From: nautil.us By: Amanda Gefter
萬(wàn)物是如何從無中生有的？當(dāng)威廉·詹姆斯思考這個(gè)惱人的基本問題時(shí)，意識(shí)到要回答它就等于在否定答案本身，于是他做出了如下的結(jié)論：“關(guān)于存在的問題，是所有哲學(xué)思想中最為黑暗的問題。在虛無和存在之間，沒有邏輯的橋梁。”
在科學(xué)的世界里，起因和現(xiàn)象是解釋的基礎(chǔ)。但如果虛無真的什么也沒有，它也就沒有起因。這并非由于我們無法找到正確的解釋，只是這個(gè)解釋本身在虛無面前顯得不堪一擊罷了。
這種失敗不偏不倚地?fù)糁辛宋覀兊耐袋c(diǎn)。敘事是人類的一大特征。我們的基本常識(shí)都是從故事中聽來的，而世界的起源問題則是眾多故事中最為終極的一個(gè)，它比英雄的光輝經(jīng)歷或者男男女女的羅曼史更加根本，它是原初的敘事。然而，它也是一個(gè)否定故事的故事，是一種自我毀滅和自相矛盾相互交織的敘事。
怎么不是呢？這個(gè)問題的關(guān)鍵詞是虛無，而這個(gè)詞本身的存在就是一個(gè)悖論。它是一個(gè)名詞，代表某種事物，但從意義上說又什么都沒有。當(dāng)我們想象或說出它的時(shí)候，它的虛空就沾上了含義的印記，被我們破壞了。于是人們就會(huì)想，這究竟是虛無的問題還是我們的問題？這究竟是關(guān)乎宇宙還是關(guān)乎語(yǔ)言？是有關(guān)存在還是有關(guān)心理？它是一個(gè)物理悖論還是一個(gè)思想悖論？
無論如何，有一件事情是需要銘記的：悖論的解決方法要在問題里尋，而非在答案中找。在某處一定有一個(gè)疏忽，一個(gè)有瑕疵的假設(shè)，或者一個(gè)錯(cuò)誤的含義。在”萬(wàn)物是如何從無中生有的？”這樣一個(gè)簡(jiǎn)潔的問題中，可以隱藏錯(cuò)誤的地方并不多。也許正因?yàn)槿绱?，我們才一而再、再而三地回到披上更新更好偽裝的老觀念，將科學(xué)軌跡演奏成賦格曲或主題的變奏。每經(jīng)過一次變化，我們都試圖在詹姆斯難以捉摸的橋梁上鋪下又一塊墊腳石。
如果你從虛無中什么也得不到，那就試著讓虛無不那么空洞，這是最為古老的一塊墊腳石。古希臘人認(rèn)為空間是被叫做充滿或者以太的物質(zhì)填充的。亞里士多德認(rèn)為以太是世界上第五種恒定的元素，它的穩(wěn)定性比泥土、空氣、火和水還要更加完美和神圣。而真正的虛空卻不同于亞里士多德的理論，在他的理解中，人的身體在死后會(huì)根據(jù)自然界中確定的位置升入天堂或者墮下地獄。然而，虛空可能是完美對(duì)稱的，從任何角度觀察虛空都是一樣，它使“上”、“下”這樣的絕對(duì)空間方向變得毫無意義。亞里士多德指出，以太可以作為宇宙中的指南針，在這個(gè)終極的參考坐標(biāo)系中，所有的運(yùn)動(dòng)都是可測(cè)量的。對(duì)于那些憎恨真空的人來說，以太的存在正好將真空驅(qū)除地一點(diǎn)不剩。
古代的以太概念在上千年時(shí)間里不曾發(fā)生過變化，直到19世紀(jì)末被物理學(xué)家們重新解釋，這其中包括了麥克斯韋，他發(fā)現(xiàn)光是一種電磁波，并且以特定的速度傳播。問題是，波動(dòng)是什么，速度的參照物又是什么？以太似乎是一個(gè)唾手可得的答案，它不僅為光的傳播提供了介質(zhì)，還像亞里士多德當(dāng)初所設(shè)想的那樣，提供了一個(gè)參考坐標(biāo)系，讓宇宙萬(wàn)物的變化都可測(cè)量。不過，當(dāng)阿爾伯特·麥克遜和愛德華·莫雷在1887年準(zhǔn)備測(cè)量由地球轉(zhuǎn)動(dòng)引起的“以太風(fēng)”時(shí)，他們卻空手而歸。最終，是愛因斯坦的相對(duì)論為以太這個(gè)概念徹底地畫上了句號(hào)。
