全息隐能量场与新宇宙观- 第15部分

　　引力场的量子化遇到了理论上的困难。爱因斯坦的引力理论是一种关于时空几何的理论棗但几何的量子化意味着什么呢？此外，没有证据表明引力子确实存在，而且根据引力子所进行的计算导致了无穷的结果。有关引力的量子理论需要一种与量子场论的早期尝试不同的研究方法，我们不得不求助于所谓的新“规范对称性”，这种对称性具有更为深奥的形式。

　　突破是随着在数学上详细阐述所谓的超对称性而来的，与它结合在一起的量子场论变成了“量子超引力”理论。

　　量子超引力统一了先前属于不同类型的粒子：费米子和玻色子。虽然费米子本身与强子和轻子一样，可以归入粒子家族，而这些粒子家族又相互关联，但物理学家总是假定费米子和玻色子是绝对分开的棗前者毕竟是“物质”，而后者则是“力”。但有些理论家利用超对称性的数学手段提供了一种把它们结合在一起的方法，利用“超空间”，就有可能把玻色子和费米子联系起来，因为在这种更高维的空间中，一方能够“反射到”另一方中去。问题是，还没有任何已知的玻色子能实际上像超对称镜像那样起作用，反过来也一样。只有通过引进一种全新的粒子体系，费米子和玻色子才能相互联系起来：因为每一个已知的玻色子和每一个已知的费米子都必须是一个新的超对称伙伴。结果表明，超对称伙伴的质量必须大于它们的相对镜像，而且，因为产生大质量粒子需要很高的能量，所以现有的基本粒子加速器不可能提供可以观察到这种粒子的条件。

　　基本粒子的数目一下子增加了一倍，而且，通过把理论渗透到超越实验证实的只以一致性和连贯性作为有效性标准的数学领域中，便能使它们达到统一。

　　无论如何，超对称性粒子已经克服了统一引力和弱电力的主要障碍。正如光子具有叫做光微子的镜像伙伴，夸克具有叫做奇异夸克的镜像一样，费米子“引力微子”也可以添加到通常的“引力子”上，这就使得理论家可以假设一种叫做“超引力”的统一力。

　　不过，即使最成熟的超对称性理论也不是没有问题的，不仅它所预言的许多新粒子一个都没有被观察到（尽管有些物理学家相信，在电子和正电子或质子和反质子的高能碰撞中一定可以发现光微子），而且还有另一件意想不到的事：它需要11维才能成立。爱因斯坦的革命性创新是把第四维（时间维）加到人们所熟悉的三维空间上，但与在现存的四维时空上再加上7维的建议相比，其复杂性就显得有些黯然失色了。

　　物理学家们继续工作，运用复杂的数学来“简化”超空间的另外7维，以便使超对称理论同相对论的四维时空一致起来。有人假设，另外的7维可能存在，但它们是被“卷起来”的，所以它的效应即使在基本粒子的尺度上也显示不出来。但很快就可看出，这种努力注定要失败：如果不压缩剩下的四维，并把这种理论的明显结果降到零维，那么就没有什么办法减少11维中的7维。

　　有一段时间，大统一理论的事业似乎不得不被放弃，但当时年青一代的物理学家们提出了另一种比先前的任何事物都更难理解的想法。J·谢尔克（JoeScherk）提出，粒子根本不是微粒，而是在空间自旋和振动的弦，物理世界所有已知的现象都可以由这些振动的不同组合构成，这与一首乐曲是由乐器弦的不同振动构成非常类似。

　　转动和振动的弦可以作为我们理解自然的基础，这种想法可以追溯到本世纪60年代。那时，G·维内齐亚诺（Gabriel　Veneziano）曾经提出，当基本粒子按它们的质量顺序排列时，它们就形成一种与音调或共鸣形成的曲调相类似的格局。后来其他物理学家受到这种想法的启发棗共鸣可以由极微小的物体，即有点象粒子大小的振动的弦产生。

　　谢尔克的弦理论证明同盖尔曼的夸克理论是一致的，这种新理论解释了为什么在自然界中观察不到夸克：与盖尔曼所提出的理由相同，弦决不可能只具有一个单一的末端。当弦的两端被分开，就会产生新的两端；同样当强子破裂时，出现的不是单个的夸克，而是新的成对的夸克。

