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【老节目】科学绝地:被禁锢的人类

知识就是力量,欢迎回到2049.

在小说《三体》中,刘慈欣通过他非凡的想象力,为我们描绘了这样一个可怕的世界,那就是三体人通过所谓的“质子计划”,在微观层面封锁了人类对世界本质的认知,并进一步的,从根本上限制了人类文明的发展。

拟人化的智子

当然了作为小说的桥段,我们对其真实性抱有极大的怀疑。首先我们目前还无法验证外星高级文明存在与否。其次如果他们真的存在的话,又为什么不将我们封锁的更深呢?为什么还让我们掌握足以毁灭星球的原子能呢?即便这一能力对外星文明来说是不值一提的,但面对殊死一搏的人类,外星人真的可以保证自己全身而退吗?再者,它们为什么不选择毁灭而是封锁呢?当然了,今天讨论这一问题并没有任何意义,也无边无际,因为外星文明很有可能处于我们难以理解甚至无法理解的高度,而如果这样的文明真要对地球下手的话,我们恐怕也是毫无办法,只能期待复仇者联盟与X战警站出来拯救人类了。

所以讨论这样的话题是没有意义的,而我们今天题目中所谓的“科学绝地:被禁锢的人类”,自然也不是提出某些外星人实施封锁的阴谋论。

事实上,自从人类开始诉诸智慧与理性认识这个世界后,人类才得以从文明的洪荒一路走来。特别是伴随着现代科学的兴起,我们才终于知道,恒星是如何诞生又是如何消亡的,40亿年前的月光是怎样一番模样,各个生物种群之间有着怎样的关联。同样是拜科学所赐,我们现在能够控制并操纵原子,能够记录神经元的活动,还可以测算宇宙的年龄,并推演宇宙在未来的可能的演化方向。总之科学带给了我们很多很多,舒适的生活、便捷的沟通、光明的城市,还有那对未来的期许。所有这些都是人类通过几个世纪孜孜不倦的观察、实验和思考才取得的成果。科学知识既五花八门又精确入微,而每一代科学工作者们都在前人聪明才智的基础上获得新的成果,使人类文明不断得到前行,正所谓站在巨人的肩膀上。如此看来,科学的发展必将势如破竹、滚滚向前,我们也都在期待着,科学可以再一次经历像是牛顿力学创立,以及相对论和量子论创立,这样的认知奇点的到来,并引领科技新一轮的大爆发。

仰望星空的古猿

工业革命带人类走进现代生活

现代化的都市

物理学革命

但是当时间转入21世纪后,我们却发现科学的进步并非一帆风顺,它远没有我们想象的那么乐观,虽然科学技术仍在突飞猛进,我们的生活也时刻在发生着翻天覆地的变化,但不得不承认的是,人类目前的科技成果,很大程度上得益于60,70年前,甚至是100年前的科学成就。而面对迟迟不到来的科技奇点,很多人也逐渐悲观起来,认为人类走入了大停滞时代。而这一停滞并非由于什么外星人,或是其他不可论证的原因造成的。而恰恰是在宇宙的根本束缚下,人类以及科学自身走入了极限。

第五届索尔维会议

曾经我们以为大千世界的复杂曲折已经被我们穷尽了,但随着对客观世界认识的不断深入,我们渐渐发现,还有太多的待解谜团,而其中那些最让人伤脑筋的难题,已经困扰了科学家几个世纪。也许我们真的踏入了意识的边塞,再也没有突破的可能了。那么这些问题都是什么呢?我们又有没有攻克这些难题的可能呢?如果攻克不了,我们又该怎么办?探索这些终极问题,对人类文明来说又有什么意义呢?今天我们就通过10个极限问题,发出灵魂深处的拷问。好,现在开始。

第一个问题我们在前几天的“物理学的尽头”中已经说过,那就是“为什么是有而不是无”呢?可以说,对世间万物进行解释,弄清楚为什么是这样而不是那样,是科学家们面对大千世界时的永恒追求。而这一追求无非就是这样一种路径,那就是追求真理,然后寻求使之成为真理的真理,然后层层推进,直到推理所能达到的极限。而这一极限便是莱布尼茨于18世纪初所提出的终极疑问:为什么是有而不是无?当然了,哲学家和神学家对此各有不同的答案。但科学要迈过这道坎却并不容易,尽管科学试图从本质上说明包含一切存在的宇宙自身为什么会存在,但问题的根源就在于,科学对宇宙严格意义上的起源仍是一无所知。这是因为,构建完整的科学体系需要一个“已有”,也就是一个明确无误的起点。但事实上,即便以目前最为精确的方式对宇宙演变做出预测的大爆炸模型,却由于在温度、密度、时空曲率趋向无穷时,无法对宇宙诞生后10的-44次方秒内所发生的事情加以描述。而对于绝对零点的解释,目前人类的物理理论更是无法企及。

莱布尼茨

当然了,一些仍处于纯思辨阶段的物理理论,对“前大爆炸时期”进行了大胆的设想,但实话实说,这些思想也只不过是从时间上,延后了宇宙如何从零开始诞生的问题。比如弦理论就认为,在大爆炸之前,其实也是一个宇宙,只不过当时宇宙所遵循的演化过程,同大爆炸之后我们所知的宇宙进程完全相反。说白了,弦理论依然没有给出明确的答案,因为它无法解释宇宙之前的宇宙是从何而来的,我们的宇宙只不过是上一个宇宙的倒叙,而这一思想,其实早在古希腊时期,亚里士多德就已经提出过了。

膜宇宙理论

那么我们可不可以换一个角度来思考问题呢?那就是不去探究宇宙的起源,而仅仅思考宇宙为什么是有而不是无呢?在这方面,现今的物理学似乎更游刃有余一点。这是因为,我们毕竟在宇宙中观察到了物质的存在,而且宇宙中的物质是不计其数的,足够我们进行缜密的研究。现在关于物质的起源,公认的说法认为,在宇宙大爆炸的极端高温条件之下,物质和反物质同时产生,当二者接触时,就会成对湮灭,并释放出光子。但是不知何种原因,物质比反物质多出了那么一点点。现在天体物理学家们通过观察和推论认为,每10亿个物质粒子中,会有1个在与反物质的决斗中幸存了下来。十亿分之一虽然看起来微不足道,但却已经是粒子物理标准模型预测结果的10亿倍,可见,粒子物理标准模型认为物质与反物质之间的不对称性极为微弱。如果基于这一理论的话,那么宇宙应该是一片虚无,只存在极少的物质,既没有行星,更没有星系,只有物质与反物质同归于尽所产生的光子。既然观察结果显示实际情况远非如此,那么物质为何就会比反物质多出这么多呢?