（譯者注：作者把量子理論比作腐肉中出現(xiàn)的蛆蟲，詳見“自然發(fā)生說”相關(guān)內(nèi)容）
幾十年來，我們都將以太視為一種歷史的怪誕和倒退。但它的生命力卻遠(yuǎn)超我們的想象。如今，我們可以使用新的形式來一窺究竟，那就是希格斯場(chǎng)，它布滿真空，它的場(chǎng)量子化激發(fā)就是現(xiàn)在著名的希格斯玻色子。希格斯場(chǎng)是一種標(biāo)量場(chǎng)，而且是同類場(chǎng)中唯一被實(shí)驗(yàn)證明的。這意味著它在空間中每一點(diǎn)的狀態(tài)都只有一個(gè)量(在描述光的場(chǎng)中，每一點(diǎn)存在大小和方向兩個(gè)量)。這一點(diǎn)十分重要，因?yàn)檫@意味著，不論觀察者是靜止還是加速狀態(tài)，這個(gè)場(chǎng)對(duì)觀察者來說都是一樣的。
另外，它的量子自旋為零，這保證了從任何角度觀察的一致性。自旋是使粒子回到初始狀態(tài)所需要旋轉(zhuǎn)的量度。對(duì)于那些傳遞力的粒子，比如光子和膠子，它們的自旋為整數(shù)，把它們旋轉(zhuǎn)360度后會(huì)看起來一樣。而像電子和夸克這樣的物質(zhì)粒子，自旋是半整數(shù)，因此需要將其旋轉(zhuǎn)兩次，即720度，才能看起來一樣。但希格斯粒子的自旋為零。無論你怎樣轉(zhuǎn)動(dòng)它都是一樣。就好象真空一樣。對(duì)稱即是隱形。
亞里士多德的直覺在現(xiàn)代有了進(jìn)一步的發(fā)展，物理學(xué)家們將虛空視為對(duì)稱的終極狀態(tài)，這種均勻是如此無情，因?yàn)樗懦瞬町惖拇嬖?，從而使我們無法對(duì)事物進(jìn)行定義。然而，當(dāng)物理學(xué)家將宇宙的電影膠片倒轉(zhuǎn)，把目光投向歷史的深淵時(shí)，他們看到現(xiàn)實(shí)的不同碎片重新聚合起來，形成一個(gè)無限擴(kuò)張的對(duì)稱體，它既是宇宙之源，又是虛空。
希格斯粒子之所以享譽(yù)世界，是由于它賦予了基本粒子以質(zhì)量，但這一點(diǎn)掩蓋了它真正的意義。畢竟賦予基本粒子以質(zhì)量這件事并不難，只要將粒子的速度降至光速以下——瞧，質(zhì)量就有了。問題的難點(diǎn)是，在賦予質(zhì)量的過程中不破壞原始的對(duì)稱性。而希格斯場(chǎng)則完成了這個(gè)壯舉，即使在它的最低能量態(tài)，其能量仍然非零。希格斯場(chǎng)的真空期望值是246GeV，由于它在每一點(diǎn)都保持一致，所以我們很難注意到它。只有標(biāo)量場(chǎng)才可以做到如此的掩人耳目和全身而退。但基本粒子卻能發(fā)現(xiàn)它。每當(dāng)有粒子的質(zhì)量對(duì)宇宙的對(duì)稱性進(jìn)行了破壞，希格斯粒子就會(huì)出現(xiàn)，用真空填補(bǔ)遭到破壞的地方。希格斯粒子總是在背后默默耕耘，保證宇宙的對(duì)稱性能夠金身不破。所以，即便利昂·萊德曼最初曾把它罵做“該死的粒子” （出版商肯定不會(huì)答應(yīng)），人們也應(yīng)該可以理解（如果真的不能諒解）媒體給它冠以“上帝粒子”這樣帶有宗教色彩稱號(hào)的用意吧。
所有這些都表明，希格斯場(chǎng)比其它概念更加接近虛空的本質(zhì)，比如麥克斯韋的以太。在空白處上色這方面，它確實(shí)是我們迄今為止最為先進(jìn)的畫筆。希格斯粒子擁有的非凡對(duì)稱性使其成為了虛空的偽裝，但它自身卻并不是虛空的。它具有一定的結(jié)構(gòu)，且能與其它粒子相互作用。它那246GeV的來源仍然是未解之謎。通過希格斯粒子，我們能夠向虛空的邊界邁進(jìn)，但卻無法跨越。
