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站在科学的前沿能看透我们的世界和宇宙吗?

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文:古志

普通人可能认为科学是永无止境的,但是,站在纯科学的前沿领域看过去,比如粒子物理学、宇宙学、进化生物学、神经生物学等,发现实证方法已经在阻碍科学的发展与突破了。

一些科学家认为,在探索“我们是什么”以及“我们来自何方”之类的纯科学的各个重要领域,能发现的都发现了,剩下的只是一些无关紧要的细节;而另一方面,有些重大问题,由于人类自身的局限性,恐怕永远也不会得到确切的答案,这一切都意味着科学将很快走向“终结”。

乍听,这太不可能,科学不是无止境的吗,怎么可能终结呢?不过认真思考一番,我们会看到,在几门学科的前沿领域,人类的确面临着难以逾越的困境。

粒子物理:有无“终极理论”无法证明

自十九世纪以来,物理学家一直在寻找一种“终极理论”,试图解释所有宏、微观世界及其表现形式。二十世纪后期,物理学家在微观世界建立了基本粒子的标准模型,囊括了电磁力、弱力和强力三种基本相互作用力。

同一时期,人们提出了超弦理论,将爱因斯坦的引力理论也统一进一个自洽的模型里来。这个理论认为构成物质的最基本的“砖块”是一种叫“超弦”的微小能量弦。超弦本身既不是物质,也不是能量,它只是一些能产生物质、能量、时空的原材料。研究超弦的科学家说,正像钢琴弦的振动能产生不同的音调一样,上帝在一场创世音乐会上,用这些弦不经意间就造出了所有的粒子和作用力。

超弦理论虽然试图包罗万象,但如果局限在现有实证科学逻辑中,却无法得到验证。超弦理论的十维时空没法拿在我们可怜的三维时空的手里“掂量掂量”,就好比手的影子没法抓住我们一样。超弦之于质子犹如质子之于太阳系那般小,要探测超弦王国,物理学家就得建造周长为1000光年的粒子加速器……这简直是异想天开。

许多物理学家因此对它提出了尖锐的批评,他们指责那些研究超弦的人是以主观的推测和判断来代替科学,但研究超弦的人反唇相讥:“可是假如这个世界本不是为了让人类方便地认识和理解而诞生的,那有什么办法?”

物理学的另一个基本问题是量子力学的诠释。但关于量子力学的真正含义,仍是含糊不清。半个世纪前,量子力学奠基人之一的科学家理查德德・费曼曾说:“没有人真正理解量子力学!”至今,无人能从量子力学身上扯下这张标签。

宇宙学:越来越玄乎

二十世纪早期,天文学家发现了星系光谱的多普勒红移,证明星系正在远离地球,星系之间也在互相远离。由此,他们提出了一个大爆炸理论。星系红移、微波背景辐射和轻元素浓度构成了支持大爆炸理论的三大证据。

但是大爆炸理论有明显漏洞。其一,理论上不能确定早期宇宙的热电浆体怎么凝结成恒星和星系的。观察表明,肯定有一些不可见的“暗物质”将星系束缚在一起,但暗物质的粒子是什么,无从知道;其二,宇宙的大尺度结构问题:在宇宙早期,星系被认为是均匀地分散在整个宇宙中,但后来星系似乎聚集成团了,周围是巨大的真空,怎么解释?第三,宇宙大爆炸的原始奇点是极微观和高温的,要描述它只能用量子规律了,一个量子宇宙会是什么样子呢?