　　1976年，谢尔克、F·格利奥兹（Ferdinando

　　Gliozzi）和D·奥利夫（David　Olive）证明，可以把超引力引入弦理论中，使它成为“超弦理论”，这s80年代才真正取得胜利，当时超对称理论似乎已被简化问题难倒，但J·施瓦茨（John　Schwartz）和　M·格林（MichaelGreen）已能证明，10维超弦理论完全适用于四维时空，它没有遇到过先前的那些简化问题。新的超弦小于原先理论中的弦：其普朗克长度估计为10…33cm，而不是比基本粒子大得多。

　　超弦理论仍然有一些问题，而且甚至它的基本概念也没有被物理学界的所有成员普遍接受。不过，可以实现大统一的信心已经增长，几乎很少有研究粒子和场的物理学家会怀疑，总有一天宇宙中所有的力和粒子都会统一在一种理论中，这种理论可能比迄今为人类所思考的几乎任何事物都更抽象，更深奥。



2　斯塔普的海森堡量子宇宙
　　现在我们来看一种理论，该理论试图把我们关于物理宇宙的已知的东西同我们更直接的生命和心灵的体验整合在一起，海森堡的这一遗产被美国量子物理学家H·斯塔普（Henry　Stapp）继承并发扬光大了。

　　海森堡本人对量子论的哲学结论的态度模棱两可：有时他暗指是心理上的，有时又指物理上的解释。他写道，“我们最终被引导到相信，我们在量子论中用数学公式表示的自然界规律不仅处理粒子本身，而且还处理我们关于基本粒子的知识。因而粒子的客观实在性概念就消失在明晰的数学描述中，故数学描述不再代表基本粒子的行为，而代表了我们对这些行为的知识。”然而海森堡也认为，“如果我们想描述在原子事件中发生了什么，我们就必须认识到，单词‘发生’是指物理方面，而不是指观察这种心理活动。我们可以说，一旦客体与测量仪器，即与世界的其余部分之间进行相互作用，从‘可能的’向‘现实的’跃迁就发生了，它并不与观察者心灵中的结果记录活动相联系。”①

　　很明显，如果从“可能的”向“现实的”跃迁（即波函数的崩坍）是由于测量仪器与粒子的相互作用，那么我们的观察所提供的量子世界就是物理实在；然而，如果波函数随观察者心灵中的结果记录而崩坍，那么超越我们的观察的量子世界在本质上就是精神的。前者给我们提供了所谓的量子力学的“本体论”解释，而后者则提供了“精神上”的（或唯心主义的）解释棗哥本哈根学派的观点。

　　斯塔普选择了本体论的解释（尽管他作了唯心主义的修正），并把它的应用扩展到越过量子领域而进入宏观领域，这就超出了“海森堡的量子宇宙”，并在大范围的经典效应中完善了它。

　　量子宇宙抛弃了玻姆的以隐含序为基础的量子潜能，而保留了这样的观点：在量子理论中出现的几率分布存在于自然界中，并不仅仅存在于观察者的心灵中。量子几率分布与其突然变化结合在一起有助于更全面地描述实在，这种描述揭示，物理世界的进化是两种过程交替地向前发展的：一种是通过类似于经典物理学定律的决定论规律渐进地进化的；另一种是以周期性地突然出现，无法控制的量子跳跃形式向前进化。后者实现了由决定性规律所产生的某种形式的宏观可能性。“探测事件”（使波函数崩坍的相互作用）发生在决定性规律已经把量子几率分布分解为相互分离的分支的那种情况下，这就实现了一种选择而消除了另一种选择。在海森堡的量子宇宙中已经实现了的选择并不限于微观世界，它也可能是宏观事件；在直接观察的层次上可以把它们区分开。

　　根据斯塔普的观点，海森堡的量子宇宙给了生物学，甚至心理学现象一个一致的量子力学的解释。在这个宇宙中，演变中的量子态尽管部分地受数学规律支配（类似于经典物理学的规律），但它并不是指任何真实的东西，它只描述了与实际事件相关的可能性和概率性，所以宇宙不再是类物质的（matter…like），它是类心灵的（mind…like）。现象的类物质方面仅限于某种数学特性，这些特性也可以只理解为进化中的类心灵世界的特征。把经典物理学（在这里没有心灵的自然位置）的含意颠倒过来就是海森堡的量子宇宙（在这里几乎没有物质的自然位置）。

