无本之桥—如何从“无”到“有”

阿曼达·吉福特++田呈莲

威廉姆·詹姆斯在思考“事物到底是如何无中生有的”这个所有哲学难题的根本问题时总结道：“‘存在的问题是所有哲学问题中最难回答的问题。”他认为“这个问题令人恼火之处在于它需要得到解释，却又否定任何解释的可能性”。他写道：“虚无和存在之间没有逻辑的桥梁作为纽带。”科学解释由因果组成，但是如果“虚无”是真正意义上的“一无所有”，它就无法引发其他事物的产生。问题不是我们无法找到“正确”的解释这么简单，而是解释本身在虚无面前无能为力。

这种失败正好击中我们的痛处。人类是叙述性物种，我们对事物最基本的了解源于故事，而“事物如何无中生有”正是最根本的故事，是最原始的叙述，比英雄的旅程或男女约会之类的叙述要基础得多。然而，这个故事破坏了有关故事的传统概念，是一种自我解构和矛盾的叙述。

否则，它还能怎样？故事的主角是“无”——仅作为单词而存在的一个矛盾体。它是一个名词，指一个“事物”，这个“事物”就是“没有事物”。每当我们想象或者说出它的名字时，实际上就拿“意义”这一污点破坏了它的虚无性。人们不得不开始苦思，到底是“虚无”出了问题，还是我们自己出了问题？它是宇宙层面的，还是语言层面的？确实存在抑或只是心理想象？这是一个物理学悖论还是思想的悖论？

无论哪种情况，有一点需要明白：解决悖论的出路永远不在答案，而在问题本身，总会在某个地方存在有瑕疵、有缺陷的假设和错误的身份。在“事物到底是如何无中生有的”这样一个简单的问题面前，人们无处可藏。这或许就是我们为什么一次又一次地重返那些旧的理念，它们披着新鲜的外衣，打着改良的旗帜，像癔症患者那样随意操纵科学的发展轨迹，或者来回变换不同的主题。

在每一条路上，我们都试图在詹姆斯捉摸不定的桥上铺一块垫脚石。

最底下的那块石头是这样的：如果你不能做到“无中生有”，就试图让“无”看起来不那么虚无。古希腊人认为，真空中充满一种叫“以太”的物质，亚里士多德设想其为永恒不变的第五元素，在稳定性方面比土壤、空气、火、水要好，因而更完美。亚里士多德认为，宇宙中的物体因所处位置的不同而上升或下降。真正的虚无与此不同，它们完全对称，无论从哪个角度看都一样，致使绝对的空间方向“上”和“下”变得毫无意义。亚里士多德认为，以太可以作为一种宇宙罗盘，一个终极参考框架，在这里，所有运动都可以被测量。对那些讨厌真空的人来说，以太将空间填充得密不透风。

古代以太理论持续了几千年，直到19世纪后期的物理学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦提出新的设想——他发现光通过波的形式以特定速度传播。什么在波动？速度以什么作为参考？以太可以很好地解决这个问题，它为光的传播提供媒介，而且正如亚里士多德最初提出的，它可以提供一个参考框架，在这个框架里，宇宙所有的变化都能被测量。然而，阿尔伯特·迈克尔逊与爱德华·莫雷于1887年通过“以太风”实验（著名的“迈克尔逊—莫雷实验”——译者注）对地球运动进行测量时，却以失败告终。很快，爱因斯坦提出了他的相对论，终结了以太假说的时代。

“海森堡不确定性原理”是“量子蛆虫”的天然来源

几十年来，人们一直将以太假说视为怪胎、一种倒退，但要想完全抹除它的影响，难度超乎想象。直至今天，人们仍可以在希格斯场中瞥见它的踪影。希格斯场贯穿于整个真空，其场量子化激发就是目前人们熟知的希格斯玻色子。希格斯场被认为是一个标量场，也是同类假设中唯一被实验证实的。这就意味着场中任何一个点都拥有唯一量值。这一点尤其重要，因为无论观察者是静止还是加速，这个场看起来都是一样的。

更重要的是，它的量子自旋为零，从而保证了其从任何一个角度看起来都是一样的。自旋是微观粒子的一种内在属性，用来测量使粒子回归初始静止状态时所需的转力。对携带能量的粒子（如光子和胶子，其自旋量子数为整数）而言，旋转360°后达到稳定状态。物质粒子（电子、夸克）的自旋量为半整数，也就是说要旋转2圈，即720°后才能回到初始状态。但是，希格斯玻色子是零自旋，无论如何旋转，它们看起来都始终一样，就像真空

那样。

对称意味着隐形。物理学家认为，对称性省去了人们界定“事物”之间区别的麻烦。事实上，当物理学家反转宇宙成长胶片，将时光倒流至宇宙初始状态时发现，现实的碎片不断汇集、融合，以对称的形式不断生长、壮大，这种对称意味着初始渊源——即“无”。

