宇宙學「基本悖論」的三種樣式

2020-11-23 鄧如山

宇宙的有限性和無限性的「基本悖論」、或兩者對立和統一的辯證關係通過物質、時間和空間的存在形式表現出來,我們將物質的有限性和無限性,時空的有限性和無限性看成是宇宙「基本悖論」的兩種、或三種主要的形式,在三種主要的形式之外還存在幾種、或多種次要形式的「基本悖論」,比如:宇宙的基本粒子種類是有限的,而基本粒子的數量幾乎是無限的。基本粒子是組成物質的最小單位,物理學家在粒子物理的基本模型中定義了62種基本粒子,第一種類型的基本粒子是輕子,有12種參與弱相互作用的輕子,電子和中微子屬於輕子的家族;第二種是夸克,有6種基本夸克,每種夸克有3種顏色,6種風味,每種顏色和風味的夸克有自己的反夸克,它們組成了36種夸克的大家族;第三種是規範波色子或規範傳播子,有14種傳遞基本相互作用的規範波色子,光子、膠子、假設的引力子、希格斯波色子、傳遞強相互作用的W+、W-和Z波色子屬於規範波色子的家族。

基本粒子的種類是有限的,而由基本粒子組成的原子和分子的數目幾乎是無限的,由於天文學家目前不能精確地測量我們所在宇宙的大小,他們大致估算了在我們宇宙中存在的原子總數量,有的科學家計算的宇宙原子數為10的70次方,有的科學家計算的原子總數為10的80次方,有的數據在10的70次方到10的150次方之間。在實際的天文觀測中沒有發現多重宇宙的存在,如果將多重宇宙的原子數目考慮進來,那麼總宇宙的原子數目將是無限的。既然天文學家目前不能確定多重宇宙的存在和它們的屬性,因此,我們不能確定多重宇宙的「原子」和「基本粒子」和我們宇宙的原子和基本粒子在多大的程度上符合哲學宇宙論的「等效原理」,我們宇宙的原子和基本粒子與多重宇宙的「原子」和「基本粒子」也許有更多的同一性,「等效原理」佔據了主要的屬性;也許有更多的差異性,「差異原理」佔據了主要的屬性。

物質的運動和轉化源自於四種自然基本力的作用,即使將科學家預言的「暗能量反引力」和我們呼籲的慣性力加進基本力的體系,自然基本力家族的「增員增效」也是十分有限的,我們基本把握了是四種或四種以上基本力的作用,卻不能完全掌握物質運動和相互轉化的多樣性。宇宙的複雜性、豐富性和多樣性超出了地球和天體藝術家的想像。人們在社會實踐中常常「情不自禁」地感嘆,在人民群眾中蘊藏了無限的積極性和創造性,這是生產力要素中人的能動性帶來的社會力量,人類推動生產力的進步和自然基本力「撬動」物質、能量的運動和轉化符合哲學動力論的「等效原理」,只不過推動社會進步的生產力和「撬動」物質、能量運動和相互轉化的自然基本力屬於兩類不同性質的力,自然力和「社會力」遠不在一個層次上。遠古時代產生宗教和神話的一個原因在於我們的先人感到人類的力量微不足道,自然的力量不可抗拒,順從自然的力量是人類生存的「第一法則」,自然力量的「擬人化」形成了宗教和神話的來源,人類藝術的產生同樣是擬人化和想像力的結果,因此,宗教、神話和藝術的形成符合哲學「交感論」的「等效原理」,甚至可以說最早的宗教和神話是遠古人類創造自然藝術的產物。

既然宗教和藝術的創造性符合哲學想像論的「等效原理」,那麼我們可以預期宗教和藝術有密切和生動的聯繫,文化史家從人類早期的宗教和藝術活動中找到兩者相互交融的大量例證,早期的藝術題材常常取自於宗教,而在宗教的儀式和傳說中滲透了藝術的成分。文化史和社會史家很難從時空的順次上將科學、宗教和藝術劃分開來,既然三者的起源不分先後,那麼科學、宗教和藝術的起源符合哲學同步論的「等效原理」,不僅如此,科學、宗教和藝術的起源存在形式上的相似性,我們甚至可以「效仿」宇宙大爆炸理論,構造形式上的「科學大爆炸理論」、「宗教和藝術大爆炸理論」,就像我們接受了現代信息學的「信息大爆炸理論」一樣。宇宙或自然的起源和科學、宗教與藝術起源的神秘性符合哲學起源論的「等效原理」。宇宙的起源是一種自然現象,而科學、宗教和藝術的起源則是一種文化和知識現象,人們對自然的起源遠沒有達到一種精確認識的程度,儘管我們應用了精確和模糊的數學來描述自然起源和演變的過程,同樣,我們對科學、宗教和藝術的起源遠沒有獲得一種精準認識的高度,儘管我們積累了豐富的考古學和文化學的史料和實物例證。哲學概念的「不確定性原理」與人類認識的無限性有關,人們對科學、宗教和藝術的認識不會停止在一個水平上,認識永無止境,就像自然演變和運行永無止盡一樣,人類認識和自然運動的無限性符合哲學永恆論的「等效原理」。

