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第86章 新闻复杂论(8)

那种无开端、无结局的无限时空观从复杂性涵盖来说是简单的,对实际事物也是没有什么意义的。也就是说,整个宇宙并没有一个无限统一的钟和一个无限统一的大容器,只有一个个具体的有限的钟和一个个具有广延性的有限的物体,我们之所以使用统一的钟表或尺度,那是因为我们与地球、太阳系、银河系处在一个共时空中,为了在这个共时空中方便行事,我们采用了统一的时空尺度。但那钟表或尺度却绝不是我们的时空,尽管我们的心跳或身材也可以纳入到这种时空中。

内时空的几个特点:

一是不可逆。

二是具有内在性。世界是由多时空组成的,每一事物都有其自由的时空性。从这个意义上说,没有总时空,没有绝对时空。比如,量子态是时间不连续空间不确定的,这就是它的真实时空。你不能用时间的连续性和空间的确定性来描述它。因为那是如此描述的人们自己的或自己感觉到的时空,而不是量子的时空。

信息时代、量子时代、微博时代、后现代,这些概念之间有着什么样的关联?它们是一种系统的涌现!

三是共生性。在现实中,任何内时空都不是封闭的,也不是孤立的,一种内时空总要与其他内时空发生这样或那样的联系。而且,他们可能存在一种可以统一起来的时空量度。这种具有统一量度的时空就可能被视为总时空或绝对时空。实际上,人们一般都习惯地将太阳系视为地球的总时空或绝对时空,将银河系的时空性作为太阳系的总时空或绝对时空。

四是具有信息性。内时空不仅仅是内涵数、量、度的信息,而且还是内涵时序和结构等信息。而且,许多内时空都被发现包含有系统全息性。表现在时空结构上,则说明内时空是具有分形性的。它们自催化、自复制、自相似、自同构、自循环、自组织。人们常说的种子和基因实际上就是内时空的典型例证。

可以说,非线性创造了万物,也创造了时空。

时空观的演化

内时空的不断发现,也使复杂性的研究得以深化。

长期以来,居主导地位的时空观是牛顿的时空观。物质和时空是分离的,时空也是没有开端的无限的。这就导致了具体的时空有限性,却不能作为时空有限的证明。

而爱因斯坦的相对论突破了牛顿的绝对时空观。相对论否定了牛顿绝对时空关于宇宙中任何事物都发生在空间的某一点和某一时刻而那时刻到处一样的观点。狭义相对论的“同时性”原理说明,任何一个物体在牛顿绝对时空的“同时”都是不同时的。其时间差异取决于相互的运动状态。时间和空间也不是外在的,它和事物相互的运动状态紧密相关。也即任何事物都有相互的时空性质。时空不再只有一个,而有多个,这取决于相互关系。靠一只规则、均匀的钟表已不能去度量不同事物的具体时空,也不可能有这样的参考系存在。任何时空的测量都是某一参考下测量的结果。

相对论的时空主要是外禀的,并不是内禀的,也即它认为时空的多样性并不是事物自身具有的,而是由于相互关系和不同参照物导致的。相对论的时空也是可逆的。它没有时间箭头。于是,相对论就面临着一系列麻烦:首先是“双生子佯谬”,其次是“新生儿自杀”。哥德尔在1949年提出,根据爱因斯坦的相对论,旅行回过去是可能的。

但广义相对论指出,时间空间是不均匀的,是和物体的质量紧密相关的。这就是著名的时空弯曲理论。爱因斯坦认为,时空弯曲的程度,是由于宇宙中物质分布决定的。如果考虑了时间方向,考虑了不可逆性,就会发现,“双生子佯谬”和哥德尔所言的“新生儿自杀”就很难发生。如果再把引力考虑进去就更是如此。

而量子力学给出了时空不连续性这种情况。我们之所以感到时空是连续的,那是因为我们不是量子,对量子来说,它的时空则是不连续的。

经典量子力学实际上也包含了时空不可逆的因素。

其一,它使宏观和微观世界割裂,产生了两套力学定律,量子力学适用于微观世界,牛顿理论适用于宏观世界。但是,不管宏观行为与其系统的组成粒子的关系如何,它们显然不可能倒回去。

其二,薛定谔的“波函数”具有从无数潜在的结果到确定的观测结果的转换。这一转换,称为波函数的“约化”或“坍缩”。让确定的结果变成无数的可能性这种几率也是极低的。这里已经暗含了热力学不可逆的影子。

