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生命中心主义宇宙学:生命创造时空及宇宙本身

佛学苑智悲翻译中心罗伯特兰萨 2017-04-09 16:12
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引力坍塌(资料图)

引力坍塌(资料图)

美国国家航空航天局/欧洲航天局/A.沙勒(太空望远镜研究所)

我们向太空深处凝望得越远,就越会意识到,宇宙的本质,并不能经由探测星系或观测遥远的超新星而充分了知。它远比这深邃,所涉及的恰好是我们自身。

某天,当我穿过树林时,这种了悟突然成形。当时我正抬起头,看到一只巨大的金色蜘蛛,攀伏于悬在我头顶树枝的蛛网之上。它“骑”在一根蛛丝上,伸着足,探测着蛛网另一端一只被缠住而奋力挣脱的昆虫所造成的振颤。这只蜘蛛勘测了它的“宇宙”,然而,这个玩具风车形小蛛网之外的一切,对它而言则是不可知的;“我”——这个正在观察着它的人类,也极为遥远,就像望远镜中的天体之于我们。

然而,人类和蜘蛛之间又是何其相似。我们也处在一张巨大的时空之网中,时空之“丝线”,依据存在于我们心中的法则,编织成了这张网。

时空的蛛网(资料图)

时空的蛛网(资料图)

没有了蜘蛛,还会有蛛网吗?同样,若是没有了生命体,空间和时间还会作为物理实体继续存在下去吗?

科学家与哲学家们对探明真实世界本质的痴迷,已持续了数千年之久。三百多年前,爱尔兰经验主义哲学家乔治•贝克莱提出了一个在当时极为超前的观点:我们唯一能感知的只有自己的知觉。换句话说,意识是对宇宙的理解的“基底”。颜色、声音、温度以及其他类似的事物仅仅作为我们脑海中的知觉存在,而不是绝对的实体。广义而言,我们压根不能确定外在宇宙的存在。

数个世纪以来,科学家们只是将贝克莱的观点当作一段哲学插曲,并持续地构建着一些物理模型,这些模型均基于这样的假设,有一个外在的、独立于我们的宇宙,它“就在那里”,而我们每个人则是各自单独地进入了这个世界。这些模型认定,存在着一个实体世界,它胜于我们,或它可以离开我们而存在。

然而,从上世纪20年代开始,量子物理学实验却惯常性地证实了相反的论点:实验结果取决于观测行为。或许,对此最为生动的阐释便是著名的双缝实验。当实验者观测亚原子粒子或光子穿过缝隙时,它会显现得像一颗子弹,只穿过两条缝隙中的其中一条;但若是无人观察,它便显现出波的行为,存在于所有可能存在之处——也包括同时穿过两条缝隙。

一些最著名的物理学家宣称,这些实验结果是如此地令人困惑,它们不可能被完全理解,超越比喻、形象化想象和语言描述本身。然而,有另一种解释能使它们合情合理。这种解释抛弃了宇宙先于生命并创造生命的假定,而是对现实提出了一种生物中心主义的图景。依照这种观点,生命——尤其是意识,创造了宇宙,宇宙无法离开我们而存在。

光子波函数的坍缩

量子力学是物理学家描述原子世界的最精确理论。同时,对于“意识感知是宇宙整体运作中不可或缺的一部分”这一观点,它也提供了众多最具说服力的论据。量子理论告诉我们,一个未被观测的粒子(比如一个电子或光子),仅仅存在于一种模糊、不确定的状态之中,在被观测之前,没有确定的位置或动量。

这就是著名的海森堡不确定性原理。物理学家将粒子的这种幽灵般、尚未“显化”的状态称为“波函数”。它是一种数学表达式,用来给出粒子处于任何确定点的概率。当粒子的某个物理量由只具备取一系列值的各种可能性,突然间转换为取某一真实的确定值时,这种现象被物理学家称为波函数发生了“坍缩”。

坍缩(资料图)

恒星坍缩(资料图)

是什么促成了这种坍缩?外界的干扰?比如说为了拍摄图片而用光子去撞击它;或者,只是盯着它就能做到这点?实验显示,仅仅是实验者头脑中的“了知”,就足以造成被观测粒子波函数的坍缩,并将可能性转化为真实性。当粒子成对产生时,比如一个原子中,一起运动或旋转着的两个电子——物理学家称它们处于“纠缠态”。

由于纠缠态粒子之间的紧密关联,它们共享同一波函数。当我们测量其中一个粒子,使其波函数发生了坍缩,那么,另一个粒子的波函数也会瞬间同时坍缩。当一个光子因被观测而坍缩为纵向偏振态(光波的振动方向均处于同一个纵向平面)时,这一观测行为会同时导致另一个光子从不确定的概率波坍缩为处于横向偏振态的真正光子——即使这两个光子此时相距甚远。

