無本之橋—如何從“無”到“有”

阿曼達·吉福特++田呈蓮

威廉姆·詹姆斯在思考“事物到底是如何無中生有的”這個所有哲學難題的根本問題時總結道：“‘存在的問題是所有哲學問題中最難回答的問題。”他認為“這個問題令人惱火之處在于它需要得到解釋，卻又否定任何解釋的可能性”。他寫道：“虛無和存在之間沒有邏輯的橋梁作為紐帶。”科學解釋由因果組成，但是如果“虛無”是真正意義上的“一無所有”，它就無法引發其他事物的產生。問題不是我們無法找到“正確”的解釋這么簡單，而是解釋本身在虛無面前無能為力。

這種失敗正好擊中我們的痛處。人類是敘述性物種，我們對事物最基本的了解源于故事，而“事物如何無中生有”正是最根本的故事，是最原始的敘述，比英雄的旅程或男女約會之類的敘述要基礎得多。然而，這個故事破壞了有關故事的傳統概念，是一種自我解構和矛盾的敘述。

否則，它還能怎樣？故事的主角是“無”——僅作為單詞而存在的一個矛盾體。它是一個名詞，指一個“事物”，這個“事物”就是“沒有事物”。每當我們想象或者說出它的名字時，實際上就拿“意義”這一污點破壞了它的虛無性。人們不得不開始苦思，到底是“虛無”出了問題，還是我們自己出了問題？它是宇宙層面的，還是語言層面的？確實存在抑或只是心理想象？這是一個物理學悖論還是思想的悖論？

無論哪種情況，有一點需要明白：解決悖論的出路永遠不在答案，而在問題本身，總會在某個地方存在有瑕疵、有缺陷的假設和錯誤的身份。在“事物到底是如何無中生有的”這樣一個簡單的問題面前，人們無處可藏。這或許就是我們為什么一次又一次地重返那些舊的理念，它們披著新鮮的外衣，打著改良的旗幟，像癔癥患者那樣隨意操縱科學的發展軌跡，或者來回變換不同的主題。

在每一條路上，我們都試圖在詹姆斯捉摸不定的橋上鋪一塊墊腳石。

最底下的那塊石頭是這樣的：如果你不能做到“無中生有”，就試圖讓“無”看起來不那么虛無。古希臘人認為，真空中充滿一種叫“以太”的物質，亞里士多德設想其為永恒不變的第五元素，在穩定性方面比土壤、空氣、火、水要好，因而更完美。亞里士多德認為，宇宙中的物體因所處位置的不同而上升或下降。真正的虛無與此不同，它們完全對稱，無論從哪個角度看都一樣，致使絕對的空間方向“上”和“下”變得毫無意義。亞里士多德認為，以太可以作為一種宇宙羅盤，一個終極參考框架，在這里，所有運動都可以被測量。對那些討厭真空的人來說，以太將空間填充得密不透風。

古代以太理論持續了幾千年，直到19世紀后期的物理學家詹姆斯·克拉克·麥克斯韋提出新的設想——他發現光通過波的形式以特定速度傳播。什么在波動？速度以什么作為參考？以太可以很好地解決這個問題，它為光的傳播提供媒介，而且正如亞里士多德最初提出的，它可以提供一個參考框架，在這個框架里，宇宙所有的變化都能被測量。然而，阿爾伯特·邁克爾遜與愛德華·莫雷于1887年通過“以太風”實驗（著名的“邁克爾遜—莫雷實驗”——譯者注）對地球運動進行測量時，卻以失敗告終。很快，愛因斯坦提出了他的相對論，終結了以太假說的時代。

“海森堡不確定性原理”是“量子蛆蟲”的天然來源

幾十年來，人們一直將以太假說視為怪胎、一種倒退，但要想完全抹除它的影響，難度超乎想象。直至今天，人們仍可以在希格斯場中瞥見它的蹤影。希格斯場貫穿于整個真空，其場量子化激發就是目前人們熟知的希格斯玻色子。希格斯場被認為是一個標量場，也是同類假設中唯一被實驗證實的。這就意味著場中任何一個點都擁有唯一量值。這一點尤其重要，因為無論觀察者是靜止還是加速，這個場看起來都是一樣的。

更重要的是，它的量子自旋為零，從而保證了其從任何一個角度看起來都是一樣的。自旋是微觀粒子的一種內在屬性，用來測量使粒子回歸初始靜止狀態時所需的轉力。對攜帶能量的粒子（如光子和膠子，其自旋量子數為整數）而言，旋轉360°后達到穩定狀態。物質粒子（電子、夸克）的自旋量為半整數，也就是說要旋轉2圈，即720°后才能回到初始狀態。但是，希格斯玻色子是零自旋，無論如何旋轉，它們看起來都始終一樣，就像真空

那樣。

對稱意味著隱形。物理學家認為，對稱性省去了人們界定“事物”之間區別的麻煩。事實上，當物理學家反轉宇宙成長膠片，將時光倒流至宇宙初始狀態時發現，現實的碎片不斷匯集、融合，以對稱的形式不斷生長、壯大，這種對稱意味著初始淵源——即“無”。