廣義概念的宇宙學常數是有限的,而由宇宙學常數排列組合成的星系和宇宙形態幾乎是無限的。一種宇宙學常數項是愛因斯坦定義的,他在宇宙引力的場方程中引入了一個常數項,由於該常數項的功能是抵消宇宙物質引力的塌縮作用,整個宇宙得以維持了愛因斯坦和其它宇宙學家所期待的恆穩態、或靜止態。宇宙的和諧和穩定被古希臘和現代哲學家認為是宇宙的重要法則,一些宗教宇宙學家和神職人員甚至認為上帝的和諧和穩定確保了宇宙的恆定和完美,或者上帝與宇宙的和諧和穩定符合哲學完美論論的「等效原理」。實際上,不是上帝變了,宇宙的觀念隨著改變,而是宇宙的觀念變了,人們對於上帝的認識隨著改變,「過去的上帝」確保了一個靜態的宇宙,「現在的上帝」確定了一個膨脹的宇宙。現代的宇宙物理學家對於宇宙學常數有了新的定義,它的物理學含義特指宇宙的「暗能量」,宇宙學常數和暗能量密度符合哲學概念論的「等效原理」。如果宇宙物理學家發現了暗能量密度,那麼他們中的一員、或一個科學小組將成為人們期待的「下一個愛因斯坦」,還有什麼發現能比找到宇宙加速膨脹的原因更令人期待、更讓科學家歡欣鼓舞?反之,如果宇宙物理學家證偽了暗能量密度的存在,那麼他們有可能會發現宇宙膨脹的其它解釋,人們根本不用擔心科學家將大量資金和資源用在了「子虛烏有」的科學探索。

我們將廣義概念的「宇宙學常數」定義為物理學基本常數,這些「萬古不變」的基本參數包括質子和電子的電荷、質子和電子的質量、光子在真空中的速度、量子力學的普朗克常數、玻爾茲曼常數等,基本的物理學常數有30多個,組合而成的物理學常數則有40到50個之多,就像基本粒子有62種,組合而成的基本粒子則有數百個之多一樣。每一種物理規律的發現常常對應了一個確定的物理常數,例如:萬有引力定律對應了萬有引力常數,愛因斯坦場方程對應了「宇宙學常數」,普朗克黑體輻射方程式對應了普朗克常數,麥克斯韋電磁方程組對應了光速,原子和分子的光譜學對應了精細結構常數等。精細結構常數的倒數近似為137,美籍奧地利物理學家泡利由於在量子力學中發現了「泡利不相容原理」獲得了1945年的諾貝爾物理學獎,泡利的一生發生了許多趣事,其中的一個是他在一次住院中住進了137號病房,他向朋友開玩笑地說到自己住進了「精細結構常數病房」。一種物理學規律與一個物理學基本常數的「對應原理」說明,物理學規律和物理學常數的神秘性符合哲學詭異論的「等效原理」,物理學家對基本常數的測量和解釋遠沒有到「物理學的終結」時候。

宇宙學的「人擇原理」不僅可以解釋我們為什麼在宇宙的「地球角落」,還可以解釋人類認識如何可能的哲學問題,如果宇宙的物質、時間和空間僅有無限的屬性,那麼我們如何對比和認識宇宙形態和轉變的無限性?地球和太陽系的物質、時間和空間恰恰為我們準備了宇宙有限的屬性,每個人的生存更是局限在一個狹小的時空世界。人類的科學、宗教和藝術的認識之所以可能,這是因為儘管宇宙的物質和能量、時間和空間的數量是無限的,而組成它們的基本粒子、驅動它們轉變和運動的基本力、決定它們無限排列組合的宇宙學常數是有限的、甚至十分有限。無限性決定了宇宙的複雜性,而有限性確定了宇宙的簡單性,62種基本粒子、4種基本力、30種物理學常數使得我們能夠從有限性認識到宇宙的無限性,從簡單性認識到宇宙的複雜性。「人擇原理」以我們的存在解釋了宇宙「從古至今」的演變過程,宇宙「基本量綱」表現了「簡潔即美」的特性,「人擇原理」還能以我們認識的可能性來解釋宇宙基本組成和基本作用力的有限性。我們發現「人擇原理」在解釋宇宙的形成和人類認識的可能方面符合哲學原理論的「等效原理」。我們知道宇宙何以存在是宇宙學最大的謎題之一,而人類認識何以發生則是哲學認識論的最大謎題之一。

(宇哲手稿:2018-11-19)

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