如果讓虛空變得不那么虛空也無法回答文章開頭的那個(gè)問題，也許我們應(yīng)該讓起因變得不那么像起因。關(guān)于這一點(diǎn)，同樣也有一段歷史。在亞里士多德的時(shí)代，腐肉中突然出現(xiàn)的蛆蟲導(dǎo)致了自然發(fā)生說的流行，人們相信從稀薄的空氣中可以長(zhǎng)出生命。虛空和存在之間的界線被拿來與生和死、精神和物質(zhì)、神和人之間的界線進(jìn)行類比。而這又反過來承載了宗教和信仰的全部，并為我們那充滿矛盾的問題提供了一個(gè)全面的答案。我們?cè)趦汕Ф嗄觊g對(duì)此深信不疑，直到1864年微生物學(xué)家路易斯·巴斯德揭示了其中的道理。所謂“Omne vivum ex vivo ”，即生命來源于生命。于是在隨后的幾十年間，歷史上又多了一個(gè)奇談怪論——自然發(fā)生說。如今，它披著量子漲落的羊皮，就像以太那樣，再一次回到人們的視野中來。
不確定性使量子漲落成為了沒有起因的現(xiàn)象，它是信號(hào)中的噪聲，是一種原始的靜態(tài)，它具有本質(zhì)上的隨機(jī)性。量子力學(xué)的規(guī)則允許，事實(shí)上是要求，能量（以及質(zhì)量，根據(jù)公式E=mc^2）從無中來。對(duì)，就是無中生有，至少看起來就是這樣。
海森伯格的不確定性原理是量子理論的自然之源。根據(jù)這個(gè)理論，某些成對(duì)的物理特性是由一種基本的不確定性捆綁在一起的，例如位置和動(dòng)量、能量和時(shí)間，因此當(dāng)我們?cè)较氪_定其中一個(gè)的時(shí)候，另一個(gè)就會(huì)變得越模糊。它們被統(tǒng)稱為共軛對(duì)，它們的存在排除了虛空的存在。當(dāng)對(duì)一個(gè)空間位置進(jìn)行追蹤的時(shí)候，其動(dòng)量將隨之產(chǎn)生巨大的波動(dòng)，用來抵消由追蹤帶來的影響；如果要確定更加精確更加細(xì)微的時(shí)間，能量的變化就會(huì)大的難以捉摸。哪怕是在眨眼的瞬間，整個(gè)宇宙也能轟轟烈烈地上演一出從誕生到消亡的劇目。只要觀察距離足夠近，你就會(huì)發(fā)現(xiàn)我們的世界，還有這平靜有序的現(xiàn)實(shí)，其實(shí)充滿了混亂和隨機(jī)。
只有這些共軛對(duì)本身不是隨機(jī)的：它們成對(duì)出現(xiàn)，觀察者無法同時(shí)對(duì)它們進(jìn)行測(cè)量。撇開有關(guān)量子漲落的典型描述不談，世界的“另一邊”可不是什么預(yù)先存在的現(xiàn)實(shí)。實(shí)驗(yàn)已多次證明，它可不是存在在那里，而是在等待著什么，沒有一絲一毫的不耐煩。量子漲落不是關(guān)于存在的描述，它是關(guān)于條件的描述。它們并不反映是什么，而是在觀察者選擇進(jìn)行某種測(cè)量時(shí)，反映出可能發(fā)生什么。似乎觀察者的測(cè)量決定了事物的存在。本體論概括了認(rèn)識(shí)論。自然的不確定性就是觀察的不確定性。
要給一個(gè)物理系統(tǒng)的所有特征都賦予定值是不可能的，所以當(dāng)觀察者進(jìn)行測(cè)量時(shí)，其結(jié)果將是完全隨機(jī)的。在量子效應(yīng)的微觀尺度上，糾纏會(huì)對(duì)因果鏈產(chǎn)生重大影響。量子力學(xué)的創(chuàng)始人波爾說，“量子力學(xué)和因果論是無法相容的。”而愛因斯坦卻有句名言，“上帝不擲骰子?！辈枌?duì)這句話的回應(yīng)是，“愛因斯坦，不要告訴上帝該做什么?！?/p>
