直到广义相对论出现后,人们对于引力才有了一个较为合理的解释。广义相对论的意思是说,当空间中存在物质和能量的时候,空间就会受到影响而弯曲,质能越大,空间弯曲得越厉害。引力就是这种空间弯曲产生的。
有一个非常形象的比喻。好比我们的空间是一张抻平的床单,当我们往上放一个木球的时候,床单会被压下去,那么木球周围其他更轻的小球就会滚向木球,看上去就好像小球被木球吸引了一样。假如放的是铅球呢,床单会被压得更严重,造成的空间扭曲更大,引力也就更大。
相对论对于哲学的意义在于,这进一步打击了人们对先验理性的信心。
首先,当初非欧几何出现的时候,人们觉得这就是一种数学游戏,没有什么实用意义,不像欧氏几何那样能反映客观世界。而广义相对论认为真实的空间是弯曲的,在这弯曲的空间里,正好用上了非欧几何,这就彻底打破了欧氏几何的垄断地位,欧氏几何没什么特别的了。
第二,相对论否认了牛顿时代的时空观。在牛顿看来,时间和空间的独立性是不言而喻的。而相对论认为,人的时间和空间概念二者应该都是相关的。于是,人们对先验理性是绝对真理的信念要进一步打折扣了。
以上的这些科学发现,导致人怀疑先验理性到底存在不存在。当年的理性主义者、形而上学家们自信满满地追求绝对真理、先验理性,此时看来,他们自信的真理就不一定是绝对的了。
我们顺便说一下,相对论的发现也正好证明了休谟怀疑论的正确。休谟说,无论我们过去看到多少重复发生的事件,我们也不能断言这事件在未来一定会再次发生。无论太阳升起过多少次,也不能肯定明天太阳一定会再次升起。当时很多人都觉得他是抬杠。
可是在相对论出现之前,全世界范围内的各种科学实验、天文观测和机械生产,无数次证明了牛顿力学是正确的。可接下来的结果呢,有一天人们发现:哇咧,新的观测数据真的就出现例外了,真的就不符合预测了!这不就是休谟的预言吗?
所以,让我们一起膜拜休谟大人吧。
相对论还有一个衍生的结论:我们对整个宇宙的认识有很大的局限性。
通过发展观测技术,人类有能力看到越来越远的宇宙了,比如目前能观测到的最远距离好像是120亿光年。但光速是恒定的,120亿光年的意思就是说,来自那个地方的光得花120亿年才能照到地球上来。因此我们所看到的120亿光年远的宇宙,只能是它120亿年前的样子。后来它变成什么样子了,今天它是什么样子,因为它发出的光线还没到地球,我们就不知道了。
换句话说,如果我们想知道从人类出现以来这段时间里宇宙的样子,那我们只能观测到几百万光年范围以内的宇宙。而据推断宇宙可能有几百亿光年大,相比之下,我们能观测到的范围就太小了。
所以,无论我们对宇宙的全貌有什么样的设想,这些设想都不可能得到全面的检验。我们对宇宙的了解只能局限在有限的范围内。只要相对论没有被推翻,这个有限范围就没法突破。
更厉害的发现还在后面。
在牛顿的经典物理学里,我们想要了解一个物体的运动状态,必须知道两个东西:物体的位置和动量。
然而物理学家们在研究量子的时候发现了一个奇怪的现象。物理学家观测一个电子,越是精确地确定其位置,就越无法确定它的动量;越是想更精确地测定它的动量,就越测量不到它的位置。这并不是因为科学家的观测技术不行,而是由严格的理论决定的。这个规律叫作“海森堡测不准原理”或者“海森堡不确定性原理”。
也就是说,你大可以想象每一个电子在某个瞬间有固定的位置和动量,但这对于人类是没有意义的。人类永远无法知道一个电子的运动状态,也永远无法精确预测电子的运动,只能大略猜测它的运动趋势。
而且,因为不能准确预测某个电子下一刻的位置,所以我们连分辨两个电子的能力都没有。当我们观测两个相同电子的时候,我们只能看到两个电子闪来闪去,我们根本没法知道哪个是哪个。
类似的怪事,还有电子的“波粒二象性”。从传统意义上说,电子不可能既是波又是粒子。然而科学家在实验中发现,电子既能显示波的特性,又能显示粒子的特性,关键看科学家们用什么方法去检测它。用一种方式观测就是波,用另一种方式观测就成了粒子了。
这是对物理学冲击非常大的一个学说。
然而量子力学说的是什么呢?在量子级别的世界里,没有决定论,也没有确定的因果律。科学家们对于一个电子的运动状态只能预测出一个概率,只能说大约、可能在哪儿。物理学成了一门缺乏确定性的学说。
这一下子让整个物理学都变得可疑了。难怪爱因斯坦对这一学说特别反感。在这个问题上,爱因斯坦扮演了顽固派的角色,试图用各种办法来驳倒测不准原理,爱因斯坦有一句名言:“上帝不掷骰子。”意思是说,世界不可能真正是随机的,一切都是确定的。
然而,这回是爱因斯坦错了。
经过无数次讨论,今天的科学家们普遍接受了海森堡等人的结论。人们相信,在对量子的认识上存在着不可逾越的限制,人类永远无法准确地认识量子。霍金因此说:“上帝不但掷骰子,还把骰子掷到我们看不见的地方去。”说这世界不仅存在随机性,而且人类无法更准确地了解它。
这意味着,人类对世界的认识能力又受到了进一步的限制,而且只要量子力学不被推翻,这限制就永远无法超越。
那种认为“随着不断发展,科学终究能解释明白所有事情”的想法,就变得很值得商榷了。
而且,还有一种人类认识能力的局限是由逻辑决定的,更是没法超越的。
比如,“一切事物都是互相影响的”,这句话对吗?