反物质湮灭

多彩宇宙

要想探究这一问题的答案,物理学家们求助于粒子加速器,希望在其中模拟出粒子与反粒子的不对等。但是模拟结果却并没有什么帮助,人们仍然无法对此作出解答。那么如果在宇宙诞生之初,物质与反物质的关系,其实同粒子物理标准模型预言是一样的话,有没有这种可能呢?有,完全有可能。但这就表明,一定有一些反物质没有同物质一起湮灭,才使得物质的数量得以构成如今的宇宙,那么这些反物质现在又去了哪里呢?它们是不是聚集在宇宙的某个角落中,在人类能够观察到的范围之外,甚至隐身于“反宇宙”之中呢?这些悬而未决的问题,都还有待于科学家们的进一步探索。比如一种观点就认为,反物质由于受到反引力的支配,而侥幸逃脱了与物质团“相煎太急”的命运。那么反引力到底存不存在呢?为了验证这一假说,欧洲粒子物理实验室直接进行了反氢原子引力作用的相关实验,但可惜的是都无疾而终。而时至今日,也没有人能够提出一种能够发现反引力效应的切实可行的办法。如果未来有一天,反引力可以被发现的话,那么科学家或许可以解释“无”中如何生出“有”来。不过目前来看,即便如此,问题还是没有结束的。而要想更进一步地解释为什么是“有”而不是“无”,在物理学上仍然是相当困难的,就像我们在“物理学尽头”那期中说到的那样,两个诡异的调整值,希格斯场的强度以及暗能量的强度,为何会取这样恰到好处的数值,我们可能永远无法解释清楚了,因为我们也许就生活在多元宇宙中一个恰当的地方,仅此而已,没有理由。而就算这个也可以解释,恐怕还会有更深层次的问题在等待着我们。总之就是,一张巨大的,人类意识无法逾越的宇宙之网,禁锢了人类对其本质的认知。

好了说实话,第一个问题我们不能深想,实在是抓狂且容易让人越陷越深,终于无法自拔。我们还是来讨论一些稍微简单的,抑或者说直观看起来虽困难,但却有的一搏的问题。科学面临的第二个难以跨越的问题就是“生命是如何出现的”。这或许是众多未解之谜中最触动我们神经的一个。自古以来,有关生命起源的问题就一直萦绕在我们心头。所以,世界上所有文明都有各自版本的“创世纪”,它们都将地球上生命的出现,归功于能够赋予物质活力的神话力量或是神圣气息。自神创论之后,两种大相径庭的科学观点在很长一段时期内,肩负起了探寻生命起源的任务,这就是生机论和自然发生说。生机论认为,生物体内存在一种被称为“活力”的神秘力量,从而把生物与非生物区分开来。而自然发生说则认为,生物可以从他们所在的物质元素中自然发生,而不是必须通过上代此类生物的繁衍来产生。也就是说,动物可以在其传统食物环境中自然发生,比如不洁的衣物会滋生蚤虱,污秽的死水会滋生蚊蝇,肮脏的垃圾会滋生虫蚁,粪便和腐臭的尸体会滋生蝇蛆等等。时间进入19世纪后,化学实验揭示,非生命物质能够产生生命体所特有的化合物,但巴斯德认为微生物并不是自然发生的,而是从不同地方扩散而来的,甚至有可能是天外来客。当然了,以上这些观点在我们现代人看来,可能都是无稽之谈。但并不代表它们就不具备一定的真实性,比如巴斯德的想法就越来越成为了现今生物学研究的前沿,事实上,生命的起源远比我们的想象的要复杂得多。那么揭开生命起源之谜的关键到底在哪呢?或许是在地球上最为古老的生命印记中。循着这一思路,科学家在上世纪80年代发现了以钙结石形式保留下来的原始细菌化石,它告诉我们,远在38亿年前,也就是说在地球仅仅诞生8亿年后,生命就已经存在了。不过,这些原始细菌是因为同今天的细菌存在相似之处,所以才被我们辨识出来的。而更为古老的生命痕迹,或许同我们今天所知的生命形式毫无共同之处,这样一来我们就无法对生命的起源追根溯源了,那么我们该怎么办呢?

创世纪

原始细菌化石

别担心,科学家们找到了另外一条研究途径,这就是“物质起源说”。所谓的物质起源说,其要探索的便是物质是如何获得生命的?原子和分子又是如何演变为细菌的?数十年以来,生物学家和化学家一直就这些问题进行着不懈的探索,他们的目标就在于找到生命的基本组成单位,以及这些基本单位组成生命体所需要的条件。最早对这一问题提出解答的,是1920年的俄罗斯生物化学家亚历山大-奥帕林和英国生物化学家约翰-霍尔丹,他们的观点是:早期地球的自然环境极其恶劣,充斥着高温、高压和电闪雷鸣,这使得最为简单的有机分子得以在矿物、水和大气成分的基础上产生。这一假说被称为“原始汤”。1953年,这一大胆的预言由美国化学家斯坦利-米勒通过实验加以了验证。米勒在实验中,对含有水、氨气、氢气和甲烷的烧瓶进行加热,并接通电极产生电弧,最终米勒惊奇地发现,烧瓶中形成了包括多种氨基酸在内的有机化合物,而氨基酸正是蛋白质的基本成分。这一发现堪称意义深远,随后的五六十年中,许多科学家又重复了米勒的实验,对原始大气可能存在的不同状态一一进行实验,并最终获得了已知的全部26种氨基酸,以及部分葡萄糖、脂类、含氮基团和糖类等等。总之就是,这些实验结果涵盖了生物体的所有基本物质。如此看来,生命可能真的就起源于早期地球恶劣的自然环境中,但事情还远远没有结束。

约翰·霍尔丹

原始地球

斯坦利·米勒

生命起源实验

因为还有一个问题在等待着我们,这就是这些生物体基本单位,是如何演化成生物体主要物质的呢?这个主要物质指的就是蛋白质和核酸,核酸既包括脱氧核糖核酸DNA也包括核糖核酸RNA。1965年,美国科学家福克斯成功地合成了由多种氨基酸组成的“类蛋白”,虽然说这项成就很是了不起,但类蛋白的结构毕竟远没有生物体所形成的蛋白质那般复杂。另一方面,类蛋白的人工合成并不能解释遗传学发展过程中出现的反常现象,那就是所有已知的生物,都是通过蛋白质对DNA的复制,进行生命特征的遗传。而另一方面,DNA又是蛋白质合成所不可或缺的。那么问题就来了,到底是先有蛋白质还是先有DNA呢?英国化学家莱斯利·奥格尔在上世纪60年代提出了自己的观点,他认为,最先出现的既不是蛋白质也不是DNA,而是一直被认为在蛋白质和DNA之间,起着简单沟通作用的RNA。其理由主要在于RNA所具备的两项决定性优势,一是其对于化学反应的催化能力,二是其自我复制能力,也就是说RNA十分有利于遗传特性的传递。有关原始“RNA世界”的观点也正是由此提出的,并于1982年通过一种叫“核酶”的具有触媒功能的RNA的发现而被证实。那么这是否就意味着RNA对生命的起源,起着至关重要的作用呢?或者是生命就起源于RNA呢?

福克斯

莱斯利·奥格尔

RNA

显然是不够的。因为问题的关键在于,能够进行复制的并非只有RNA和DNA。比如美国化学家朱利叶斯-雷贝克就通过试管培养,创造出了不依靠核酸的有机复制机制。由此可见,复制和触媒并非界定生物体的可靠标准。毫不夸张地说,对于生命起源问题,科学家们似乎已经完全迷失了方向,以至于今天居然共有300多种关于生命的定义。就比如说病毒,谁也说不清它到底是不是一种生物,虽然病毒平时死气沉沉非常低调,但它们一旦开始复制就会变得异常活跃。另外,病毒本身携带所有的遗传信息,但它们却不能独自完成复制。可见究竟生命该如何定义,以及生命到底是怎样起源的,依旧是一个难解的谜团。也许科学家们要跳出思维范式另辟蹊径了。现在,人们已经在宇宙中或坠落地表的陨星残片中,发现了不下100种有机化合物,难道说地球生命的起源真的是宇宙空间播种的结果吗?这种被称为“泛生论”的假设,目前得到了科学界的广泛重视,不过就算泛生论是正确的,它也引发了一个更深层次的问题,那就是在宇宙其他地方是否有生命存在呢?如果有,它们又是以怎样的形式存在的呢?我们又是否可以探测到它们的存在呢?它们又是怎样起源的呢?所以,继化石和试管之后,现在也许轮到天文望远镜来帮助我们寻找生命起源的答案了,而至于路还有多长,又可不可以走得通,估计没人说得清了。

朱利叶斯·雷贝克

诺如病毒

生命源自太空?