1997年,日内瓦大学物理学家Nicolas Gisin将两个纠缠的光子沿着光纤分开,直至彼此相距七英里。然后,其中一个光子撞向一面双向镜。它在镜面处有两种选择:被反弹回来,或者穿过镜面。探测仪记录了光子的随机行为。但不论它做哪种选择,另一个光子的行为总是会与之相反。它们之间的“通讯”速度,至少比光速快10000倍。

看起来,这种量子信息的传递是瞬时的,不受任何外在制约(就算是光速也不行)。从那以后,其他研究者成功地重复并改进了Gisin的实验。今天,对于光子或物质微粒,甚至是原子团之间,这种瞬时联系的特点,已无人质疑。

在这些实验之前,多数物理学家相信,有一个客观、独立的宇宙。他们坚定地持守这样一种假设:在被测量之前,物理状态是在某种绝对性的意义上存在着的。

所有的这些,如今已永远地成为历史。

对“金发姑娘原则”的解释

量子世界的奇异性,决非对“现实”的陈旧模型提出反驳的唯一论据。此外,还有宇宙中物理参数的“精细微调”现象。许多基本参量、力,以及物理常数(比如电子电荷量、引力常数)“恰恰如此大小”的精确取值,使得宇宙的物理状态,看起来就像是专为生命的存在而量身定做。一些研究者称这种现象为“金发姑娘原则”,因为宇宙“既非太过,亦非不及”,而是恰到好处地使生命得以存在。

到目前为止,对这一奥秘的解释只有四种。前两种令我们很难以科学的视角予以对待。一种声称,这种现象只是惊人的巧合。另一种则认为,它是“上帝所为”(这解释不了任何问题,即使是正确的)。

第三种解释涉及到一个概念,被称为“人择原理”,它由剑桥大学天体物理学家布兰登•卡特于1973年首先提出。这一理论认为,我们必定会发现,宇宙具备生命存在的合适条件;因为,如果生命不存在,我们就不会出现在这里并发现这些条件。一些宇宙学家曾尝试将人择原理与一些新近的理论结合起来。这些理论认为,我们所处的宇宙只是数量庞大的众多宇宙中的一个,这些宇宙各自拥有自身的物理定律。由于宇宙的总量是如此之多,所以,其中有一个宇宙具备生命存在的恰当条件也就不足为奇了。然而,到目前为止,对于其他宇宙的存在,尚无任何直接证据。

最后一种观点是生命中心主义。它认为,宇宙由生命所构建,而不是相反。这是对约翰•惠勒提出的“参与式人择原理”的一种解释和延伸。约翰•惠勒是虫洞和黑洞概念的提出者,也是爱因斯坦的追随者。

追寻时空

甚至连物理世界的最基本元素——空间和时间,也对“宇宙以生命中心为基础”这一观点提供了强有力的支持。

根据生命中心论,时间并非独立于感知它的生命而存在。对于它的本质,长久以来,一些零零散散的哲学家和物理学家都提出了质疑。有哲学家认为,“过去”只是存在于头脑中的一些概念,而这些概念完全是当下正在发生的神经电活动事件。另一方面,有些物理学家则意识到,他们使用的所有的理论模型——从牛顿力学到量子力学,对时间的本质并没有给出任何切实的说法。

最重要的是,并不需要存在着一个作为实际实体的“时间”,在物理系统的演化过程中,“时间”并未扮演一个角色。当物理学家谈到时间时,他们免不了将其称之为“变化”。但变化与时间并不是一回事。

要精确测量一个物体在某一给定瞬间的位置,必须要将它定格在运动过程中的某一静止画面中,就像电影胶片中的一帧。相反,一旦观察到物体的运动,你就不能独立地看某一画面,因为运动是多个画面的组合。一个参数的精确必然导致另一参数的模糊。

铁丝网模拟的时空(资料图)

铁丝网模拟的时空(资料图)

假设你正在看一部箭术锦标赛的影片。弓箭手射出一支箭,摄像机跟踪拍摄箭从弓飞向目标物的运动轨迹。突然,放映机定格在一帧静止的箭的画面上,你看着这支停在半空中的箭。画面的静止让你得以精确地了知箭当前所处的位置,但你却失去了它的所有动量信息。从这帧静止的画面中,我们无法知道它的方向、路径和速度。这种模糊性把我们带回了海森堡的不确定性原理,它提到对一个微小粒子的位置测量会不可避免地造成其动量的不确定性,反之亦然。

从生命中心论的观点来看,所有的这些都完全说得通。我们感知到的一切,以一种经过组织的持续信息之流的形式,在头脑中活跃而接连不断地重构着。照此观点,时间可以被定义为意识中出现的空间状态的集和。然而,什么才是真实?如果脑海中的下一个画面与上一个不同,那么,它们是处于不同的期间。

我们可以将“时间”这样一个“头衔”授予“改变”,但是,这并不意味着,有一个真实的无形基底,变化是发生于这一基底之中。这只不过是我们理解事物的一种方式。我们看着心爱的人衰老和死亡,便假定,有一种名为“时间”的外在实体该承担此罪过。