希格斯机制之所以出名，是因为它给予基本粒子以质量，但这与其真实意图有所出入。毕竟，给予粒子以质量很容易，将它们的速度降到光速以下就有了质量。困难之处在于，给予粒子质量的过程中不能损坏最初的对称性。希格斯场的伟大之处在于，即使处于能量最低状态，其能量值也不是零。空间中的每个角落都隐藏着能量值为2460亿电子伏特的希格斯场，只是人们看不到而已，因为无论从哪个角度看它们都一样。只有标量场可以在众目睽睽之下隐藏、逃逸，基本粒子却能洞察这一切。

每当粒子的质量打破宇宙的对称性，希格斯就出来救场，弥补损失。希格斯场长期在幕后操劳，确保宇宙保持最初的对称性。人们现在明白了为什么编辑倾向于使用“上帝粒子”这个颇具宗教色彩的称谓——这一称谓的始作俑者利昂·莱德曼最初称其为“该死的粒子（the Goddamn particle）”，出版商将其改为“上帝粒子”。

所有这一切表明，与麦克斯韦的以太学说比起来，希格斯场更贴近“无”，是我们为空白着色的最新画笔。凭借其与众不同的对称性，希格斯场充当着“无”的绝佳伪装，但其本身并非空无一物——希格斯场2460亿电子伏特能量的物理学来源仍然不为人所知。凭借希格斯场，我们能够接近虚无的界限，但无法穿越。

如果使“无”看起来不那么虚无还无法回答“如何无中生有”这一问题，或许我们只有这样做了：让原因不那么像原因。这也有一段历史可循。腐肉中蛆虫的出现使亚里士多德时代的人们普遍相信“自然发生说”：稀薄的空气可以产生生命的气息。“有”与“无”之间的界限同样也是生与死的界限、精神与物质的界限、天与地的界限。这反过来又体现了宗教与信仰的复杂性，为我们的悖论给出了相当全面的解答。1864年，微生物学家路易

斯· 巴斯德抛弃了这一理念，提出“生命来源于生命”。在随后的几十年里，我们将自然发生说视为又一个怪胎。然而，跟以太假说类似，问题又出现了，这次披着量子涨落的外衣。

因其不确定性，量子涨落的现象是无源之水，生命的躁动在原始的静态中销声匿迹，随机到极点。量子力学原理允许——事实上是“需要”——能量（方程式为E=mc2）来表现所谓的“源于无处”。

海森堡不确定性原理是量子蛆虫的天然来源。该原理认为，不确定性这一基本特性将诸如位置与动量、能量与时间这些物理特性统合在一起，因此，我们越是肯定其中一个，另一个就会越加模糊。它们组成共轭对，否定虚无的存在。转瞬之间，整个宇宙浑然出现，然后消失。在外部世界与我们平静内心的毗邻处，嘈杂之声不绝于耳，精心勾画的现实让位于无尽的混沌与随意。只有共轭对本身不是随意的，它们是些属性对，不可能同时被观测和测量到。尽管已对量子涨落做出了经典描述，但世界“之外”并非超验的现实在游走。一直以来，实验已经证实世界“之外”并非“已经存在”某物，而是“即将出现”某物。量子涨落并不是对现实存在的描述，而只是条件描述，即不是现存事物的反映，而是即将出现的事物的条件，是观测者可能选择的特定测量。也可以这样说，观测者测量能力的大小决定了物质存在的可能性。本体论囊括了认识论，自然界的不确定性其实是观测的不确定性。

时空演变如何量时而动？

无法对所有物理学特征进行量值分配，就意味着观测者进行测量时，结果将是完全随机的。在量子效应统治的微小世界里，因果链遭受着致命的纠结。量子力学的开山之父尼尔斯·玻尔曾说过：“量子力学与因果关系（的矛盾）是不可调和的。”针对爱因斯坦那句著名的“上帝不会掷骰子”，玻尔回复说：“爱因斯坦，别告诉上帝该做什么。”

也许，将因果关系摆在第一位这种做法应该责怪我们。进化论曾教导我们要不惜一切代价找到因果关系。当我们的祖先在非洲大草原流浪时，搞清事物的因果关系使得他们有能力与死亡划清界限，叙述等于生存。然而，自然选择法则在量子物理学领域没有用武之地。

事情果真如此吗？问题“存在何为”的答案就是简单的“不为何”，或者“存在就是量子涨落随机选择的结果”？那样的话，我们就可以全然忘记所有的解释，漂漂亮亮地跃上詹姆斯的桥。事物到底是如何无中生有的？没有原因。很不幸，这个恶作剧捉弄了我们这么久。虽然宇宙学家深信量子力学可以生成宇宙，但这只不过是推卸责任的托词。否则，法则从何而来？记住一点，我们想要解释的问题是事物如何无中生有，而不是事物如何从预先存在的物理法则中产生。仅仅将因果关系从等式中删除是不够的，悖论仍然存在。