科学面临的第三大绝境就是“多重世界”的假说。在18世纪初,法国剧作家丰特奈尔设想了“多重世界”的存在,不过丰特奈尔的多重世界指的是地球这样的系外行星,现在这一问题已经不再是问题。那么我们能否再进一步,设想其他宇宙的存在呢?虽然古希腊哲学家阿那克西曼德早在公元前7世纪就已经提出了存在这种可能,但是直到20世纪,人类才得以摆脱“宇宙进化论”和形而上学的桎梏。这是因为,科学只有对我们所在的宇宙有了足够的了解之后,才能超越宇宙的极限。凭借着近100多年来理论物理学的发展,科学家终于理直气壮地提出了“多重宇宙”的观点。不过,由于缺乏起码的观察证据,我们依然无法掌握问题的关键所在,而多重宇宙存在的证据,也许我们永远也无法获得。不过也不要过分悲观,因为证据存在与否并不妨碍物理学家认为存在隐藏的世界。比如一些推测就认为,黑洞是连接平行世界的通道,还有一些观点则认为,我们所处的宇宙空间,不过是庞大宇宙泡集合体中的沧海一粟。那么所有这些关于多重世界的理论依据何在呢?依据就是物理学的两大支柱。首先就是广义相对论,广义相对论认为宇宙是无限的,既然是无限的,那么任何发生几率不为0的事件,都有可能在某处得到实现。简单说来就是,所有可能的事情都会肯定发生,所有事情都会在宇宙的别处上演。比如说,在天文望远镜所能达到的范围之外,存在着一个一模一样的黄博士,也存在着头发数量一样多的潘博士,也存在着一个同我们的宇宙完全相同的宇宙,甚至是一个“反我们”所在的负宇宙。当然了,这一观点需要以证明宇宙是无限的为前提条件,而从本质上说宇宙不可能的无限的。那么物理学的另一大支柱——量子力学又给我们提出了怎样的建议呢?这个我们都不陌生,答案就是“平行宇宙”。量子力学认为,所有测量都会促使量子系统由测量前的不确定状态,转入这样或那样的确定状态,从而创造出平行宇宙,每一种可能的状态都会在平行宇宙中的得到实现。只不过这些平行宇宙之间并不产生沟通,所以,同广义相对论一样,量子力学的这种说法也始终无法得到证实。同样的,人们至今也未能得到证实的,还有认为黑洞是通向其他宇宙的大门的观点。这种从圈量子引力理论发展而来的观点认为,时空最终会在黑洞处发生反弹,从而形成新的宇宙。但是显而易见的是,我们还没有获得任何有关黑洞内部,以及其所掩藏的世界的信息。

丰特奈尔

阿那克西曼德

黑洞通往另一个世界?

无限的宇宙

平行世界

平行世界中的蜘蛛侠

在所有关于多重世界存在形式的假说中,最令人惊奇的还要属永恒膨胀理论和弦理论共同引出的“多重宇宙”假说,永恒膨胀理论认为存在多个处于膨胀阶段的宇宙,而弦理论则认为,在每一个宇宙中,物理学法则的实现方式,都会从无数种可能性中脱颖而出。所以说,这样我们就可以看出来平行世界与多重宇宙的区别了,量子力学引出的平行世界中,各个时空的物理法则是相同的,而在弦理论所引出的多重宇宙中,每个宇宙各有其不同的物理定律。当然了,同样的是,到目前为止,还没有任何证据可以对这一观点加以证明。总之就是,多重世界存不存在我们依旧不知道,就算存在,我们能不能观测和证明,我们也不知道,这也许是科学的极限,我们唯一知道的就是,当地心说早已成为了过眼云烟之后,宇宙的唯一性恐怕也并非牢不可破的。

多重宇宙

好了今天一共要说10个问题,时间一定会比较长,前三个过于不食人间烟火了,可能我们已经怀疑自身的存在了,不过这还不是怀疑的时候,在真正怀疑之前,第四个问题让我们来稍微放松一下。这是一个看似再普通不过的问题了,但对于它,科学目前依然是无解的。这就是“鸡蛋是怎么变成鸡的”。在公元前4世纪的时候,古希腊的人们便打破鸡蛋来观察雏鸡的发育情况,当时的人们就已经开始猜测生命的发育,是由雄性和雌性相结合而引发的。那么结合之后又会发生什么呢?胚胎学正是在努力解答这些问题的过程中,推动了生殖研究和医学的发展。不过,尽管胚胎学研究有了一系列重大发现,但是继生命起源之后的第二大生命之谜仍未能得到破解,那就是在生命发育问题上,长期以来一直存在着两种针锋相对的理论,其一是亚里士多德主张的“后生说”,其二是大约同一时期出现的“先成说”。先成说认为,生命个体在卵、种子阶段,或在亲代体内时,已经完整成型,只不过体型极小而已。而后生说则认为,最初的胚胎并未成型,而是在随后的发育过程中逐渐变得丰满完整的。关于这两个观点的对立,一直到18世纪博物学家发现精子和卵子的作用之后,后生说才得以战胜先成说。根据后生说的观点,受精的鸡蛋是通过两种实体的结合才形成的,也就是精子和卵细胞,单独一个细胞能够产生大约100万亿个细胞,这些分属于350个不同种类的细胞,组成了功能互补的各种器官,鸡蛋就是以这种令人炫目的方式变成小鸡的。

鸡的胚胎发育

到了19世纪后,实验胚胎学在染色技术和显微镜技术的帮助下,对生物组织的形成进行了更深入的探索,在胚胎学先驱瑞士人威廉姆-西斯(Wihelm His)的引领下,胚胎学家们最终确定了生命发育的过程:首先是分裂阶段,受精卵快速进行分裂,并确定上下、前后、左右三大对称轴;然后是原肠形成阶段,三个细胞层在胚胎内开始分化,并且能以极高的成功率先后进行。这一过程可谓惊心动魄,同时又显得是那么的神秘。如此严格有序的生命发育过程,显然不是偶然性或是简单机制作用的结果,那么这一过程究竟是在谁的指挥下完成的呢?谜团就在神秘面纱似乎就要揭开的时候,又以全新的面目出现在我们面前。上世纪中叶,基因革命汹涌而来,人们不禁猜想,生命的发育过程能否在基因中找到答案。同源基因盒作用的发现,让科学家感到豁然开朗。同源基因盒通过对能够调节其他基因的蛋白质进行编码,负责确定胚胎器官位置分布和对称轴的形成。如果在这一过程中突然发生错误的话,那么就会造成器官缺失,或是长错了位置。比如在1978年,生物学家通过控制果蝇基因使其发生突变,使果蝇的前肢长到了触角所在的部位。