同样,空间也让人不可捉摸。我们没办法把它捡起,带到实验室去研究。如同时间一样,空间既非物理实体,也并非我们观念中基本的真实对象,相反,它是我们用以解释和理解事物的一种模式。它是生命体心智软件的一部分,我们用它将感知塑造成多维度物体。

我们中大多数人的思想仍然停留在牛顿时代——认为空间可被看作一个没有边界的巨大容器。但这种概念是错误的,原因至少有以下几点:1. 根据爱因斯坦的相对论,物体间的距离随引力和相对速度等因素而改变,所以,任何两个物体之间,都没有绝对意义上的距离。2. 根据量子场论,“空”的空间,事实上并非什么也没有,而是遍布着潜在的粒子和场。3. 量子理论甚至质疑,各处一方的两个物体是否真正相互分离,因为,即使相隔一个银河系之遥,纠缠态粒子的行为仍然“步调一致”。

走出困境

在日常生活中,空间和时间作为一种幻相并无害处。但,只要将它们看作基本且独立的实体,问题就出现了,因为这导致科学在探索实在的本质时采取了一种完全错误的出发点。许多研究者仍然相信,他们可以仅仅由自然界的一个侧面——物理实体,来构建关于宇宙的完备模型,而不必考虑另一个侧面——生命。

由于个人倾向和教育方式,这些科学家们倾心于用数学模型来解释世界。如果在科研之余,他们能以同等严肃的态度来看看路边的池塘和浮到水面上的那些鲦鱼就好了。这些鱼类、鸭子以及在蒲丛边划水而过的鸬鹚,都是这一伟大答案中不可或缺的一部分。

近来的量子物理研究,为全新的生命中心主义科学提供了形象的说明。就在几个月前, Nicolas Gisin宣布了他的量子纠缠实验的一个新进展。这一次,他认为,实验结果可由肉眼直接观察到。在维也纳大学,Anton Zeilinger所做的关于富勒烯(一种大分子)的实验,将量子力学的领地向宏观世界又推进了一步。

时空的困境(资料图)

时空的困境(资料图)

由著名的牛津大学物理学家Roger Penrose提出的关于此实验激动人心的延伸版本中,不只是光子,就连一个反射它的小镜子也会成为量子纠缠体系的一部分,而这个小反射镜比富勒烯大了数十亿倍。如果实验结果能证实Penrose的想法,那么,它也证实了,量子效应同样适用于人类尺度的物体。

生命中心主义可以打开西方科学不知不觉将自身束缚于其中的牢笼。将观察者纳入到事物的演化进程之中,能够开创理解认知问题的全新途径——从阐释意识的本质,到开发如同我们一样体验世界的电子计算机(思维机器)。生命中心主义也能为解答与量子物理和宇宙大爆炸相关的一系列问题提供坚实的基础。

承认时间和空间是生命体的一种感知方式(与生命过程相关),而不是外在的物理客体,可以提供全新的理解万物的方式——从微观领域的现象(比如引起双缝实验奇异结果的原因),到宇宙得以展现为现有形态的力、物理常量及定律。最低限度,它也可以帮助如同弦理论这种掉入死胡同的工作暂停一下脚步。

最重要的是,生命中心主义对整个物质世界做出的和谐统一的描述,令人看到了具有更多希望的光明前景。八十多年前,爱因斯坦试图建立 “统一场论”,但并没有成功,自此之后,科学家一直在致力于寻找这样一种方式。如果不能认识到生命的基本角色,我们企图对宇宙做出真正的统一描述的努力,将会一无所获。

文:罗伯特•兰萨( Robert Lanza)

作者介绍:

罗伯特•兰萨(医学博士)被认为是世界科学家中的一位领军人物。现任先进细胞科技公司首席科学官及维克森林大学医学院兼职教授。他发表的论文和发明已达数百种之多,并著有二十多本科学书籍,其中的《组织工程原理》被公认为是该领域最具权威性的参考书。

他是世界上首次克隆人类胚胎(目的是制备多功能干细胞)团队的成员。兰萨和他的同事率先证明了细胞核移植可用于逆转衰老进程,以及制备具有免疫相容性的组织,包括第一例由克隆细胞制备的器官组织。兰萨博士被称为“科学界的比尔•盖茨”。他获奖无数,入选《美国名人录》、《世界名人录》等。他的导师们说他是个“天才”、一个“离经叛道的思想家”,甚至把他和爱因斯坦相提并论。

“干细胞权威专家罗伯特•兰萨提出了关于宇宙万物的全新观点。”

文章来源:

http://www.robertlanza.com/the-biocentric-universe-theory-life-creates-time-space-and-the-cosmos-itself/

智悲翻译中心 译竟于2016.06.08

翻译:圆直、圆往

一校:益辰

二校:圆阳

终审:圆恩

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责任编辑:waltergao

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