柴子文：万有霍金

源济

柴子文：万有霍金 

原创 2018-03-15 柴子文 大家

他曾很骄傲自己是在伽利略诞辰300周年那一天出生，如今，他也会感到荣耀，在爱因斯坦诞辰的纪念日逝世。这一巧合的美好，刚好配得上霍金留给这个世界的贡献。

将量子论与广义相对论结合，霍金提出自己的万有理论——M理论，由此彻底更新和颠覆创世论：“自发创造是为何宇宙存在、为何我们存在，以及为何万事万物存在而非空无一物的原因，完全不需要祈求上帝指引，启动一切让宇宙运转。”

史蒂芬·威廉·霍金（Stephen William Hawking，1942年1月8日—2018年3月14日）

科学由大胆假说开始，以小心实证作为终点。但这一条科学决定论的路径发生了严重危机，原子世界的新大陆催生的量子论，却是以概率作为基础，波粒二相性、测不准定理，人们无法以某种定理解释实验过程，却依然得到准确的实验结果。究竟发生了什么？科学界一分为二。

经典物理学出身的霍金年轻时得到了证实黑洞存在的数学计算，却无法止于服膺牛顿万有引力的广义相对论，因为由广义相对论预测到的宇宙大爆炸，本身会连同所有经典算法在大爆炸那一刻失效。

梦想家霍金希望可以找到将广义相对论和量子论合二为一、从而统一自然四种作用力的万有定理。此后他转入对量子论的理论探索，除了接受其基本实验结论和理论假设，采取费曼的历史总和论以及后来的超弦论。在漫长的探索和论证之后，他将有关思考写成1988年出版《时间简史》，最后在2010年出版的《大设计》中公布了霍金万有定理。

在《大设计》中，霍金追根溯源，从古希腊对组成世界基本元素的认知一路到量子论的粒子特性，却始终坚信科学决定论仍然是科学的基本特性，他采取的立场是提出“模型依赖现实主义”（Model-dependent realism），就生动比喻，如同一幅二维的平面世界地图要呈现四维的地球实貌，只能以拼接方式完成。万有理论只能依赖不同模式中的情景做出分别解释，而承认其各自有效性。看起来是妥协，实质上是承认了自然的本来面目。

进而他接受量子论的超弦说，提出10的500次方个不同内空间都可能存在，每个都会导致不同的自然法则与不同的物理常数值，这也就意味着10的500次方平行宇宙的存在可能性。

而创世自发性的假说是霍金万有论的基础所在，潜心探索宇宙大爆炸悖论之后，最终他得出结论：

“像恒星或黑洞这样的物体无法无中生有，不过，一整个宇宙可以无中生有。因为引力会扭曲时间和空间，让时空局部稳定但整体不稳定。在整个宇宙的尺度上，物质的正能量与引力的负能量平衡，因此整个宇宙的创生并没有限制。”

我并非霍金研究者，也非物理学专业，但他却并不放弃我这样的读者，并且把科学普及作为极重要工作。对于奇妙物理和宇宙的认知需求，用平实、简洁而有趣的文字，介绍科学史、一次又一次的科学革命，以及最前沿最困难的科学命题。最新一辑BBC的节目中，霍金还带着观众一起探索人类殖民外太空的诸种可能。

普罗大众的科学启蒙，意义何在？

本体论和知识论的哲学思考，从古希腊年代开始一直与科学探索紧密相扣，科学家往往兼任着哲学家的角色。在进入现代之后，却逐步脱节、甚至分道扬镳。作为理论物理学家的霍金深知，知识的演进如何改变人类的观念和生活世界，反过来人类的观念对科学的突破又何等重要。

由三百年前地球中心说，到现在的宇宙大爆炸，人类知识和观念发生了巨大的演化，同时深刻影响人的自识、社会和文明的演化，从宗教、政体、社会结构、教育，到医学、健康、身份和日常生活。

而在广播电视网络的年代，知识的传播不能再躲在象牙塔，依赖少数精英、少数天才，这不仅是因为传播的效率，更重要是因为知识的性质已彻底改变了，科学史的发展正处于另一个轴心时代之中。

我们如今身处的科学大爆炸的年代，牛顿力学的经典科学在20世纪头三十年被彻底颠覆，从极微观世界的量子论、粒子科学，到极大尺度的广义相对论、黑洞、宇宙背景辐射、大爆炸理论等等一系列宇宙学突破，再到进化论在得到基因测序工具之后的迅猛发展，更不用说基于量子论的半导体发展的通信科技发展，计算机、互联网、量子通信、区块链、量子计算机、人工智能等等。一方面，科学家应接不暇，忙于应对技术的突破，却荒于做出思想整理的工作，这大大削弱知识普及、观念革新。

另一方面，不确定性原理、概率论已改写了真理观，重估了理性。人文、思想、艺术等领域发展远远不像科学领域蓬勃、充满了活力和希望。相反，从现代主义到后现代主义，期间立体主义、印象主义、自然主义、经验主义、实证主义等等，这些人文领域的思想范式转移，长期以来都以一种西方理性主义没落的末世心态和失败主义，去迎接一波又一波的新浪潮。这其实不利于文明的革新和演进，却给退化带来更多机会。

思想范式的转换，基于人类命运的一些基本母题：我们从何处来、到何处去？为什么我们存在、为什么宇宙是这样的？这些大哉问不可能从实验室中取得，却依赖于科学假说和实证的背书，否则只能流于空想，以致于神祕论和迷信。

因此，相对于霍金在理论物理上做出的杰出贡献，他把深奥枯涩的物理知识，写成通俗易懂又传递前沿科学难题的《时间简史》大卖1000万册，我认为是更大的贡献。他告诉我们：人类的未来，不止一种可能，而每个人犹如每颗粒子或每个平行宇宙一般，都是有份其中的，命运是自发自足、相互关联、难以预测的，但最终也掌握在每个人自己手中。

随着霍金的逝去，我们应该期待霍金的万有理论最终能被科学证实，同时，更多科学家愿意担起科学新启蒙的大任。

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