威廉姆·西斯

原肠胚

同源基因盒

控制果蝇生长的同源基因

那么同源基因盒就是谜题的答案吗?当然不是,因为即便我们可以解释为什么仅仅依靠25000个基因就能创造出完整的人体,但这一过程仍然留下了一个秘密,那就是发育过程是怎样开始的?实际上,同源基因盒是因调节物质的存在而被激活的,但这些调节物质又是从哪来的呢?在此之前还发生过什么呢?况且,每一个特定的结构并非由一个特定的基因发展而来,而是多种基因相互协调配合的结果,这就使得问题变得更加复杂:每个细胞都会对其所含有的数千个基因的表现进行协调管理,但为了适应生命发育的需要,它同时也会和周围其他细胞及环境进行信息交流。比如说最典型的例子就是,两栖类动物的胚胎会根据温度的不同,而选择发育成雌性还是雄性。但是另一方面,似乎随机进行的细胞转移或血管形成,则不遵循精确的路线,这又该如何解释呢?更何况这一切又都是以极其完美的方式在运行。如果我们否定上帝的存在,那就只能承认这是自然选择的结果了。但是自然选择又是如何在胚胎中发挥作用呢?它会受到力学、物理学、化学等等方面的哪些限制呢?这些限制发生又在什么时候?这些我们都不知道,所以虽然我们已经积累了越来越多的相关知识,但对于生命的发生,我们依然处于极度的无知之中。

好说完了生命,接下来我们还怀疑一下自身了。科学面临的第五大无解难题就是“什么是意识”?可以说,世间万事万物,没有任何东西比“存在”更能让我们感到确信了。因为对于存在提出疑问这一简单的事实,本身就证明了人的存在,正如笛卡尔所言:我思故我在。但是,仅仅拥有思考能力就足以证明人的存在了吗?如果答案是肯定的,那么思考的主体又是什么呢?好几个世纪以来,不论是赞同还是反对笛卡尔理论的哲学家们,都试图对此作出解答,科学也不例外参与到了这项研究之中。而科学解决的方法就是,它建立了“意识”这一概念,将个体与其对于自身存在的认知联系起来,但是这一概念必须接受科学的客观验证,可想而知的是,这是很难做到的。所以到目前为止,关于意识是什么,人类还没有任何确定性的结论。美国当代哲学家约翰-塞尔对于意识的定义,算是得到了目前学界的广泛认同,他认为:意识就是主观的注意状态,这些状态自人们每天早上醒来开始,在整个清醒阶段延续,直到人们进入无梦睡眠、陷入昏迷、归于死亡,或者任何以这样或那样的方式变为无意识的状态。可见,虽然这一说法得到了普遍认同,但其实也就等于什么都没说,因为塞尔的定义首先就引出了一个更为深入的问题,那就是在“主观的注意状态”的背后,又隐藏着什么呢?也就是说,我们有能力说明“主观的注意状态”是怎样产生的吗?19世纪的心理学家认为,问题的答案要从个体的身上去寻找,毕竟个体才是意识的最深刻了解者,并由此把“内省”看作是找出答案的方法。但是内省的方法很快就显得同科学格格不入了。因为科学研究并不满足于不同个体就其心理生活所提供的混乱佐证,而是旨在通过客观现象,建立有关意识的统一而真实的理论。所以,科学必须另寻他法来解决这一问题。

意识

约翰·塞尔

在上世纪60年代,新方法初露端倪,其内容就是确定由“主观的注意状态”开始而形成的心理过程,不过在60年代的时候,人们还没有做好技术上的准备。一直到了90年代,功能性神经成像技术飞越发展,才使得这一方法的实现成为可能。但是如何才能当场捕捉到意识的踪影呢?人们又需要进行怎样的实验才能理解其内涵呢?科学家很快便发现,通过仪器仅能截获“意识到”,比如说我们听懂一个笑话的那一刻,亦或者是我们从两幅几乎完全一样的图中找出区别的那一刻。这是因为,我们能够在主体对刺激产生或不产生反应时,对大脑活动进行观察,经过反复的实验,“统一工作空间”意识模型理论于1998年问世,目前已经获得了相当一部分学者的认同。根据这一模型,我们的神经系统可以分为两个不同的部分,一方面是每时每刻都会产生无意识心理意象的“接收处理器”,这主要涉及大量的小型大脑回路;另一方面是意识的统一工作空间,这一庞大的神经网络涉及众多大脑区域,其工作内容应该就是每一时刻,我们正在进行意识体验的心理意象。那么这二者之间的关系何在呢?科学家认为,为数众多的处于边缘的“接收处理器”,依靠密布的神经元相互连接,不断地同意识的统一工作空间进行信息交流。但是意识的统一工作空间在每一时刻,只能对唯一的心理意象进行处理,你可能会对这一结论提出反驳,说我可以一边看小电影一边同女神聊天,但其实这些意识的进行,都存在着时间差,在每一个时间点上都只能对一种心理意象进行处理。所以,每一个“接收处理器”都要同其他的“接收处理器”进行竞争,以使自己所产生的的信息得到处理。那么意识的统一工作空间到底会怎样选取“接收处理器”所产生的信息呢?科学家认为,这在于其对某类信息的熟悉程度。比如说当你正在假装欣赏一幅自己其实根本都看不懂的名画时,别人突然叫你的名字,你的注意力就会突然转移。还比如说你正在听某种高端科普节目,突然电视响起了我是歌手的声音,你的注意力必然也会转移。

功能性神经成像技术

那么“意识的统一工作空间模型”是否能作用于意识的各个方面,而不只是我们上面例子中那样的,同感知有关的意识呢?该理论的支持者认为的确如此,但还有很多人对此持有反对意见。总之就是,“意识的统一工作空间模型”确实是现有最好的意识模型理论,但它并不能对所有的东西都进行合理完美的解释。更何况,我们对于促使意识产生的神经元语言还没有足够的了解,目前科学家所能做到的,也只是探测到神经元交流过程中的含混的“嘈杂声”。那么凭借着神经生物学家们的努力,彻底理解复杂的神经元语言是不是只是一个时间问题呢?不知道。

复杂的神经元网络

不过我们可以看出来,即便以上这些问题都获得了解决,其实我们还是没有触碰到意识所面临的根本问题,那就是我们如何解释为什么神经活动的同时,会伴有主观体验呢?关于这一问题,澳大利亚哲学家弗兰克-杰克森设计了一个十分著名的思想实验。实验假设有一位神经生物学家玛丽,她从小就生活在没有色彩的空间中,但是她在工作中,获得了有关色彩感知机制的全部知识。也就是说,玛丽虽然从未经历过红色视觉体验,但她对红色视觉体验的神经机制基础了解的是一清二楚。但是了解机制并不代表她就真的理解红色,当玛丽第一次看见红玫瑰时,其实她依旧获得了新知。这个思想实验就告诉我们,就算我们对蝙蝠的神经系统有百分百的了解,但我们永远无法得知做一只在黄昏时分捕捉昆虫的蝙蝠,是一种怎样的体验。还比如说,就算我对黄博士的神经机制了解得不能再了解了,但我依然无法切身地体会到他看小电影时的感受。所以,神经科学家们只能对意识的一个方面进行描述,那就是以主体能够对其体验进行意识判断为特征的“存取意识”,听起来不是人话,听懂了就懂了,不懂就像我这样装作很懂的样子就行了,我的理解就是,我们可以对“我看到”或“我听到”这样的状态进行判断,仅此而已。