其三,海森堡创立的“矩阵力学”,其形式直接就是时空不对称的。

其四,经典量子力学导致了集中时空佯谬。

首先是“薛定谔猫佯谬”,它表明,一个物体的潜在实在,即在没有被观测前可有所有历史可能(概率可能),但一旦被观测便表现为惟一的实在。这个思想实验还在于强调,由于人的观测,决定了物体的实在状态。而且,它违背了传统的因果律。

对此,爱因斯坦深感头疼,他说:“我不可能想象,只是由于看了它一下,一只老鼠就会使宇宙发生剧烈的改变。”

彼得·柯文尼也说:“猫佯谬被认为是从量子餐具上掉下来的碎屑,解决它是哲学家的事。”(彼得·柯文尼等《时间之箭》,湖南科技出版社,1995年第一版,P124)

不过,哲学家并没有解决它,而是直接否定了它。

霍金说,几乎所有的哲学家都把对这种现象的解释视为实在主义。“有些科学哲学家觉得这很难接受。猫不能一半被杀死另一半没有被杀死。他们断言,正如没有人处于半怀孕状态一样”。(史蒂芬·霍金、列纳德·蒙洛迪诺著,吴忠超译《时间简史》,湖南科技出版社,2006年3月第一版)

其次是EPR佯谬。由于对波函数的困惑,1935年爱因斯坦和俄国的波尔多斯基、罗森各取他们名字的第一个字母,提出了叫做EPR佯谬的思想实验。该佯谬设想有两个旋转的粒子,他们相互作用并处于无限远,在一个场合,可测得一个粒子如A向上旋(量子的性质一),在另一场合又测得另一个粒子如B向下旋(量子的另一性质)。在没有测量前,它们具有所有的历史可能——向上并且向下。根据波函数的量子的相关性,一旦测量其中的一个,另一个也一下就确定了。而这就意味着,它们的作用比光还快。不仅如此,它还意味着,可以同时观测到量子的两个性质。爱因斯坦据此和玻尔展开了长期论战,玻尔于1962年去世的第二天早晨,他的黑板上仍然画着爱因斯坦这幅思想实验图。

再次是“量子芝诺佯谬”。20世纪70年代,奥斯汀得克萨斯大学的米斯拉和苏达山发现,连续观测原子核,原子核就不会发生衰变。于是两人将此称为“量子芝诺佯谬”。这一结果据说1989年辈美国科罗拉多州波尔德国家标准和技术研究所的实验证实。

再就是“长寿K介子个案”。在微观粒子世界,仅有一个现象被人为是没有破坏时间的对称性。这就是K介子的衰变。K介子是克里斯坦森、克罗宁、菲奇和特雷在美国布鲁克哈文发现的。该发现使克罗宁和菲奇获得了1980年的诺贝尔物理学奖。

赵凯荣认为,所有这些问题都被当代量子力学从时空不可逆的角度一一说明。

规律观遭遇新挑战

规律性的观念从一开始就受到了反常事件的困扰。比如白乌鸦。

追求规律性是一个消灭反常现象的过程,甚至令反常者自己消灭自己,直到给所有的反常事件都找到一个具有一定普遍意义的规律性说明。

因为不断有反常事件出现,于是这一过程被无限地进行了下去。在某一认识对象中,不断有规律被发现出来,那些不能纳入现有的各种规律中的性质则被列入“未知领域”,以待“进一步”研究把规律找出来。于是,那些未知的领域并不是反常领域,而是规律性尚未被发现的领域,反常是不可能的(甚至是不允许的),只有未被发现的规律性,而没有被发现的无规律的反常性。这样一来,总有一些未知的领域留下来,人类的认识不能穷尽它,但不能说它们是不可知的,反常的,非规律的。而应该说,它们最终是会被认识的,它们之所以显得反常和无规律,仅仅是因为我们还没有认识到它们的规律性。

尽管如此,悖论和矛盾还是出现了。规律观在实际认识中导致了独断论。但是一方面,任何独断论总会碰到各种各样的尴尬局面,因为任何事物都会有反例,这些都使独断论成了怀疑论的靶子。另一方面,这种情况在理论中也发生了——悖论出现了,如二律背反、不完全性、互补原理、测不准原理等。对规律主义者或坚信万物皆有规律的人来说,这不啻是一个炸雷。于是,坚信规律存在的人们必须处理由悖论或矛盾引发的麻烦。