也許抱持因果論的我們才是始作俑者。進(jìn)化已經(jīng)將我們訓(xùn)練成因果模式的腦殘粉。對(duì)于我們那些徜徉在非洲熱帶草原的祖先來說，從現(xiàn)象中揣摩出原因的本領(lǐng)是區(qū)分生與死的重要因素。比如：她吃了那個(gè)色彩斑斕的蘑菇，然后就病了；老虎在猛沖之前會(huì)先蹲下。口口相傳的經(jīng)驗(yàn)就是生存的保障。不過，自然選擇對(duì)量子物理毫無用處，我們?cè)趺茨茴A(yù)知未來呢？盡管如此，它還是具有一定的意義。因果關(guān)系是一種近似的處理方法。而我們跌跌撞撞的思想則對(duì)故事充滿渴望。
難道就這樣了嗎？對(duì)于為什么有存在的問題，答案就是沒有為什么，難道存在就是隨機(jī)的量子漲落？如果真是這樣，那我們就可以把尋求解釋這件事拋諸腦后，直接用量子越遷跨越詹姆斯的那座橋。萬(wàn)物是如何從無到有的？沒有原因。不幸的是，這個(gè)把戲也就這點(diǎn)能耐而已了。宇宙論者篤信量子力學(xué)能夠自主地產(chǎn)生宇宙，而上述內(nèi)容卻僅僅是在推卸責(zé)任。那些法則從何而來？請(qǐng)記住，我們要解釋的是事物如何從無到有，而不是事物如何從先前存在的物理法則中演變而來。把因果關(guān)系從公式中去掉還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。因?yàn)殂Ｕ撨€在。
時(shí)間是這個(gè)故事的主角，它是變化的承載者。悖論的答案會(huì)否定時(shí)間的存在嗎？如果真如愛因斯坦說的那樣，時(shí)間只是一個(gè)頑固的幻象，那么我們就可以立刻拋棄一些東西了，拋棄掉從自然法則中誕生的因果論，拋棄掉那些自然法則從何而來的問題。它們沒有所謂的起源，因?yàn)檠莼揪筒淮嬖?。相關(guān)的敘事也變得毫無意義。沒有什么故事，也談不上什么橋。
在人類早期的神話傳說中，就已經(jīng)出現(xiàn)了永恒宇宙（或者由永恒輪回說而來的循環(huán)宇宙）概念的身影，比如非洲班圖人的神話、澳大利亞土著的“夢(mèng)幻時(shí)光”、阿那克西曼德的宇宙學(xué)和印度的《往事書》。從這些神話傳說中，我們可以看出永恒的吸引力是如此強(qiáng)大，虛空則根本不是它的對(duì)手。
到了現(xiàn)代，這個(gè)古老的概念又以穩(wěn)態(tài)理論的面目重回人間，這個(gè)理論由詹姆斯·杰恩斯于20世紀(jì)20年代創(chuàng)立，后來弗雷德·霍伊爾等人于20世紀(jì)40年代將理論進(jìn)行了優(yōu)化并逐漸讓世人所熟知。他們認(rèn)為，宇宙正在膨脹，新的物質(zhì)不斷生成并填補(bǔ)空缺，因此從凈值上看，宇宙從未發(fā)生過變化。這個(gè)理論最終被證明是錯(cuò)誤的。大爆炸理論代替了它，而所謂永恒也被縮減至僅僅138億年。
然而在20世紀(jì)60年代，永恒宇宙的概念又以一種奇怪的形式浮出水面——公式H(x)|Ψ> = 0。根據(jù)愛因斯坦的廣義相對(duì)論，物理學(xué)家約翰·惠勒和布萊斯·德維特嘗試將量子力學(xué)的不同法則運(yùn)用于宇宙這個(gè)整體之上，他們共同創(chuàng)造了這個(gè)公式，因此它又被稱為惠勒-德維特公式，雖然德維特更喜歡把它叫做“該死的公式”（這和該死的粒子無關(guān)）。這里面值得注意的是公式中等號(hào)右邊的0。系統(tǒng)的總體能量等于0。時(shí)間沒有演進(jìn)。什么都沒有發(fā)生。