给它起了个名字——绝对精神。绝对精神生成宇宙万物。

佛教说：“即空即有，非空非有。”“凡有所相，皆是虚妄。”与现代物理异曲同工。

牛顿告诉我们，物质的本质属性是重力。重力的本质属性是加速度。扩展到宇宙天体就是万有引力。宇宙是不以人的意志为转移的现实实体。

爱因斯坦告诉我们，E=mc2，质能互换，太阳这个庞然大物再过几百亿年燃烧完它的氢以后变成能量挥发掉了，而能量可以产生物质。

量子理论和广义相对论告诉我们，宇宙的本质是时空，有了空间，有了空间弯曲，粒子便会神秘地蹦出来，而基本粒子是组成宇宙万物的基石。

当今物理有两大支柱：量子力学和相对论。霍金想把二者统一起来，没能成功。美国科学家理查德.费恩曼说：“我想我可以有把握地说，没有人理解量子力学。（1954）”爱因斯坦在量子理论发展过程中起过重要作用，但后来坚决反对量子力学，他认为宇宙是现实世界，因果论，局部性的，他说：“科学的唯一目的就在于确定事物的本质。”爱因斯坦告诉波尔：“物理学应代表时间和空间的现实性，不存在远距离的幽灵般的作用。”爱因斯坦说：“人们希望理解的是客观存在的真实世界。”爱因斯坦的名言是：上帝不玩掷骰子。

就量子理论，爱因斯坦与波尔进行了世纪大论战。

以波尔为代表的学派被称为哥本哈根学派，哥本哈根学派被奉为量子力学的正统。普通物理意义上的独立的客观现实性既不能独立于被观察现象，也不能独立于观察者。在没有观察的情况下，客观现实并不存在。一个微观物理的物体，没有本征性质，物理学的任务是要找出自然界是什么的想法是错误的，物理学所关心的是对自然界我们能够描述什么，如此而已。科学只有两个目的：扩展我们的经验范围，并将其简化成秩序。

在我们观察月亮以前，月亮不存在，这是什么话？这是量子力学原理！

“原子或基本粒子本质并不是真实的，它们构成了潜在的或可能出现的世界，而不是一个由事实构成的世界。”（海森堡） 海森堡的测不准原理已经使我们伤透了脑筋。一个粒子，不能同时测得它的速度和位置。一个足球，有许多可能的路径，根本不可能计算出能否踢进门框，球进了，意味着波函数的消失，这是薛定谔方程讲得理论。足球是宏观物体，粒子是微观世界，足球也是由粒子组成的，宏观和微观的界限在哪里？

朱时清院士说，我们生活的世界是一个虚拟世界。佛教讲“若见诸相非相,即见如来”（《金刚经》）。“见见之时，见非是见，见犹离见，见不能及。知见立知,即无明本，知见无见,斯即涅盘”（《楞严经》）。现代物理深奥难解，玄而又玄，难道非要从宗教里折射出它的哲学光芒。爱因斯坦说：“就人类推理可以达到的范围而言，没有比宗教更好的表达方式来表达我对真实世界具有合理性质的信念。”

海森堡：“对电子位置的测量才能保证一个电子具有一个位置，而对其动量的测量才能保证电子具有一个动量，在进行测量实验之前，一个电子具有明确的位置和动量，这种观念毫无意义。”这是马赫的实证主义观点，哲学上称为“操作主义”。马赫说：“科学的目的不是洞察客观存在的本质，而是去描述实验数据这一事实。每个科学概念都是要根据它的工作定义，即如何进行测量的规范来理解的。”美国科学家约翰·阿奇博尔德·惠勒说的更干脆：“任何基本的现象，只有在它成为被观察的现象时才成为真正的现象。”帕斯·库尔·约当：“我们自己产生测量的结果。”波尔认为，在做出观察和测量以前，像电子这样存在于微观物理学中的物体，并不存在于任何地方。

牛顿的世界告诉我们，不管你观察与否，太阳每天升起，地球有条不紊地转动，春天到了，鲜花照样盛开。而量子力学讲的是，在你观察以前，谈论这些事毫无意义。观察者、观察手段、观察对象，三位一体，缺一不可，因此波尔说：“不存在量子世界，只有抽象的量子力学描述。物理学的任务不是要找出自然界是怎样的，物理学家关心的是关于自然界我们能说什么。”

现代物理更是证明了人的思想（意识）决定了你想看到什么，世界是随着人的意识而改变的。

“一念转机，便同本德。”（达摩）“心能转物，即同如来”（《楞严经》）佛教又把话说到前头了。

爱因斯坦说，第一次读到普朗克的量子假说，脚底下的地板像是抽空了。有的物理学家认为，量子力学没有多少道理可讲，但与试验吻合得很好。1935年，薛定谔使用了纠缠（Verschrankkung)这一术语，从此有了量子纠缠这一心理试验。几次精准的试验证明，一个粒子一分为二，超远距离，可以超光速传递信息，我们违背了广义相对论，（广义相对论认为光是运动速度的极限），我国已发射了第一颗量子通讯卫星。如果量子通讯能实现，那将是人类科学史上的又一大进步！

探究终极存在是科学研究的目的，造福人类是副产品。因为有了量子力学和相对论这两大理论，卫星、手机、GPS、洗衣机、微波炉一系列科技产品得以问世。乔布斯、比尔盖茨成了科研副产品造就的英雄。