从无到有

这个故事的主角是时间，改变的承载者。解决悖论的关键会不会是否定时间本身？如果真如爱因斯坦所言，时间只不过是旷日持久的错觉，那么我们可以一劳永逸地将其抹除，不仅将产生于自然法则的因果关系抹除，也将法则来源于何处的问题一并抹除。其实，它们本没有源头，因为没有任何进化，没有故事，也没有桥。

关于永恒宇宙——或被永恒轮回主宰的循环宇宙——的概念存在于人类早期的神话故事中，从班图神话（班图人分布在赤道非洲和南部非洲国家——译者注）到澳大利亚土著的“黄金时代”，从安纳西德曼（古希腊天文学家、自然哲学家——译者注）宇宙论到印度史诗，都可以看到永恒宇宙对人们的吸引力有多大。永恒意味着逃避虚无。

今天，这一古老理念又以恒稳态理论的形式重新出现在世人眼前。这一理论由詹姆斯·金斯爵士于20世纪20年代提出，经由弗雷德·霍伊尔完善，并于20世纪40年代推广开来。他们认为，宇宙空间的膨胀在时间和空间上都是均匀的。宇宙空间在膨胀，而物质的分布又与时间无关，这样就必须不断生成物质来“填补真空”，也就是填补宇宙膨胀产生的空间。因此，净算来，宇宙永远不会变。这一理论后来被证明是错误的，被大爆炸理论所取代，而“永恒”的长度也被缩减为138亿年。

但是，20世纪60年代，永恒宇宙又以一个陌生的新姿态出现——确切地说，在方程式H（x）|Ψ>=0中出现。这一方程式是由物理学家约翰· 阿奇博尔德·惠勒和布莱斯·德维特共同写出的，因此被称为惠勒—德维特方程式。但是德维特更喜欢称其为“该死的方程式”（跟该死的粒子无关），因为他们在试图将量子力学原则应用到整个宇宙时付出了无比艰辛的工作。方程式右边的公式计算结果为零。系统的整个能量为零，根本就没有时间演化，什么都没有发生。最终的问题是，爱因斯坦的宇宙是一个思维的时空，是空间和时间的组合，而量子力学却要求物理系统的波函数随时间不断演化。但是，如果时空本身就是时间，那么如何让它随时间演化？这真令人恼火，量子力学描述的宇宙不可避免地要陷入窘境。惠勒—德维特方程式颠覆了恒稳态宇宙学，认为宇宙并非一成不变，而是永远都处于形成之中。

观察者将现实一分为二

就其本身而言，惠勒—德维特方程式优雅地解决了我们的问题。事物如何无中生有？根本没有无中生有。这是一个令人困惑的解决方案，却正是问题所在。在量子力学中，只有观测者进行测量时才会发生反应（这个观测者可以是人类，也可以是任何其他的粒子结构），否则什么都不会发生。然而，就整个宇宙而言，根本不存在这样的观测者，没有人可以置身宇宙之外。宇宙作为一个整体存在于永恒的瞬间之中，但就其内部而言，就大为不同了。

在宇宙内部，观测者无法测量整个宇宙，因此就有必要将宇宙一分为二——观测者和被观测者，之所以这样分是因为观测者自己没法测量自己。科学哲学家托马斯·布鲁尔引用哥德尔论证强调说：“观测者无法获取或存储足以区分他所处系统的所有状态的信息。”

作为观测者，面对如此巨大的谜团，我们只能管中窥豹，因为我们身处其中。而这一点很可能恰恰是我们的优点所在。当宇宙被一分为二，等式的右边具有了新的量值，变化开始发生，物理反应也开始发生，时间开始流动。这时或许可以说，宇宙诞生了。

如果这听起来像是“穿越”，那好吧，它就是。量子理论需要时间之箭发生奇怪的逆转。惠勒用他著名的延迟选择实验强调了这一事实——这个实验起初只是一个“思想实验”，后来在实验室获得成功。在延迟选择中，观测者当下的测量能决定以往粒子的行为——这个“以往”可以是千百万年前，甚至是138亿年前。因果链首尾相接，终点回到起点：詹姆斯的桥是个环。

可不可以这样理解：所谓的“事物”其实只是“没有事物”从里面看起来的样子（即something“事物”是nothing“没有事物” 的内部表象——译者注）？若果真如此，我们对虚无的不适感或许早已在一些深刻的事实中得到暗示：面对虚无时退缩是人类本性使然，而最终解决悖论的，也许恰恰是我们有限的人类视角。