这句话永远是对的。因为一旦我们找到一个“不影响任何事物的事物”,那么,当我们观测到它的时候,它就开始对我们产生影响了。所以我们永远找不到不影响他者的东西。所以,上面的这个命题是永远正确的。
再比如,无论是在历史上还是在当下,都有很多宗教信徒号称自己拥有过神秘体验。比如感觉到神灵对自己有所启示,甚至是某种“天人合一”的体验。那么,从科学的角度说,即便我们排除当事人撒谎、使用迷幻药等原因外,科学仍旧不可能承认这种现象,仍旧会认为这些都是幻觉。
“幻觉”的定义是什么呢?定义就来自于经验主义:一个东西我说我看见了,其他人都没看见,那就说我产生“幻觉”了。问题是,宗教的神秘体验恰恰是属于个人的,因此就算那个人真的见到神迹了,只要神秘体验没有留下其他人看到了的痕迹(比如神灵出现后融化了地面之类),那么永远都会符合“幻觉”的定义,永远都不会被科学承认。
再比如“不存在不能被观测到的事物”、“如何确定我的记忆没被修改过”也属于类似的问题。
前面说过,科学原本是理性的帮手,然而一战以后的科学发展却不断揭示了理性的局限,倒打了理性一耙。其实,哲学家们很早以前就意识到了人类认识能力的局限。比如休谟认为人类不可能了解因果律,康德认为人类认识不到物自体。这些科学新发现等于佐证了哲学家们的结论。
我们再说点量子力学的其他影响。
那就是彻底打败机械论和决定论。这对于坚持人有自由意志的学者来说是一件好事。
量子的运动状态充满了随机性,那么,即便我们的物理学再发达,我们也不可能准确预测一切。或许有人问,量子那么小,它的随机性是怎么影响宏观现实世界的呢?我们不讨论具体的物理问题,但我们可以想象,假如有一个科学家,根据每次观测到的量子运动状态去控制一台机器,那么这台机器的运动状态自然也就是随机的,也是不可预测的了。
还有一种观点认为,量子世界并不是随机的。我们看到量子世界的种种不确定性,是因为我们在日常生活里的认识、经验以及语言,与微观世界的规则不匹配。我们的思维根本就不适合表达那个世界的规律。其实量子世界本身存在因果律,只是我们的思维认识不到。但即便这么设想,在我们这个“表象”世界里,量子运动终究是不可预测的。就算背后有因果律,因为我们永远不能理解这种规律,所以,机械论和决定论对于我们也就没有意义了。
再说点闲篇儿。
量子力学还有一个问题,它和广义相对论是矛盾的。用广义相对论去研究宏观宇宙,用量子力学去解释微观世界,都没什么问题。但是这两个理论却无法相容。这里面显然有问题,但是科学家们无论是从量子力学还是广义相对论中,都还没有找到突破口。科学家们觉得,应该从更高的层次上来统一这两种理论。比如美国电视剧《生活大爆炸》里的主角Sheldon搞的超弦理论以及另一套M理论,都是目前非常流行的方案。但这些方案的问题是,它们只能在数学上进行统一,却无法用实验验证。因为实验所需要的技术远远超过了人类现有的能力。不能用实验检验,这对于物理学家来说是很难接受的,但也没有什么好办法。
还可以说说爱因斯坦和海森堡。
这两个人有一个共同点,就是他们都和原子弹有关,但都不是原子弹真正的发明人。
很多人误以为爱因斯坦就是原子弹之父,人们根据他的质能方程造出了原子弹。喜欢玩电脑游戏的朋友知道,有一款著名的战争游戏《红色警戒》就设计成——玩家只要造了“爱因斯坦”就能开发原子弹。实际上,质能方程只是从理论上说明了质能转换是可能的,离原子弹还远着呢。爱因斯坦虽然身在美国,但是对原子弹的开发贡献其实很小。
海森堡则是实实在在开发过原子弹,但是在战争中,他站在了纳粹一方。他本来有机会造出原子弹改写历史的(当然,是往黑暗的那一面改写),结果由于算错了数,最终失败了。好玩的是,二战中的美国人很精,一边打着德国,一边还琢磨着德国的先进科技。美国人专门组织了特种部队,抢在其他盟国之前搜捕德国的著名科学家。结果海森堡等人就这么被美国抓去了。不过美国也不能强迫人家投靠,打探够了情报就把海森堡放了。之后海森堡就在西德工作,也算是为盟国服务了。