在对悖论和矛盾的处理上有两种截然不同的态度。一种认为它是规律性的体现,是正常的。另一种则坚决消灭悖论和矛盾。而居主导地位的处理方法是:以“光在给定条件下表现为某种性质”的现象学问题取代了“光是什么”这类本体论问题。

一切有规律的全部理论依据就在于“可重复性”,但是,它只能证明某些事物的规律而不能证明一切事物的规律。更重要的是,可重复性作为科学重要判据的思想受到了严峻挑战,挑战不是来自证伪主义,而是来自实证主义——它主要对所谓的“相同条件”提出了质疑。他们认为,没有两个事件是完全等同的。根据测不准原理,严格的相同条件确实是难以实现的。

我们一直在关注反常事件,一直在关注特性,方向并没有错。问题却在于,人类的认识只是想消解反常性,消解特性,想把它们消解于正常和共性中去。实际上,反常和特性正是表明,它是一种个案,一种偶然和无规律的产物。由于总有一些反常的事件后来被找到了某种相对稳定的非单一的联系,所以,它确实支持了这样一个论点,即某种反常事件,可能是由于认识上的原因,我们还暂时没有找到它的规律性。但毕竟也有更大多数的反常事件没有得到规律的支持。

一切并不是都有规律的,存在随机性;一切随机也并不都是外界干扰的结果,许多随机是内在产生的。正是由于这个原因,使得人类关于规律性的任何独断论都流产了。

通常的规律观认为,规律是内在的,偶然性是外在的,规律是事物内在固有本质的显现,而现象则是杂乱无章的。这样,即使发现了随机性,这种规律观也可以自我辩解:事物内在的是规律的,之所以表现为随机性,完全是外界干扰的结果;事物内在都是必然的,之所以出现偶然性,也是外界干扰的结果。现象和本质就这样被区分了出来。于是,本质是非随机的、决定性的、确定性的、内在的,现象才是随机的、不确定的、外在的。这种划分导致了哲学在规律认识上的无聊论争。

我们一般意义上说的随机,实际上主要是指外随机。它说的是,由于各种未知力量的影响,事物的发展在短期内无法预测到在长期则具有概率性质的偶然性。这种随机是一种严格意义上的随机,所以,又称之为真随机。在总体和长期上,这种概率性服从大多数定律和慢变量支配原则。

也就是说,要克服外随机的影响而认识其决定性的规律,必须满足四个条件。

首先,对象必须是大尺度的,即对象必须是宏观物体,即要达到日常生活中所经常接触的所谓机械水平上。在这种情况下,外在随机性对决定性的规律很难产生影响。而在小尺度下,外在的随机性影响具有了决定性的意义。

其次,为了尽量不使外在随机性对决定性的规律产生影响,宏观物体还必须要经历一个较长的时间。因为外在随机性不能使物体达到一个稳定的态,所以,当干扰消除时,系统又会回到决定态。所以,才会有了所谓的“长期预报”的可能。

再次,这种外在随机对决定性规律的反应必须有足够多的数量,即满足“大规模预报”的要求。

再次,必须分清外在随机性的慢变量和快变量。在所有的随机因素中,对未来真正有重大影响的是那些慢变量。快变量的影响来得快去得也快,对事物的未来发展不具有深远影响。

对于这类规律一般采用概率统计方法去把握。不过,这种把握本身就意味着不完备性。

其一,这种规律不精确。

其二,这种规律本身就允许了反例的存在。如“冷门”的出现。

其三,概率具有倾向性、等距性、主观性。如何分配加权指数(权重)会对结果有很大的影响。比如收视率调查、经济增长等。

现在,人们已经发现,决定性自身也可以产生随机现象,这种现象被称为内随机。内随机指的是,事物发展的随机性不是来自外部干扰,而是来自自身的确定性中。其特征是,短期可以确定和预测,长期反而不能预测和把握。人们把这种由内不确定性引发的随机性又称之为“伪随机”。混沌正是就这点而言的。混沌就是确定性的随机。由于存在非线性的层层嵌套、级级放大的机制,它对系统的初始条件有极端的敏感性。

内随机还有一种情形,那就是非决定的随机,即量子力态具有“所有的历史”。量子力学的全部要点是,它对实在有不同的观点,根据这个观点,一个对象不仅有单独的历史,而且有所有可能的历史。在一定情形下,临近历史的概率会相互加强。我们正是从这些相互加强的历史中的一个观察到该对象的历史。在“薛定谔的猫”的情形,存在两种被加强的历史。猫在一种历史中被杀死,在另一种中存活。两种可能性可在量子理论中共存。

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