人类需要普朗克、爱因斯坦、波尔、海森堡、霍金、奥本海默等仰望星空的科学巨人。

四 人类思维的极限在哪里

哈勃发现星系红移现象，根据多普勒效应，科学家知道宇宙在膨胀。宇宙的直径大约是138亿光年，大到人类难以想象的地步。宇宙代表了时空极限，宇宙外没有空间，宇宙向哪里膨胀。霍金没有明确表述，只有一个“有边无界”的假说，含含糊糊。人类向一个方向一直走，在宇宙转一圈可以回到起点。以现在的技术，坐宇宙飞船到月球需要3天，到火星需要8个月，到冥王星需要80年，环宇宙旅游，需要几百万亿年，没走到头，宇宙早已不存在了，坐上30万km的光子火箭也需要138亿年。不可想象。光子火箭只是一个理论概念。光没有内禀，静止质量是零。把一粒米加速到光速也需要无穷大的能量。不要太悲观，“虫洞理论”认为，人从太阳系消失，可以顷刻在牛郎星上出现，就像电子一样，在这个轨道消失，幽灵般地出现在另一个轨道，不需要任何路径。

波恩的量子力学方程暗含了多世界构想。氢需要3个维度，氦需要6个维度，铀需要276个维度。科学家猜测，世界至少有12维，我们感知不到其存在。我们生活在三维世界里，爱因斯坦又给我们加了一个维——时间维，多维世界和分枝宇宙成了科学界的热门话题，也是科幻小说的绝佳题材。1957年，26岁的美国科学家埃弗雷特发表了一篇论文“论量子力学的基础”，提出了多世界理论，并论证了薛定谔的猫还活着，一半死猫，必有一半活猫。人从这个世界消失，必会在另一个世界出现。其他世界在哪里？也许就在我们的房间里，也许就在你我面前，但不在一个维度，我们不能感知其存在。人从这个世界消失了，会在另一维世界出现。这与佛教的生死轮回不谋而合。

时间是什么？ 这个宇宙创生初的产物是宇宙最难解的谜之一。孔子说：“逝者如斯夫，不舍昼夜。”我们能感知时间的存在，是因为热力学第二定律，熵不断增加原理。我们看到玻璃杯摔碎，但是看不到摔碎的玻璃杯还原。洗过后的扑克牌杂乱无章，洗乱的扑克牌再怎么洗也排不成有序花色。少女变成老太太，老太太不能返老还童。爱因斯坦把时间定义为空间的一个属性，令人费解。没有绝对的过去—现在—未来，三者是一条直线上的三个点。任何一个事件，不同的观察者会有不同的观察结果，视观察者所在位置及运行速度而定。我们看到某星系发来的光，有可能是几十亿年前发来的光。贞观之治对于地球人来说是历史，但对某些星球的智能生物来说是现象，李世民正励精图治，开创大唐基业，因为信息刚传到那里。霍金去世，地球人都知道了，但在某遥远的星系，霍金还未出生，亚里士多德正在给他的学生讲地心说，那里刚刚收到这些信息。《金刚经》讲：“过去心不可得，现在心不可得，未来心不可得。”不知是历史的巧合，还是佛祖在两千多年前就已经“看破红尘”。

哥东哈根派认为，一切理论都是局部理论。这比较好理解，欧几里得认为三角形内角和等于1800，而黎曼认为三角形内角和在极特殊情况下等于1800。牛顿认为，时间不变，爱因斯坦认为，时间在宏观低速情况下才可能不变。

哥东哈根解释：“需要一个观察者在宇宙以外对它进行观察，但是除了上帝之外没有这种观察者，因此宇宙只可能是各种可能状态的叠加，而不可能实际存在。没有宇宙，它只是一个幻相”，“色不异空，空不异色”，我们还研究什么？！庄子说：“人生亦有涯而无涯，已有涯随无涯殆矣，既而知之，殆而已矣。”《周易》八八六十四卦，最后一卦未济卦（ ），人类的归宿，宇宙向哪里去，没有答案。德国哲学家莱辛说：“对真理的追求比实实在在的占有欲更重要。”这大概就是科学家对未知世界拼命追求的动机。

上帝创造了宇宙万物，又按自己的形象创造了人。为什么创造，不就是让人来破解宇宙之谜，赞美造物的神奇和伟大吗？宇宙不管多么神奇，但是和谐的，有规律的，不管有多么难，多少维世界，存在之谜被破解只是时间问题。

什么是宇宙？138亿光年时空就是宇宙的全部，还是我们所理解的宇宙只是我们连名字都想像不出来的一个存在的基本粒子，弦理论的出现更增加了我们的迷茫。霍金在其讲演中也说，我们的宇宙其实在一个弦上，弦理论盛极一时，至今方兴未艾。弦理论可以解释波函数“塌缩”、隐含量、多世界、宇宙起源等诸多难题。弹棉花或弹吉他都会发出声音，声波就是粒子（波粒二象性），粒子是构成宇宙万物的原件，宇宙就是拨动琴弦弹出来的。当然这只是通俗的比喻而已。

人类能否最终破解存在之谜，理解造物的意图，连一向喜欢预测未来的霍金也不置可否。与霍金合作创立大爆炸奇点理论的罗杰·彭罗斯对此持乐观态度，人类必将主宰宇宙。从欧几里得、德谟克利特至今才两千多年，从瓦特发明蒸汽机到现在还不到五百年。再过五百年、五千年、五万年呢？人类将变成什么？最大胆的预言家也不敢放言，地球的寿命至少还有50亿年。人类的历史还长着呢。

孔子说：“朝闻道，夕死可矣”，存在之谜就是道。