常亨成
現(xiàn)實,很難定義的一個東西,我們每天都在經(jīng)歷“它”,但我們一直不知道,它有多大,有多遠,從哪里來,要到哪里去,它為什么會存在。
什么是“現(xiàn)實”?對于很多人來說,“現(xiàn)實”就是真實存在的東西。它是由物質組成的,例如椅子、桌子、樹木、房屋、行星、動物、人等。它還包含一些抽象的概念,例如時空。所有這些“真實”事物的總和被稱為“宇宙”。
那么,產(chǎn)生于我們大腦的思想意識呢,它是“真實”的嗎?
按照唯物主義者的觀點,答案是否定的。他們認為,相對于真實的物質而言,思想意識的所有屬性都是次要、從屬的,它僅僅是我們物理大腦的構造和行為。我們人類之所以以特定的方式行事,僅僅是因為我們的大腦遵循某些物理定律——其他所有客觀存在的物質也遵守這些定律。因此,思想意識本身不比產(chǎn)生它的大腦更真實,雖然我們還沒有真正認識它(思想意識本質到底是什么東西),但它僅僅是一種由大腦活動產(chǎn)生的“附帶現(xiàn)象”,它對人的行為方式的影響沒有超出那些物理定律所描述的范圍。
一些哲學家的觀點卻恰好相反。他們認為,思想意識的體驗本身應該是第一位的。因此,構成這種體驗的“外部現(xiàn)實”應理解為從思想意識這些數(shù)據(jù)“抽象”出來的構造,是次要的。有人甚至認為,“我”的思想意識體驗是最主要的,其他人的體驗本身僅僅是從“我”的感覺數(shù)據(jù)中抽象出來的東西。
在英國牛津大學物理學家羅杰·彭羅斯看來,在任何情況下,要說服任何人相信這種“唯我論”為基礎的現(xiàn)實理論是相當困難的。此外,他發(fā)現(xiàn),我們在觀測自然界的運行中所達到的精確度,很難在任何個人的思想意識中找到其基礎。除了“唯我論”,將思想意識的體驗看成是第一位的這種觀點,他也難以接受,因為這相當于迫使他承認:“外部現(xiàn)實”僅僅是從某種形式中浮現(xiàn)出來的東西。他認為,真正的“外部現(xiàn)實”,是空間和時間在各個方向上無休止地延伸,不論是向外還是向內,都延伸到我們無法用感官直接感知的層面,需要借助于不同種類的精密儀器才能在各種尺度上對宇宙進行探索。
關于意識本身,一直以來就是一個謎。我們不知道它是如何從看似純粹的計算和客觀的物理定律(這些定律似乎支配所有客觀事物的行為)中產(chǎn)生的。在我們所知道的物理定律中(我們還不知道所有的定律),有些定律的精確程度,已經(jīng)遠遠超出我們感官的直接體驗,甚至超過人類認知范圍內所有有意識的個體計算能力的總和。
在宏觀尺度上,比如愛因斯坦的廣義相對論,它的深度和精確度,不是我們的感官能夠直接體驗的。在太陽系的運轉方面,牛頓的引力理論已經(jīng)相當精確,但愛因斯坦不僅對該理論進行了修正(愛因斯坦的理論在引力場變大的情況下更加適用),而且還預測出全新的結果(例如黑洞、引力透鏡和引力波等)。它的理論預測和實際觀測結果驚人的一致。例如,自20世紀70年代以來,天文學家就一直在監(jiān)視一個被稱為PSR 1913+16脈沖雙星的軌道。通過觀測得到的數(shù)據(jù)不僅證實了引力波的存在,而且從太空接收到的信號,與愛因斯坦理論所預測的完全吻合,其精確程度更是達到了小數(shù)點后的14位。而直到2015年,LIGO(激光干涉引力波天文臺)才首次直接探測到引力波。
在微觀尺度上,目前也已有許多非常精確的觀測結果證實了量子理論的準確性,以及量子理論對相對論場的合理闡釋——這為我們提供了量子電動力學(粒子物理學標準模型的基礎之一)。例如,電子的磁矩已經(jīng)精確地測量到小數(shù)點后12位,且觀察到的數(shù)字與量子電動力學理論預測完全吻合。
需要指出的是,以上這些相當精確的物理理論,都建立在異常復雜的數(shù)學之上。以引力為例,17世紀,牛頓初次提出他的理論,那時他只是用簡單的數(shù)字進行闡述。后來人們發(fā)現(xiàn),將微分幾何學引入該理論后,它的精確度一下子就提高了,比最初提出它時高出數(shù)萬倍。20世紀,愛因斯坦增加了微分幾何學的復雜性,它的精確度獲得空前提高,達到最初的1000萬倍。
由此可見,理論精度的提高并不是因為引入了新的理論,而僅僅是理解了大量新的數(shù)據(jù)資料。只有當理論產(chǎn)生了之后,我們才能看到它的精確度,這揭示了物質的行為方式在最深層次上與數(shù)學體系是一致的。
如果數(shù)學確實存在于客觀存在的事物中,那么我們所看到的關于我們自己的“現(xiàn)實”究竟是什么實體?
