无边界宇宙模型正确吗

摘要：无边界宇宙模型的本体论基础是弯曲时空和虚时间这两个关于时空问题的形而上预设。由形而上预设作为基础构成的语义语境对无边界宇宙模型具有一票否决权，这也就决定了物理学语义语境的不可逾越性。不能用经验事实与无边界宇宙模型理论的符合性来评论无边界宇宙模型的正确性。我们把着眼点放在了对宇宙模型的逻辑论证思路、逻辑演绎的方式、逻辑自洽的考察上。没有一种宇宙模型能成为唯一正确的宇宙的真实描述。无边界宇宙模型解释和说明的问题必须依赖于语境去分析和评判。无边界宇宙模型不能逾越语义、语用和语形语境进行独立阐释和说明。

关键词：无边界宇宙模型；语义；语形

中图分类号：O4文献标志码：A文章编号：1673-291X（2014）18-0196-02

霍金的无边界宇宙模型是运用拓扑、流形、张量分析等语形语境下的数学工具借助于可验证性经验（“1.宇宙大尺度时空的各向同性；2.微波背景辐射；3.黑洞辐射”）[1]构建起来的。也就是说霍金的无边宇宙模型就是在语义语境、语用语境和语形语境下对时空形式做出描述的一种主客观统一地构造。我们要评价霍金的无边界宇宙模型就要从三方面进行。

一、物理学语义语境的不可逾越性

无边界宇宙模型对时空概念的形而上预设是弯曲时空和虚时间。也就是说，霍金把弯曲时空和虚时间当作我们认知宇宙的本体了。这是无法再去解释和说明的概念了。这种对时空概念的形而上的预设是霍金本人直觉地先验地建构。所以，从本体论角度看，无边界宇宙模型的正确性是必须依赖于时空形而上预设这个语义语境的。这也就把无边界宇宙模型排除了在了绝对真理的范畴。无边界宇宙模型的正确性必须通过语义语境的分析才能说明。霍金的无边界宇宙模型首先来看绝对不是对世界的客观描述。霍金自己的直觉预设作为一种超验的概念构成了无边界宇宙模型的基础。形而上预设一旦遭到否定，无边界宇宙模型就会直接被证伪。由形而上预设作为基础构成的语义语境对无边界宇宙模型具有一票否决权。这也就决定了物理学语义语境的不可逾越性。

二、物理学语用语境的不可逾越性

“物理学家对物理学理论的确认主要依靠经验证据，而物理学家哲学家的任务只是检验和揭示这种框架及其与世界的关系。”[2]经验证实原则作为整个自然科学的传统一直影响着科哲界。从最初的逻辑实证主义到淡化它的证伪主义再到后来抛弃它的历史主义。虽然，人们在淡化科学的纯碎客观性与科学的可经验性。但是经验检验这一原则始终作为大体区别物理学理论和数学理论的标杆之一。人们甚至通常把数学称之为形式科学，把物理称之为经验科学。这其实对于广义相对论之前的物理学尤其是经典物理学是十分合适的。但是，从广义相对论诞生一直到霍金的无边界宇宙模型提出。在这接近一个世纪的时间里，物理学主流理论正遭受着经验证实原则的拷问。

首先，物理学的研究区域已经越来越远离可经验区域。量子力学往着越来越微观的角度发展，从原子领域进入到夸克甚至弦的领域；广义相对论把宏观视野放宽到整个宇观视野。尤其是对量子宇宙进行考量的时候，对宇宙创生进行考量的时候。物理学的发展已经越来越脱离开人们的可经验区域。人们无法从远离可经验区的事物获取可感知材料就无法得到可感知经验。正如无边界宇宙模型就很难或者无法用经验验证。我们既不能站在宇宙之外观察宇宙也不能设计实验在宇宙之内找到所谓实在的边界。而且我们利用实验验证无边界宇宙模型的时候还要受到时间、空间、技术手段、测量方式、物质资源等因素的影响。我们利用现代科学技术手段对无边界宇宙模型进行经验验证的可能性几乎没有。也就是说无边界宇宙模型已经悄悄地走出了经验科学的领域。

其次，物理学理论的构建过程的逻辑起点已经不再单纯地依赖于经验。在广义相对论之前，经典物理学的理论通常都是依赖于经验所构建的。所以它们也适合用归纳和演绎逻辑的形式进行建构。广义相对论引入了超验的弯曲时空的形而上预设这就导致了物理学理论的逻辑起点不再是经验。自20世纪开始，在广义相对论和量子力学的蓬勃发展下，新的理论的建构越来越多地在其逻辑起点上加入益加复杂的形而上预设。例如无边界宇宙模型的构造出发点就是基于路径积分而引入虚时间这个形而上预设的。这样一来，我们就不能用经验事实与无边界宇宙模型理论的符合性来评论无边界宇宙模型的正确性。

既然霍金的无边界模型是脱离经验方法的，那么我们同样也在经验领域内找不到方式去判断无边界宇宙模型是不是对宇宙的正确描述。同样，我们也无法对其进行证伪，即使它是显见错误的。那么，我们如何评判无边界宇宙模型的正确性呢。

物理学家们创造一个新的理论都做好了该理论被经验验证的准备。经验验证作为一种语用目的给物理学理论的构建提供了一个基本的语用语境。即便是基于形而上预设弯曲时空概念的广义相对论最终彪炳史册的功绩还是通过水星近日点进动问题的实验验证来实现的。也就是说，无边界宇宙模型不能离开可经验这一语用语境做评判。但现在的问题是：无边界宇宙模型做不出来任何可观测或者说验证的结论。那么，我们对无边界宇宙模型的评判方式是什么呢？