希格斯機制之所以出名，是因為它給予基本粒子以質量，但這與其真實意圖有所出入。畢竟，給予粒子以質量很容易，將它們的速度降到光速以下就有了質量。困難之處在于，給予粒子質量的過程中不能損壞最初的對稱性。希格斯場的偉大之處在于，即使處于能量最低狀態，其能量值也不是零。空間中的每個角落都隱藏著能量值為2460億電子伏特的希格斯場，只是人們看不到而已，因為無論從哪個角度看它們都一樣。只有標量場可以在眾目睽睽之下隱藏、逃逸，基本粒子卻能洞察這一切。

每當粒子的質量打破宇宙的對稱性，希格斯就出來救場，彌補損失。希格斯場長期在幕后操勞，確保宇宙保持最初的對稱性。人們現在明白了為什么編輯傾向于使用“上帝粒子”這個頗具宗教色彩的稱謂——這一稱謂的始作俑者利昂·萊德曼最初稱其為“該死的粒子（the Goddamn particle）”，出版商將其改為“上帝粒子”。

所有這一切表明，與麥克斯韋的以太學說比起來，希格斯場更貼近“無”，是我們為空白著色的最新畫筆。憑借其與眾不同的對稱性，希格斯場充當著“無”的絕佳偽裝，但其本身并非空無一物——希格斯場2460億電子伏特能量的物理學來源仍然不為人所知。憑借希格斯場，我們能夠接近虛無的界限，但無法穿越。

如果使“無”看起來不那么虛無還無法回答“如何無中生有”這一問題，或許我們只有這樣做了：讓原因不那么像原因。這也有一段歷史可循。腐肉中蛆蟲的出現使亞里士多德時代的人們普遍相信“自然發生說”：稀薄的空氣可以產生生命的氣息。“有”與“無”之間的界限同樣也是生與死的界限、精神與物質的界限、天與地的界限。這反過來又體現了宗教與信仰的復雜性，為我們的悖論給出了相當全面的解答。1864年，微生物學家路易

斯· 巴斯德拋棄了這一理念，提出“生命來源于生命”。在隨后的幾十年里，我們將自然發生說視為又一個怪胎。然而，跟以太假說類似，問題又出現了，這次披著量子漲落的外衣。

因其不確定性，量子漲落的現象是無源之水，生命的躁動在原始的靜態中銷聲匿跡，隨機到極點。量子力學原理允許——事實上是“需要”——能量（方程式為E=mc2）來表現所謂的“源于無處”。

海森堡不確定性原理是量子蛆蟲的天然來源。該原理認為，不確定性這一基本特性將諸如位置與動量、能量與時間這些物理特性統合在一起，因此，我們越是肯定其中一個，另一個就會越加模糊。它們組成共軛對，否定虛無的存在。轉瞬之間，整個宇宙渾然出現，然后消失。在外部世界與我們平靜內心的毗鄰處，嘈雜之聲不絕于耳，精心勾畫的現實讓位于無盡的混沌與隨意。只有共軛對本身不是隨意的，它們是些屬性對，不可能同時被觀測和測量到。盡管已對量子漲落做出了經典描述，但世界“之外”并非超驗的現實在游走。一直以來，實驗已經證實世界“之外”并非“已經存在”某物，而是“即將出現”某物。量子漲落并不是對現實存在的描述，而只是條件描述，即不是現存事物的反映，而是即將出現的事物的條件，是觀測者可能選擇的特定測量。也可以這樣說，觀測者測量能力的大小決定了物質存在的可能性。本體論囊括了認識論，自然界的不確定性其實是觀測的不確定性。

時空演變如何量時而動？

無法對所有物理學特征進行量值分配，就意味著觀測者進行測量時，結果將是完全隨機的。在量子效應統治的微小世界里，因果鏈遭受著致命的糾結。量子力學的開山之父尼爾斯·玻爾曾說過：“量子力學與因果關系（的矛盾）是不可調和的。”針對愛因斯坦那句著名的“上帝不會擲骰子”，玻爾回復說：“愛因斯坦，別告訴上帝該做什么。”

也許，將因果關系擺在第一位這種做法應該責怪我們。進化論曾教導我們要不惜一切代價找到因果關系。當我們的祖先在非洲大草原流浪時，搞清事物的因果關系使得他們有能力與死亡劃清界限，敘述等于生存。然而，自然選擇法則在量子物理學領域沒有用武之地。

事情果真如此嗎？問題“存在何為”的答案就是簡單的“不為何”，或者“存在就是量子漲落隨機選擇的結果”？那樣的話，我們就可以全然忘記所有的解釋，漂漂亮亮地躍上詹姆斯的橋。事物到底是如何無中生有的？沒有原因。很不幸，這個惡作劇捉弄了我們這么久。雖然宇宙學家深信量子力學可以生成宇宙，但這只不過是推卸責任的托詞。否則，法則從何而來？記住一點，我們想要解釋的問題是事物如何無中生有，而不是事物如何從預先存在的物理法則中產生。僅僅將因果關系從等式中刪除是不夠的，悖論仍然存在。