对意识的认识所产生的困境,同样在其他领域也让人万分抓狂。比如很多人就认为,我们永远也无法造出具有意识的机器人,或是让人工智能拥有人类的意识。的确,我们很难想象数字化的机器人“大脑”会成为意识的载体,但是不要忘了,我们人的大脑不同样是“器质性”的吗?那么如果人终究和人工智能不同,人的意识究竟从何处而来?而如果人与人工智能并不本质上的区别,人工智能又会带给我们怎样的未来?它又会如何感受自身的存在?这些问题可能永远也不会有答案了。总之就是,我们确信意识是由我们大脑所产生的,但却无法解释心理意象是如何自我控制,以使我们具有自我意识的。心理学和神经生物学能否实现这一目标,谁也无法做出预测。即便人们有一天弄清楚了数十亿个神经元之间无比复杂的电信号,可能对这一问题,我们依旧没有清晰的答案。也许,用意识来研究意识,是永远无法意识到意识到底是怎样一种意识了。而至于所谓的缸中之脑的假设,没法讨论,或许应该大概是真的,也或许应该大概是假的。

人工智能

缸中之脑

关于意识的话题,看来真的是难以深究,而就算我们暂且将意识产生的问题置之不理,在这一范畴中,科学还面临着一个无法逾越的鸿沟,这就是今天要说的第6个问题,我们的想法从何而来?一些人才华横溢、一些人古怪离奇、一些人疯狂不羁、一些人晦涩阴暗,没有任何两个人的想法是完全相同的,即便是同一个人,自身的想法也在随着时间的进程而不断变换着,每时每刻都在迸射着思想的火花。那么这些想法是怎么形成的呢?18世纪的感觉论哲学家认为,想法从人的感觉而来,他们思想的核心就是:思想,就是感觉。而19世纪的联想主义论者,则对此进行了进一步的解释,那就是,由感觉衍生出来的简单思维,相互组合构成了更为复杂的抽象思维,抽象思维再构成了思想。苏格兰哲学家詹姆斯-米勒曾对这一理论这样解释,我看到一匹马,这就属于一种感觉,然后我会立刻想到马的主人,这就是一种思想。想到马的主人会进一步让我联想到他的职务,如果他的职务是国务大臣的话,我就会产生一系列有关政治的“想法”。现代认知心理学也认为,人的想法是由外部产生的“感觉”同内部“认知程序”偶然混合的产物。也就是说,在人的大脑中,念头以无意识的方式突然产生,这些思想的构成元素中的一部分,会像积木一样组合起来,形成新的想法。那么大脑的这种积木游戏到底是由哪些部分组成的呢?目前这仍然是个谜?我们只知道大脑的整合系统,也就是前额叶皮质在游戏中起着指挥控制的重要作用。有关视觉、听觉的大脑系统,以及同记忆有关的大脑区域,都会向前额叶皮质传递信息。首先,优先的信息获取,使得前额叶皮质能够保证抽象、计划、创造性思维等高级认知功能的实现。之后,偶然概念的组合不断在大脑中以无意识的方式产生,而前额叶皮质的任务,或许就是通过将由此形成的想法,输入意识系统并对其进行评估,并最终产生想法。那么,人脑神经元系统又是如何产生这些“偶然概念组合”的呢?“偶然概念组合”又是如何得到筛选的呢?这恐怕就又回到了上面意识的问题了。谜底的揭开一定是这一领域研究的巨大进步,甚至会带入人类走向新的世界,但做到这一点谈何容易,我们知道人能思考,但我们究竟是如何思考呢?恐怕这也是思考所不能解决的问题吧。

想法

想法的获得

詹姆斯·米勒

前额叶皮质(绿色部分)

反正是不论怎样,你总得好好活着,还要好好生活,并用我们的意识与思考来理解这个世界的存在。但是这个世界的存在真的就那么好理解吗?恐怕也未必。我们抛开前面说的“有无问题”以及“多重世界”的话题,仅就眼前的实实在在、触手可及的世界,其实我们的科学仍然面临着令人沮丧的难解之谜。于是这就引出了我们今天的第7个话题,我们身处的这个世界是量子的吗?

一直以来人们都有一个梦想,那就是像孙悟空那般可以分身,这一在我们看来人类无法实现的奇迹,在科学的眼中其实是一个待解的谜题。当物理学家们不断地从更加微小的尺度上揭晓物质的秘密后,他们发现构成世间万物的基本粒子,具有一项令人惊叹不已的特性,那就是能够在同一瞬间出现在不同的地方。比如说,在原子内部,电子处于距离原子核大约百万分之一毫米的随机位置上,而要说清电子所处的具体位置,我们是做不到的,我们只能承认电子分布在包裹原子核的轨迹云之中。量子力学将这一现象称之为“态叠加原理”,每一种量子态都可以表现为一个位置、一个能级,也就是说,基本粒子在每一瞬间,都可能呈现出无穷多的量子态,更进一步地说,量子世界并非具有所谓的唯一的现实,而是具有多种现实的世界。这就给我们造成了一个深深的困扰,我们知道,万物都由基本粒子组成,那么为什么在日常生活中,谁也没有同时身处两地的禀赋,也没有人具有穿墙而过的能力呢?为什么我们所能感知的宏观世界,没有像基本粒子那般神奇的特性呢?

电子云

态叠加原理

对于久经考验的物理学家们来说,尽管100多年来,粒子世界的秘密已经很多大白于天下,但这一问题仍是一个令人沮丧的难解之谜。现在,粒子世界已经成为了我们日常生活和科研标准设备的一部分,像是激光唱片机、扫描隧道显微镜、超导体装置等,都体现出了量子物理学的法则,但这些装置只是因为其部件的特殊性质,或是在特定的条件下使用,才具有量子特性。比如说,激光唱片机在阅读光盘时,光子会呈现量子态,而至于唱片机本身为什么不具备量子态,这还一直是一个未解之谜。

可以说,自从1935年开始,我们的世界便这样被一分为二了。一方面是普朗克、爱因斯坦、德布罗意、海森堡等人通过首批量子力学方程所创造出的世界。在这个世界中,同一瞬间粒子既在此处又在彼处,既有波的特性也有粒子的特性。而另一方面则是由定位明确的物体、原理、作用等传统力学因素支配,能够立刻被人体感官感知的宏观世界。这是两个截然不同的世界。但事实是,我们只有一个自然界,那么这两个世界之间一定有一条分界线,但是这条分界线又是什么呢?

面对物理学的这一困境,一些人选择了站队,大物理学家薛定谔便是其中之一,他认为量子力学所描述的世界是荒谬的,于是他想通过一个思想实验来将这一荒谬公诸于世,但没想到的是,这一思想实验却成为了人们理解这一物理学困境的最好方法,这就是大名鼎鼎的“薛定谔的猫”。关于这一思想实验大家一定十分熟悉了,简单说来就是,假设在放有一瓶毒药的箱子中有一只黄博士,而毒药瓶的开启受原子衰变所控制。根据量子理论,原子有50%的可能性发生衰变,那么在这种情况下,只要我们不打开箱子,箱子里的黄博士就不会处于确定的状态,而是处于一种又生又死的状态,这是因为,黄博士的状态取决于原子“衰变”和“不衰变”相叠加的状态。但显而易见的是,只要我们打开箱子,我们绝对不会看见一种处于含糊状态的黄博士,他要么依然存活,要么已经死亡。那么生死之间的黄博士,又是如何变成要么死于毒药、要么幸免于难的“传统”的黄博士呢?