　　斯塔普得出结论，如果这些非经典的数学规律被接纳为本质上是心灵世界的特性，那么我们就似乎在量子理论中发现了一种科学的基础，这种科学也许能够以数学和逻辑上一致的方式成功地处理从原子物理学到生物学，到宇宙学的科学思想的整个范围，同样也包括在经典物理学框架内显得非常神秘的领域，即人类大脑中的过程和人类意识经验流之间的联系。


3　普里高津的不可逆进化
　　能够说明自然界中渐进组织的理论必定是一种进化理论，充分理解进化（在这个词的全面意义上，而不是局限于生命的进化）给了我们一张从物理学到生命科学（包括人文科学）的通行证。在这个词的普遍意义上的进化理论，即“一般进化论”，能说明亚原子粒子的组合为什么能产生原子结构，进而产生分子结构，还能说明这些结构为什么能凝聚成基本的生命构件和为什么能进一步结合为复杂有机体和有机体系统这些更为紧密的结构。①

　　直到最近几十年，某些哲学家才创立了一般进化论，他们以敏锐的洞察力填补了科学知识的空白。尽管他们走到了他们时代的前头，但像柏格森的《创造进化论》，斯宾塞的《第一原理》，S·亚历山大（SamuelAlexander）的《空间、时间和神》和A·N·怀特海的《过程与实在》这些著作都是进化思维的不朽丰碑。不过，近来有些概念和理论的发展可以把进化提升为一种准普遍现象棗从哲学思辨领域直到用数学表述和用实验证实的科学领域，在这种发展中，出身于俄国的物理化学家和热力学家普里高津应受到特别推崇。他的工作受到了科学界的赞赏，因而获得了1977年的诺贝尔奖棗形式上是在化学领域，因为没有跨学科的奖。普里高津是最早认识到研究进化过程具有跨学科性质的人之一。他说，生命系统不像时钟可以通过其部分之间的简单因果关系来加以解释。在一个有机体中，每一个器官和每一个过程都是整体的一种功能。普里高津还指出，类似的观点在社会科学中也是必需的，关于热力学上的开放系统的不可逆进化理论适用于物理化学、生物学系统，甚至人类系统。

　　正如我们已经知道的，经典的热力学一直关心自由能在封闭系统中向废热的转化和随之而发生的有序变为无序，实际上，这种思路的最终含义是宇宙的热寂。但是到了本世纪30年代，热力学家们又开始探索新的方法，　L·昂萨格（Lars　Onsager）1931年的专题论文《不可逆过程中的相互关系》提出了一个新方向：研究远离平衡而不是接近平衡的不可逆过程。1947年，普里高津的博士论文专门研究了远离平衡的系统的情况；到了60年代初，以色列物理学家A·卡恰尔斯基（Aharm　Katchalsky）与美国物理学家P·F·柯伦（P。F。Curran）一起仔细研究了非平衡热力学的数学基础。这两位研究人员指出，由于把注意力一直集中在封闭系统中的渐进变化，所以热力学一直没有正视真实世界的系统棗非线性地进化和开放并远离平衡的系统。

　　一种非平衡开放系统在运作时消耗熵：它从周围环境输入自由能并向周围环境输出熵。物理学家E·薛定谔（Erwin　Schrdinger）在本世纪中叶曾经提出，“生命是靠负熵来养活的”。用普里高津的话说，耗散结构从其周围的能量流中获得负熵，以此来组织它们自身，并使自身有序化。一种开放系统能够输入多于它消耗的熵的负熵，因此它会逐渐发展和进化。这个过程是“通过涨落达到有序”原理的有力例证。①

　　因为没有任何开放系统是完全稳定的，所以会出现涨落，这种系统的状态永远围绕着规定它们特定参数的值涨落。例如，热血的有机体实际上从来没有被定义为“正常”的固定温度，但如果这个有机体是健康的，那么它的体温就围绕着正常值涨落。在开放系统中可能有引起更大涨落的干扰，当这种涨落达到临界水平时，系统就不