從無到有

這個故事的主角是時間，改變的承載者。解決悖論的關鍵會不會是否定時間本身？如果真如愛因斯坦所言，時間只不過是曠日持久的錯覺，那么我們可以一勞永逸地將其抹除，不僅將產生于自然法則的因果關系抹除，也將法則來源于何處的問題一并抹除。其實，它們本沒有源頭，因為沒有任何進化，沒有故事，也沒有橋。

關于永恒宇宙——或被永恒輪回主宰的循環宇宙——的概念存在于人類早期的神話故事中，從班圖神話（班圖人分布在赤道非洲和南部非洲國家——譯者注）到澳大利亞土著的“黃金時代”，從安納西德曼（古希臘天文學家、自然哲學家——譯者注）宇宙論到印度史詩，都可以看到永恒宇宙對人們的吸引力有多大。永恒意味著逃避虛無。

今天，這一古老理念又以恒穩態理論的形式重新出現在世人眼前。這一理論由詹姆斯·金斯爵士于20世紀20年代提出，經由弗雷德·霍伊爾完善，并于20世紀40年代推廣開來。他們認為，宇宙空間的膨脹在時間和空間上都是均勻的。宇宙空間在膨脹，而物質的分布又與時間無關，這樣就必須不斷生成物質來“填補真空”，也就是填補宇宙膨脹產生的空間。因此，凈算來，宇宙永遠不會變。這一理論后來被證明是錯誤的，被大爆炸理論所取代，而“永恒”的長度也被縮減為138億年。

但是，20世紀60年代，永恒宇宙又以一個陌生的新姿態出現——確切地說，在方程式H（x）|Ψ>=0中出現。這一方程式是由物理學家約翰· 阿奇博爾德·惠勒和布萊斯·德維特共同寫出的，因此被稱為惠勒—德維特方程式。但是德維特更喜歡稱其為“該死的方程式”（跟該死的粒子無關），因為他們在試圖將量子力學原則應用到整個宇宙時付出了無比艱辛的工作。方程式右邊的公式計算結果為零。系統的整個能量為零，根本就沒有時間演化，什么都沒有發生。最終的問題是，愛因斯坦的宇宙是一個思維的時空，是空間和時間的組合，而量子力學卻要求物理系統的波函數隨時間不斷演化。但是，如果時空本身就是時間，那么如何讓它隨時間演化？這真令人惱火，量子力學描述的宇宙不可避免地要陷入窘境。惠勒—德維特方程式顛覆了恒穩態宇宙學，認為宇宙并非一成不變，而是永遠都處于形成之中。

觀察者將現實一分為二

就其本身而言，惠勒—德維特方程式優雅地解決了我們的問題。事物如何無中生有？根本沒有無中生有。這是一個令人困惑的解決方案，卻正是問題所在。在量子力學中，只有觀測者進行測量時才會發生反應（這個觀測者可以是人類，也可以是任何其他的粒子結構），否則什么都不會發生。然而，就整個宇宙而言，根本不存在這樣的觀測者，沒有人可以置身宇宙之外。宇宙作為一個整體存在于永恒的瞬間之中，但就其內部而言，就大為不同了。

在宇宙內部，觀測者無法測量整個宇宙，因此就有必要將宇宙一分為二——觀測者和被觀測者，之所以這樣分是因為觀測者自己沒法測量自己。科學哲學家托馬斯·布魯爾引用哥德爾論證強調說：“觀測者無法獲取或存儲足以區分他所處系統的所有狀態的信息。”

作為觀測者，面對如此巨大的謎團，我們只能管中窺豹，因為我們身處其中。而這一點很可能恰恰是我們的優點所在。當宇宙被一分為二，等式的右邊具有了新的量值，變化開始發生，物理反應也開始發生，時間開始流動。這時或許可以說，宇宙誕生了。

如果這聽起來像是“穿越”，那好吧，它就是。量子理論需要時間之箭發生奇怪的逆轉。惠勒用他著名的延遲選擇實驗強調了這一事實——這個實驗起初只是一個“思想實驗”，后來在實驗室獲得成功。在延遲選擇中，觀測者當下的測量能決定以往粒子的行為——這個“以往”可以是千百萬年前，甚至是138億年前。因果鏈首尾相接，終點回到起點：詹姆斯的橋是個環。

可不可以這樣理解：所謂的“事物”其實只是“沒有事物”從里面看起來的樣子（即something“事物”是nothing“沒有事物” 的內部表象——譯者注）？若果真如此，我們對虛無的不適感或許早已在一些深刻的事實中得到暗示：面對虛無時退縮是人類本性使然，而最終解決悖論的，也許恰恰是我們有限的人類視角。