薛定谔

薛定谔的猫

关于这一疑问,直到上世纪70年代,才由三位物理学家给出了解释。他们提出了一个假设,那就是我们之所以无法在宏观尺度下观察到量子态叠加,是因为宏观尺度物体所处环境的振动,比如粒子或射线的存在,同构成这些物体的粒子发生了相互作用,从而掩盖了量子态叠加的效果,物理学家将这种掩盖称之为“量子退相干”。电子由于受到环境的干扰而或在此处、或在彼处。同样的,黄博士也处于一样的原因不是死亡就是存活,虽然我并不相信有可以毒死黄博士的毒药存在。

那么这一理论是真的吗?我就明确告诉你,是真的。这一惊世骇俗的假设于1996年首次得到验证,科学家对空洞中同唯一原子发生相互作用的一群光子进行了观察。结果发现,光子和原子在很短的一段时间内,出现了量子态叠加,随后叠加现象由于受到光子与空洞壁的相互作用的破坏而消失。此后无数次的实验也都证明了这一现象的存在,至今也没有任何实验结果可以否定量子退相干原则的正确性。不仅如此,许多实验还通过操纵规模越来越大的粒子组合,不断地改写着量子世界和传统世界之间的分界线。比如说一些包含数百万个原子的微型超导电路,就能在1微妙内保持两种态的叠加,这要比单枪匹马的微观粒子不知道大到哪里去了。

但不论有都多大,我们都可以看出来,量子态更多地局限于微观世界之中,其表现由于持续时间太短而无法被肉眼所观察。现在的问题就在于如何突破这些极限,进一步对退相干现象进行深入的观察。但是虽然从理论上说这是可行的,但目前为止,谁也不知道该如何做到这一点。

另外,包括2003年诺贝尔物理学奖获得者安东尼-莱格特在内的一部分科学家则认为,量子退相干理论并不是确定量子世界与传统世界分界线的最佳理论。莱格特认为,同环境的相互作用,不足以对某一系统保留其态叠加或恢复到传统状态的原因做出解释。真正的解释需要提出新的量子物理学方程,但是新方程的验证要求对完全与所有环境隔绝的系统进行测量,但这显然是无法实现的,因为既然要测量,就不可能与所有环境都隔绝,这是无解的矛盾。所以我们同量子世界的真正界线,究竟在何处,这也是科学目前无法踏入的禁区。

安东尼·莱格特

微观与宏观

个人感觉,以上7个问题多多少少还不至于特别玄幻。不论是宇宙、物质、生命,还是意识,科学就算再无奈,也能找到解决的对策,但是接下来要说的这两个问题,要想通过科学来解答,那真的是太难了。别说科学了,思辨的哲学和不负责任的神学想去解释,有时候都不知如何下手。

这第8个问题就是“时间的本质是什么”?孔老夫子2000多年前就说过:逝者如斯夫,不舍昼夜。可以说,将时间比喻为一条永不停歇的河流,也许是最能经得起时间检验的比喻了。但是这一隐喻的展开却让事情变得更加复杂。如果说时间在流逝,那么时间到底在什么地方流逝?按照什么速度流逝?又是什么因素促使时间流逝呢?面对如此之多的问题,物理学家们努力寻找着答案,抑或者说,它们仅仅是努力寻找解答的方向,但却始终无法真正实现这一目标。这就导致了直到现在,物理学也没有给出一个统一的时间的定义,而每一种理论对于时间的看法,也都有着各自不同的观点,这些观点之间还存在着巨大的差异。比如牛顿物理学认为时间是均匀流逝的,这被称作“绝对时间”,这也同人类直觉最为符合。但爱因斯坦的狭义相对论却摒弃了这一绝对时间概念,取而代之的是每一位观察着所特有的时空概念,以至于宇宙空间内“现在”的概念再也没有任何意义了。抑或者彻底地说,时间本身并不存在,更无所谓流逝,时间不过是度量物质变化,人为加之的刻度,对于不同的观察者来说,对这一刻度的感受都是不同的。我在地球上走一步和我在黑洞近旁走一步,没有任何区别。但当地球人观察在黑洞近旁的我时,他就会发觉我这一步走的极其缓慢,相反的,我在黑洞近旁观察地球时,则会发现那里转瞬千年。所以前几天有人问我说,高速运动可以使时间变慢,那么怎样可以使时间变快呢?其实在相对论中,并无所谓的时间快慢问题,甚至并无时间这一概念,这只是不同观察立场下的不同感受罢了,所有都是“相对的”,这正是“相对”两个字的精髓所在。总的来说就是,在狭义相对论中,时间不再流逝,过去、现在和未来都处于时空之中,对事件进行安排的并不是宇宙物质本身,而是宇宙中运动的观察者的选择。

时间流逝

狭义相对论下的时间

那么狭义相对论就是对的,牛顿时空观就是错的吗?未必。因为狭义相对论的时间定义同量子力学产生冲突,而量子力学毫无疑问也是物理学的支柱之一。量子力学或多或少地保留了牛顿的时间概念,它认为可能存在无数种未来,其中只有一种会通过粒子之间的量子互动得到选择,显然这与狭义相对论所认为的“运动的观察者的选择”是相悖的。

量子世界拥有无数种未来

由于相对论和量子力学从未遭受质疑,那么我们如何才能知道这两种理论所给出的时间定义,哪一个才是更好的呢?目前来看,任何一方的支持者想要驳倒另一方都是很难的。所以我们可能也只能从别处寻找答案了。那些尝试对相对论和量子力学进行调和的新理论给了我们希望。不过甭管什么新理论,它们的共同之处就在于,从更基本的层面上,进一步消除时间的存在,设想能够找到时间以外的某种东西,来度量宇宙物质的变化。而人类则可以从这种东西出发,意识到时间的出现,说白了,时间也许只是人类意识的产物。那么究竟时间是客观存在的?还是人类精神附加的标尺,也许时间会给我们答案吧,总之,时间需要给人类更多时间。

下一个问题,人的本质是什么?是什么将人与动物区别开来?与前面那些无解难题不同的,对这一问题无法做出解答,却在一定程度上让我们感到了庆幸,这主要是因为,随着对这个问题研究的不断深入,人的含义也在变得逐渐丰富起来,这样我们便没有用一个定义将人类束缚在一定框架之中,这是人类所乐于见到的。另一方面,如果我们真的发现了人类所具有的某一特质,那么保不齐70亿人口中就有一个人或一部分人,可能并不具备,那么我们又该如何是好呢?所以对人本质的界定,万万不能草率行事。当然了,不论怎样,人类对这一问题的追寻是不会停歇的。