新时期对待物理理论的态度就是评价其理论的逻辑论证过程也就是他们的语形语境。在可经验验证逐渐退出权威地位的物理界，我们对不同宇宙模型理论的实验证实进行暂时搁置。因为经验证实无法实现。我们甚至也对不同宇宙模型的本体论基础即形而上的时空概念预设也进行搁置，因为无法对形而上的思辨产物进行实证性比对。

三、物理学语形语境的不可逾越性

近代科学源于古希腊时期，在那个时期毕达哥拉斯就提出了数即万物的思想。或许他本人也没有想到数学在之后的发展过程中会如此深刻地影响物理学。近代自然科学从伽利略那个时代开始，数学语言作为一种描述自然现象“客体”的工具在物理学体系的建构过程中处于主导地位。物理学在定量关系的描述上不得不依附于数学。现代科学尤其是爱因斯坦之后的理论物理学的发展更是无比深刻地进行着数学化。法国科学家迪昂在其巨著《物理学理论的目的与结构》一书中直接说“理论物理学就是数学物理学”[3]。他解释道“不管怎样，有一门科学逻辑在其中达到完美的程度，从而使它容易避免错误，而且当它犯错误时也容易辨认错误，这门科学就是数的科学，即算术及其在代数中的扩展。它把这种完美性归功于极其简略的符号语言，在这种语言中，每一个观念都用毫不含糊定义的记号来表示，每一个演绎推理的语句都用与严格固定的法则一致的、把记号组合起来的操作，用其正确性总是容易检验的运算来代替。今天，要否认物理学理论应该用数学语言来表达，这也许是不可能的。”[3]迪昂这部著作成书于20世纪初，而20世纪以来整个理论物理界正在越来越深刻地数学化。

现代的物理学家甚至把写出来的东西像数学，说出来的话像哲学作为标榜。物理学家的研究成果不得不用数学语言来表示，而且现代物理学对物理成果的评判也先要评判其数学逻辑的演绎及其自洽性。“霍金曾幽默地说，科学界能够接受奇性定理是因为人们实在辩论不过数学。”[1]我们反观霍金在构建量子宇宙学时的核心思路：用引入虚时间概念从而使路径积分求解宇宙波函数问题得以实现。这其实就是霍金在数学处理上的权宜之策，或者说是“委曲求全”的数学技巧。霍金正是基于物理学定律处处成立这个信条才采用以退为进的数学战术去规避掉奇性问题，从而使数学处理得以实现。霍金这种处理正是深深依赖于路径积分和广义相对论的数学结构这种语形语境的。霍金在整个构建无边界宇宙模型过程中对虚时间概念的建立正是基于语形语境融通的需要，基于数学逻辑演绎的一致性。所以，他不得不引入了这个在刚刚开始的时候被认为没有实在意义或者说在本体问题上存在争议的虚时间概念的。

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其实，霍金无边界宇宙模型与维林金的隧道宇宙模型最核心的不同就是两者的语形结构。现在物理学的理论的检验已经越来越远离经验了，或者说很多理论的实验验证在目前或相当长时间的未来都不能做出检验。这其实也恰恰是霍金为什么目前没有获得诺贝尔物理学奖的原因。诺贝尔奖太注重物理理论的可验证性。可是霍金的无边界宇宙模型没法用实验验证，或许也永远无法进行经验验证。物理学理论最大的约束就是语形语境。没有一个现代物理学的理论是超脱于语形语境的。既然霍金本人都认为自己的无边界宇宙模型的主要成功是语形的成功而非对物理方法或者概念的变更，那么无边界宇宙模型就可以看作是为满足广义相对论和路径积分两种语形语境融通的数学逻辑演绎的产物。我们对无边界宇宙模型和隧道宇宙模型进行评判时最重要的着眼点应该是这两者的语形结构，两者理论所投射出来的对科学问题的解释和预言。无边界宇宙模型的自身逻辑自洽性和解释说明及预言功能才是我们评价的核心内容。这其实也代表了现代理论物理学研究的一种认识论的转向。即我们在处理越来越脱离于日常生活经验的微观世界或者宇观世界的时候，物理学家不得不引入具有思辨性质的形而上的时空概念（比如虚时间），而这时我们对这种基于语形语境要求的概念的本体性问题达不到一致或者认识不清楚。我们应该暂时把描述与宇宙模型的时空的本体性问题搁置下来，把着重点放到宇宙模型的逻辑自洽性和解释功能上。没有一种宇宙模型能成为唯一正确的宇宙的真实描述。

总之，无边界宇宙模型和隧道宇宙模型都是在不同但是相近的语形语境、语义语境和语用语境的构建。在不同的语境中，他们对宇宙的解释和说明的方式和结果也是不同的。两者之间没有直接的脱离开语境去评价的正确与错误。无边界宇宙模型解释和说明的问题必须依赖于语境去分析和评判。无边界宇宙模型不能逾越语义、语用和语形语境进行独立阐释和说明。所以，“不存在超越语境的，具有独立意义的正确说明。”[4]

参考文献：

[1]周祝红.思辨的宇宙——霍金量子宇宙学思想的哲学分析[M].北京：科学出版社，2006：44-61.

[2]郭贵春.当代物理学哲学问题研究[M].北京：科学出版社，2009：91.

[3][法]迪昂.物理学理论的目的与结构[M].李醒民，译.北京：商务印书馆，2011：7-134.

[4]Jerrett Leplin.A Novel Defence of Scientific Realism[J].Oxford University Press.1997.p27.[责任编辑 吴迪]

收稿日期：2014-04-09

作者简介：生俊男（1988-），男，山东日照人，硕士研究生，从事物理哲学研究。

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