作为大爆炸理论的补充和发展,有人提出暴胀理论。这个理论有更使人吃惊的含义:我们通过望远镜所看到的一切不过是暴胀时产生的极大区域内的极微小部分。宇宙暴胀一旦开始,就会像鸡生蛋、蛋生鸡似的无限繁殖下去,形成一个“超宇宙”的海洋。我们的宇宙不过是“超宇宙”海洋里的一个水分子而已。

由于科学的普及,现在即使在普通公众的嘴上也经常能听到“虫洞”、“时间旅行”等宇宙学的时髦名词。和暴胀理论一样,这些理论恐怕永远无法反驳,也永远无法证实。

即便是站在科学的前沿,以人类的局限,想看透无限的世界与宇宙,也似乎越来越不可能。

进化生物学:无法解释的生命现象太多太多

关于生命的进化与起源,十九世纪达尔文提出了解释物种进化的自然选择说。达尔文总结:每个生物个体为了生存下去并繁衍后代,不得不与同种的其他个体展开直接或间接的竞争,而大自然偏爱获胜者。

上世纪三十年代,一批进化生物学家把孟德尔的遗传理论和达尔文的理论融合在一起,形成了基因变异版的“综合进化论”体系。1953年DNA结构的发现似乎进一步证实了达尔文关于一切生物都是相互联系的、有着共同起源的猜测。

但是,关于生物进化论是否正确的争论一直不绝于耳。达尔文理论无法解释的生命现象太多太多。

比如:猿和人之间的过渡物种化石至今仍是空白;超亿年前的远古高科技文明不断地在世界各地被发掘;进化论无法解释寒武纪生命大爆发现象;分子生物学的发展不是在证实进化论的科学性——生命在分子层面的复杂性,恰恰在打脸达尔文关于生命在原始时期是简单结构的说法;基因变异的结果往往是使生命轨迹处于下行和衰败,而不是进化和升华,而且基因变异至多是同种突变,跨物种突变几乎没有可能性……

神经生物学:有没有自由意志?

意识,尽管被哲学家讨论了几个世纪,进入科学的研究范围却还是上世纪90年代的事。1990年,生物学家弗朗西斯・克里克和克里斯托夫・科克认为意识和知觉是同义词,只有通过研究神经元以及它们之间的相互作用,科学家才能积累起必要的、确凿的知识,以创建真正科学的意识模型。

然而,在研究手段上,神经生物学家和人工智能研究者产生了分歧。神经生物学家坚持意识只能从生物学的立场来认识,而人工智能专家则认为,大脑不过是一台特别复杂的机器而已。他们甚至声称某些具有记忆功能的程序同样可以具备意识。

而对另一个问题,即是否存在自由意志,科学家们也争论不休。一批科学家认为人类拥有的不过是“一堆神经元”,否认自由意志的存在。另一些科学家则从量子纠缠上看到了意志独立存在的可能性。

但科学家依然面临一个永远无法解答的问题,即为什么神经活动会伴随着主观体验,例如忧愁、快乐等等,这种体验又为什么人与人不同?

就算有一天,神经科学家能给出关于大脑的高度有效的示意图,将每一个特定的神经机能与特定的精神活动对应起来,例如你忧伤的时候,计算机里大脑示意图上掌管“忧伤”的区域就掉起眼泪来(仿佛它比你还忧伤),但事实上,别人对于你此刻的“忧伤”情感体验仍一无所知。

因为他要体验你此刻的感情,必须拥有你全部的记忆,甚至你的身体,用俗话说就是“钻到你肚子里去”;但这样一来,他又丧失了自己,不成其为“他”了,这真是一个悖论!

所以,就这一点来说,科学恐怕永远无法回答《庄子・秋水》里那个著名的问题:“子非鱼,安知鱼之乐?”

此外,仍有许多与意识相关的自然界乃至人类社会的超常现象是无法解释的。比如,人类的第六感预测功能、再生人现象、催眠状态下的前世记忆、双胞胎之间的超感体验等等。

压倒科学的问题越来越多

不可否认,随着科学深入发展,此类压倒科学的问题似乎越来越多,而且多数是十分重要和根本性的问题。譬如,有没有万物的终极理论?现在这个宇宙是远古宇宙的必然发展,还是一个偶然?生命又是如何起源的?人类和生命有无轮回?人类正信信仰中的宇宙观是否更接近宇宙真相……等等。

如此看来,当年牛顿所说的科学的尽头是神学,并非空穴来风。