人与动物

可以说,在文明的很长一段历史时期内,人类都将自己放在接近于神的高度。但是达尔文的进化论彻底击碎了人们的幻想,因为它为人类找到了正确的位置。那就是同其他任何生物一样,人类也被包含在生物法则之中,人无非就是动物的一种。那么难道说人就和其他动物没有任何不同之处吗?可以肯定的是,按照生物谱系来看,我们是人属这一属中唯一幸存的后裔,也就是“智人”,而人属的其他代表,像是尼安德特人、直立人等,早已经消失在历史长河中,我们便是我们自己唯一的代表。但这其实并非智人所独有的特点,因为另外还有一些物种也同样是“一脉单传”。所以,如果说人与其他动物存在差异的话,我们还得从别的方面去寻找。

人类进化

那么区别可能在于定义智人种类的标准吗?很难。18世纪,由布封和林奈进行的生物分类研究,帮助我们确定了智人的分类标准。按照这一标准,表面上看人类在动物界中处于与众不同的地位,比如我们整体的生理特征、头颅的形状、大脑的比例等等这些解剖学标准,都是独一无二的。但其实,这其中并没有人的本质所在。这是因为,尽管每种生物都有着各自独特的“外衣”,但这些“外衣”其实都是都是由进化这同一块“布料”裁剪而成的,人类同样也无法超越进化的法则。

布封

林奈

物种进化

不过,自上世纪60年代兴起的基因革命,重新给予了我们最终解决问题的希望。科学家们发现,黑猩猩基因组与人类基因组之间的差异数量,是不同人体基因组之间差异数量的10倍。这么看来,人与其他动物的本质区别就是基因了吧。但这一喜悦只持续了很短的时间,因为与此同时,遗传学研究同样发现,我们99%的基因是同黑猩猩相同的,由此可见,遗传学上的区别其实相当细微。而对于其余1%的基因,我们也很难知晓它们是如何造成了我们与黑猩猩在本质上的不同。

那么人到底是因何就区别于其他动物了呢?面对重重困难,科学家们并没有缴械投降,它们选择换一个角度来审视人类本质的问题,而这个角度便是“文化”。如果说基因学家以10万年为限,将智人与其祖先区分开来,那么古人类学家则认为人类先祖与我们之间,存在着一道难以逾越的文化鸿沟,而这里的“我们”指的就是在大约1万年前,发明农业、畜牧业和村庄的人类。那么既然文化是区分我们与古人类的标准,那些我们自认为人类所独有的文化和能力,是否也是将人与动物区别开来的标准呢?

中学的时候老师就告诉我们,人之所以为人,是因为我们掌握了工具的使用,但这一观点现在已经受到了体无完肤的挑战,事实告诉我们,现有的大型灵长类动物就能够使用40多种工具,比如用石头砸开坚果、用木棍捕食蚂蚁等等。在社会行为方面,科学家也面临着同样的问题。动物行为学家证明,一些黑猩猩群落会在丛林中对另一群黑猩猩,进行长达6个小时的围捕,而且围捕行动有着明确的战略,每一名成员也分配了明确的任务。那么语言会不会是能够更加清晰地区分人与动物的分界线呢?同样不是。搞破坏的还是猩猩,它们就能掌握近千个手语动作。艺术呢?同样也不是。的确,像是萧维、拉斯科等史前岩洞壁画,在其他物种的发展史中是从来不曾有过的东西,智人这些最早的艺术创作,看似可以证明人类独有文化特征的诞生,但艺术并非文化的全部。更何况,艺术也只是人类视角下的单方面定义,对于黑猩猩来说,在它们眼中,说不定撒一泡圆形的尿才是不折不扣的艺术。而早期人类的艺术,恐怕在求偶的河豚眼中,更是不值一提。而对于上面说到的农业、畜牧业和城市建设来说,科学家同样发现了许多类似的动物行为。以农业和畜牧业为例,蚂蚁就会种植真菌和饲养蚜虫。城市建设也一样,想一想那些复杂的白蚁巢我们就明白了,这还称不上是伟大建筑吗?

黑猩猩捕食蚂蚁

黑猩猩交流

肖维岩洞壁画

拉斯科岩洞壁画

河豚求偶的创作

种植真菌的切叶蚁

白蚁巢

当然了,即便有上面种种这些共同点,动物社会与人类社会的差异还是十分明显的。比如创新和学习,共情和道德,这是人类社会所不可或缺的,但在蚂蚁或白蚁社会中则根本不存在。不过在许多其他物种身上,学习的可能性能够突破简单条件的限制,比如我们之前节目中说过的英国大山雀,它们就学会了如何开启早餐奶瓶的瓶盖。而至于共情和道德,这可能的是进化的产物,其基础更多地体现在生物学方面,而不是文化领域。关于这一结论,动物行为学家、心理学家、神经学家等,从一个个让人费解的观察结果中产生了激烈的争论。但不论是生物学上的结果,还是文化上的因素,都不能否认的,共情和道德绝非人类的专属。比如一项暗中观察的实例就发现,一直年幼的倭黑猩猩发现一只踉跄行走的小鸟后,抱着它爬到树上,替它张开翅膀,帮助它重新飞向了天空,带我飞,飞过绝望。

学会开瓶的山雀

可见,要想在人类和动物之间,划出一条明确的分界线是有多么难。甚至对于像死亡这样的抽象概念的掌握,也不是我们人类的专利。比如某些大象的行为就极具说服力,它们会挖掘泥土和收集树枝来掩埋雌象的尸体,然后再通宵守灵而去。而这种行为的存在,人们还不能为其找到任何进化上的依据,也就是说,大象的这种行为,究竟为其生存繁衍提供了哪些优势,我们并不知道,也许这就是大象朴素的情感的流露。

大象面对同类的死亡

所以结论就是,用来区分人类特有情感和与其他动物共有遗产的标尺,到底该放在哪里,科学家对此一无所知。目前,最新的科学研究结果或许能为我们开创最后一个研究方向,这恐怕也是我们最后的希望了。那就是人类在200年间,从整体上改变了地球的气候。根据我们所知,任何物种都未能在如此短的时间内,完成这样的“丰功伟绩”。那么这说明什么呢?难道说“破坏力”是界定人与动物的标尺?当然不是,它告诉我们,也许只有一件事看来是确凿无疑的,那就是人类可以不断地尝试学习新的知识,也许这就是人类的本质所在吧,正如圣雄甘地说的那样:要活着,就像明天你会死去;要学习,就像你会永远活着。

人类改变自然

关于生命还有一个无解的问题,那就是生命的意义和目的是什么,这实在脱离了科学的范畴,为了防止撕逼,所以今天我们不做讨论。说到撕逼我想说两句,前段时间我有几期节目引发了强烈的撕逼大战,我想说,我在节目中所说的并不针对任何人,不要神经敏感,你就当我一个人在这胡说就行,指望我这节目考研考博找工作也够呛,找个对象倒是有可能的,何必凡事锱铢必较。听听看看玩玩就行了,不喜欢没关系,这世界什么都缺,就不缺自媒体,同类型的节目也有的是,都比我好,出门左转右转到处都有,思考盒子就不错,我就每期听,今天我也推荐给大家。我就纳闷了,有些同志不喜欢我的节目,还是每期都听,然后再生气,苦海无边回头是岸啊。小和尚对老和尚说:师傅,怎样才能保证心境的平和?老和尚说:不要和他人争论。小和尚说:师傅,我不同意你的观点。老和尚说:你说得对。所以你也会发现,不论你怎么怼我骂我,我都不会回复任何消息,你爱咋咋地。对于支持我们节目观点的人,我表示诚挚的感谢,同时也希望不要和那些人进行无意义的论战。都是人民内部矛盾,我们还是要以国家大义为重啊。胡适先生告诉我们:多谈些问题少谈些主义,针对具体问题的批评我们欢迎,拿着主义的大旗在这挥舞,甚至进行人身攻击,我也劝你歇歇,互联网很方便,但并不能解决所有事儿,所以我建议不如我们可以私下干一仗方便,别整那些没用的。再说了,世界也许早晚都要终结,不如我们用爱来发电吧!善良一点没什么不好,因为每个人都在为生活苦战。