最終，問題會(huì)歸結(jié)到愛因斯坦的四維宇宙時(shí)空，這是一個(gè)空間和時(shí)間的結(jié)合體。同時(shí)，量子力學(xué)要求物理系統(tǒng)的波函數(shù)隨時(shí)間演變。但時(shí)空如何能在對(duì)的時(shí)刻進(jìn)行演化呢？這是一個(gè)惱人的兩難問題——如果用量子力學(xué)對(duì)宇宙進(jìn)行描述，那它將處于凍結(jié)的狀態(tài)?；堇?德維特公式是一個(gè)倒轉(zhuǎn)的穩(wěn)態(tài)宇宙學(xué)。根據(jù)這個(gè)公式，我們將會(huì)發(fā)現(xiàn)自己處于一個(gè)并不存在的宇宙之中，而不是一個(gè)永恒的宇宙。
就其本身而言，惠勒-德維特公式優(yōu)雅地解決我們的問題。萬(wàn)物如何從無中生有？從未有過。當(dāng)然，對(duì)于身在此山中的我們來說，這實(shí)在是一個(gè)令人費(fèi)解的答案。
這就是問題的關(guān)鍵。在量子力學(xué)中，如果觀察者不進(jìn)行任何測(cè)量，什么也不會(huì)發(fā)生（觀察者可以是人，也可以是粒子的其它任何形態(tài)）。當(dāng)把宇宙作為一個(gè)整體來看時(shí)，觀察者是不存在。因?yàn)闆]有人能站在宇宙之外。作為整體的宇宙將被困在一個(gè)永恒的瞬間。只不過在宇宙內(nèi)部看起來情況會(huì)有所不同。
在宇宙內(nèi)部，觀察者無法對(duì)宇宙進(jìn)行測(cè)量，而由于觀察者也無法觀察自己，基于這一簡(jiǎn)單但也深刻的事實(shí)，他必須把現(xiàn)實(shí)分為觀察者和被觀察者兩個(gè)部分。正如物理學(xué)家拉斐爾·布索所說，“顯然，在自由度的數(shù)量方面，測(cè)量?jī)x器必須至少與被觀察系統(tǒng)的量子態(tài)保持一致?！笨茖W(xué)哲學(xué)家托馬斯·布魯爾曾引用哥德爾的話來強(qiáng)調(diào)這一點(diǎn)：“身處系統(tǒng)中的觀察者無法獲取或存儲(chǔ)足夠的信息來區(qū)分系統(tǒng)的所有狀態(tài)。”
作為觀察者，我們將永遠(yuǎn)被困在謎題之中，我們能夠看見的只是其中的很小一部分。而這也許就是我們的救贖之門。當(dāng)宇宙被分為兩個(gè)部分，等號(hào)右邊的零會(huì)獲得一個(gè)新的值。于是事物開始變化，物理現(xiàn)象開始發(fā)生，時(shí)間開始流動(dòng)。你甚至?xí)f，宇宙誕生了。
如果這聽起來像是反向因果論（就是未來的事件影響過去的事件），那就對(duì)了。這種奇怪的反向時(shí)間就是量子理論的要求?；堇沼盟难舆t選擇實(shí)驗(yàn)對(duì)這一點(diǎn)進(jìn)行了強(qiáng)調(diào)，這個(gè)實(shí)驗(yàn)最早只是他的一個(gè)思想實(shí)驗(yàn)，后來在實(shí)驗(yàn)室里得到了證實(shí)。在延遲選擇實(shí)驗(yàn)中，觀察者目前的測(cè)量行為決定了粒子在過去的行為，這里說的“過去”可以回溯上百萬(wàn)年，甚至138億年。所以，因果鏈?zhǔn)鞘孜蚕嘟拥模材匪沟臉蚱鋵?shí)就是一個(gè)循環(huán)。
那么，存在是否可能就是虛無從宇宙內(nèi)部觀察到的樣子呢？如果真是這樣，我們對(duì)虛無的不安感也許有某種深刻的含義：這是我們?nèi)祟愄煨灾袑?duì)虛無的反沖，也許我們?nèi)祟愑邢薜囊暯菍?huì)是最終解決悖論問題的關(guān)鍵。
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