比如,我們坐的椅子實際上是由什么組成的?顯然,它是用木頭制成的。那么,木頭又是由什么制成的呢?可以說,是由曾經(jīng)是活細胞的纖維。那這些纖維呢?是由單個原子。原子呢?原子是由原子核和核外電子。原子核呢?由質子和中子構成,并由強大的核力粘合在一起。這些原子核由電子環(huán)繞,而電子被相當弱的電磁力所束縛。再往下繼續(xù)講,質子和中子被認為是由夸克組成的,并由被稱為膠子的實體結合在一起。
那么,到底什么是電子、夸克等?到此階段,我們就只能參考描述它們的數(shù)學方程了(因為我們的感官已經(jīng)對它們無能為力了)。對于電子和夸克來說,它們就是狄拉克方程所描述的那樣??淇伺c電子的區(qū)別在于它們的質量不同,并且夸克沉迷于電子所看不見的相互作用(即“強相互作用”)。那么,膠子是什么?它是傳遞強相互作用力的“量規(guī)”粒子,這又是一個只能借助數(shù)學方式的描述來理解的概念。
如果我們認為,一個電子僅是一個數(shù)學方程式的解的實體,那么,我們如何區(qū)分該電子與其他電子?在這里,量子力學的基本原理可以為我們解釋。量子理論認為,所有電子都是無法區(qū)分的:我們不能說“這個電子”、“那個電子”,而只能談論由電子所組成的整個系統(tǒng)——例如,這個系統(tǒng)是由幾個電子組成的。同樣,夸克、膠子,還有一些其他特定種類的粒子,都是這樣,是不能區(qū)分的。從這點看,量子現(xiàn)實是奇怪的。
確實,量子現(xiàn)實在許多方面都很奇怪。單個量子粒子可以同時位于幾個不同的位置,可以散布在某個區(qū)域中,也可以像波一樣擺動(粒子具有波粒二象性)。的確,量子理論似乎在告訴我們,我們要相信的“現(xiàn)實”與我們習慣的相去甚遠,以至于許多量子理論家會告訴我們,在考慮粒子尺度的現(xiàn)象時不要帶有“現(xiàn)實”這個概念。他們還告訴我們,量子行為控制著所有現(xiàn)象,甚至由量子成分建造的大型物體本身也要遵循同樣的量子規(guī)則——例如,你眼前的大樓歸根結底是由看不到、摸不著的粒子構成的。這讓人難以接受。
量子非實相從何而來,而我們實際體驗的物質實相又從何而來?對于這些問題,當今的量子理論沒有給出令人滿意的回答。也許會有人認為:當今的量子理論并不完全正確。
但是,不得不說,截至目前,尚無公認的觀測數(shù)據(jù)可以用來反對量子力學——現(xiàn)在所有談及的對它的修正都只是推測性的。此外,即使是涉及到時空彎曲概念的廣義相對論,它本身也偏離了我們習慣的“現(xiàn)實”概念。所以,無論我們是在量子尺度上看,還是穿越時空從廣義相對論的層面上看,椅子、桌子和其他物質的現(xiàn)實性似乎都將消失,取而代之的是存在于數(shù)學世界中的更深層次的現(xiàn)實。
那么,數(shù)學實體又從何而來呢?有一種看法是:它可能存在于它們自己的世界——柏拉圖式的數(shù)學世界。這種看法受到許多數(shù)學家的歡迎。因為這樣一來,數(shù)學家所尋求的真理,在明確的意義上已經(jīng)“存在”了——數(shù)學家的工作是發(fā)現(xiàn)真理,而不是去發(fā)明。
對數(shù)學柏拉圖主義者來說,在柏拉圖世界中尋找客觀現(xiàn)實的最終歸宿并不荒謬。但對其他許多哲學家來說,這是不可接受的。他們認為,數(shù)學只是理想化的意識概念,如果把數(shù)學看成是最終由我們的思想所產(chǎn)生的,那么我們就會陷入一種循環(huán):我們的思想意識(數(shù)學)產(chǎn)生于我們客觀存在的大腦,而那些物理定律(包括大腦構造)是建立在數(shù)學基礎之上的,而數(shù)學需要我們的大腦來支持它的存在。
羅杰·彭羅斯認為,總共存在三種不同的現(xiàn)實,分別是客觀的、意識的和(柏拉圖式)數(shù)學的,并且到目前為止,它們之間的關系是不容易解釋的。例如,我們還沒有正確理解,為什么客觀世界能夠如此精確地反映在柏拉圖式的數(shù)學世界中;也沒有充分理解,當物質(例如存在于健康的人大腦中的物質)以某種方式被組織起來時,意識如何產(chǎn)生;也并不能真正理解,當意識被引導去理解數(shù)學問題時,它是如何能夠預言數(shù)學真理的。
至于“客觀現(xiàn)實”的本質到底是什么?彭羅斯并沒有給出明確的答案。但他認為,我們應該先承認并接受柏拉圖數(shù)學世界是永恒存在的,并承認我們可以通過心理活動(大腦)來訪問它。只有這樣,我們才能處理好“客觀現(xiàn)實”與其他兩個現(xiàn)實——意識的和數(shù)學的之間的聯(lián)系,才能有助于正確地解決“現(xiàn)實”這個問題。