确实,即便有再多的难题,我们都要庆幸,生活还在继续,世界依旧存在,即便它对我们不是那么美好,但也为我们的生存和发展,提供了近乎无尽的空间和未来。但不可否认的是,所有的一切必将有终结的一天,那么一切又会如何终结呢?这就是我们今天的最后一个话题了。

现在,地球的命运已然有了定论,那就是在75亿年后,蓝色星球将会迎来太阳的“死亡之吻”,抑或是被弹出太阳系,孤零零地飘荡在孤寂、寒冷的宇宙空间中。不论哪种结果,走向末日的进程已经确定,天文学家已经目睹了不少恒星的诞生和死亡,可以说,闭着眼睛都能说出太阳系未来的命运。但是对于浩渺宇宙的其他地方,对于宇宙本身,事情又将如何发展呢?一切是否有都将有终结的那一天?这一天何时来临?又如何结束?关于这些问题,神话传说和宗教都提出了诸多不同版本的世界末日,那么科学在这一问题上,又提出了怎样的观点呢?可惜的是,由于人类从未有机会见证一个宇宙的消亡,所以人们只能寄希望于假设和推测。

变为红巨星的太阳

现在,天文学家通过对最古老星系的研究,还是认定宇宙很可能将会最终消亡。那么这一结论的根据何在呢?这个话题,我们在暗能量那期已经说过,反正今天已经说了这么多了,也不差这点儿了。根据就在于科学家发现星系团正在以不可挽回的势头相互远离,这就是所谓的“宇宙膨胀”,而从宇宙膨胀的现实出发,人们又推测出宇宙可能存在的三种最终命运。虽然三者的前进道路各不相同,但毋庸置疑的是,不管是哪一种情况,宇宙都难以摆脱灭亡的命运。其中,由最早的宇宙膨胀理论,也就是由减速膨胀理论发展而来的“大挤压”假设认为,宇宙膨胀速度将会放缓,然后转而向内收缩挤压,直到最后崩解。不过,大挤压假设后来受到了人们的否定。这是因为,1998年人们通过对远方Ia型超新星的观测,发现了宇宙加速膨胀的事实,事实上,60亿年以来,宇宙一直处于加速膨胀的阶段,势如破竹,毫无停歇的迹象。至于此时此刻宇宙是不是在加速膨胀,我们并不知道,但历史确实如此。由此便引发了有关宇宙末日的另外两个假设。其一是“大冰寒”,根据这一假设,宇宙将会不断冷却和稀释,包括黑洞在内的所有物质都会蒸发,最后只剩下温度极低的光子团。而更为猛烈的假说则是所谓的“大撕裂”,该假设认为,宇宙将会突然变成一团混乱的亚原子粒子。

大撕裂

那么到底是什么因素决定了宇宙命运的最终走向呢?这就是宇宙膨胀速度在遥远未来的变化。如果宇宙膨胀保持住目前的速度不变,那么等待宇宙的,就将是一段漫长而缓慢的垂危期,最后的结果就是“大冰寒”。而如果宇宙继续按60亿年以来的势头加速膨胀,那么“大撕裂”也许会在200多亿年后猝然降临。

可见,宇宙的未来便系于加速膨胀的态度了。不过,造成宇宙加速膨胀的原因,却是宇宙学目前面临的最棘手问题之一。因为作为其背后推手的“暗能量”,科学家对于这种同引力相反的神秘斥力的性质依然了解的很少,更谈不上认识其本质。事实上,人们通过对宇宙膨胀过程进行研究,也发现这一变化过程曾经十分混乱。如此一来,“大撕裂”和“大冰寒”所描绘的情景,也许不过是一场虚惊,而对于“大挤压”假设的否定,看来也是为时过早了。

不断增加的暗能量

除此之外,量子物理学或许还为宇宙的命运准备了另一种意外。那就是从量子力学发展而来的“宇宙泡”理论。该理论认为,这些宇宙泡所遵循的法则和常量,同我们所知的法则和常量完全不同,当宇宙泡同我们所处的宇宙相遇时,就会产生灾难性的后果。更让人胆寒的是,也许在距离我们数光年的地方,就有一个膨胀速度高于我们宇宙膨胀速度的宇宙泡,并朝着我们扑面而来。由于宇宙泡在以光速进行扩张,所以即使我们朝它所在的方向看上去,也无法观察到它的靠近。由此可见,宇宙也许会在预计时间来临之前,就出人意料地灭亡。

宇宙泡(构想图)

那么以上种种的终结方式,我们的宇宙真的会选取其中一种吗?我们真的就必然迎来一个一切的终点吗?抑或是真的存在多元宇宙,每个宇宙都有着自己不同的终结方式,我们宇宙或许是其中的幸运儿,得以逃过一劫?这一谜题始终未能揭开,也有可能人类永远也解不开吧。

好了今天严重超时了,在这个短平快的快消费时代,我可能又要被批判一番了。可以说,今天所说的这些极限问题,至少已经被人类问了几千年,也许再过几千年,我们还是不会有最终的答案。但有时候有没有答案其实并不重要,重要的是我们依然在路上。科学在对这些重大课题进行研究的过程中,发现了许多意想不到的科学原理,这些原理对原有的知识进行了检验,同时也将我们对世界的疑问梳理得更加脉络分明,总之,现在的我们要比以往任何时期,都更加深入地理解了自身所处的这个世界。也正是在不断的提问中逐渐成长,人类才得以一直走到今天。而且我们也十分有理由相信,就算今天看来无解的难题,随着科学的发展最终得到解答,新的问题也必然会随之产生,永远无法穷尽,永远也无法到达绝对真理的彼岸。其实这并不是坏事,因为这样一来,人类便可以借助于前人的肩膀,不断攀上更高的高度,去发现新的现实,这或许就是人类精神最伟大的力量吧。

也许,宇宙的局限为我们呈现了一个悲观的结局,但说到底,悲观也是一种远见,鼠目寸光的人,不可能悲观。也有很多时候,我们不得不与真相保持距离,因为当你在虚无中浮沉了很多年后,你会开始意识到,生活的意义,并不在于达到某种目的,生活的意义,就是生活本身。就像林徽因说的那样:答案很长,我准备用一生的时间来回答,你准备要听了吗?

感谢世界赋予我们的全部,即便它没有将所有的真相吐露,也依然无法阻挡我们对她的眷顾。这个世界告诉我的,正如时间教给我的,不止是远古,还有前途;这个世界告诉我的,正如眼睛教给我的,不止是模糊,还有清楚;这个世界告诉我的,不止是停驻,还有追逐。只因这个世界告诉我的,正如佛心教给我的,不止是悲苦,还有幸福。所以这个世界告诉我的,正如阳光教给我的,不止是孤独,还有前路!

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