Growing Up in the Universe

英国皇家学院圣诞讲座(Royal Institution Christmas Lectures)是每年一度面向公众,特别是年青人的科普讲座。自从1825年由法拉第开设以来,除1939-1942因二战暂停以外,从未中断,一直延续到今天。每年一人,每年一题,其中不乏世界闻名的科学家,例如1977年的卡尔·萨根,以及1991年的理查德·道金斯。

Growing Up in the Universe是1991年道金斯演讲的题目,长达5个小时,分为5段由BBC播出,2007年经由道金斯基金会授权发行DVD版。现在全片可在Youtube或是VeryCD上找到。

20年前的道金斯已是50岁了,然而他走上讲台,抬起双眼的一刹那仍深深地把我电到了。就这样,20年前,台下一张张青春的面孔,围在讲台四周,道金斯优雅的英音响起,一场关于进化论的精彩讲座就这样开始了。

费曼曾说,教育传授给人的,不应是知识——而是惊奇。这惊奇就像一颗种子,深深地打动着你,种在人心底。时机合适,或许就会发出芽来。虽然是20年前的讲座,但走马灯一样轮番展示的标本、图画、音视频资料实验,频频的互动,甚至连计算机虚拟现实这样的手段都用上了……让人难有片刻的分神。外加道金斯哲思般的语言,清晰的逻辑,5个小时的时间里,他把这颗惊奇的种子种的很深很深。。。

在演讲的开头第一部分Waking Up in the Universe里,他促请我们从熟悉的麻木(anesthetic of familiarity)中惊醒,在这个我们自己身处的宇宙中苏醒,睁眼打量这个世界。一张纸如果对折50次,其厚度可以从地球到达火星,一个细菌一天之内就可以繁殖50代,而生命从最原始的单细胞演化到人,花费了近3.5亿年。我们每一个人的生命本身,都是多么地稀有和珍贵!

从时间尺度上看,宇宙开始于约140亿年前,大约至少还有60亿年直到终结。过去的漫漫时光停留在巨大的历史黑暗里,未来对于我们也同样未知。当下,是这个无尽的黑暗巨尺上细小的光点。而我们身处在这2亿个世纪中的一个,其概率相当于在伦敦到伊斯坦布尔的距离上硬币,落下的时候恰好砸死了一只特定的蚂蚁。

从空间尺度上看,我们觉得一只螨虫是那样陌生,一只蜜蜂的腹部上居然还有寄生虫??微观世界对我们是如此陌生,正如我们同样难以理解宇宙这样的宏观尺度一样。

甚至于我们的人体本身,又何尝不是处处惊奇?人体的血液中有6 thousand million million million个血红蛋白,它们以每秒400 million milion的速度被销毁和再生产出来;每两个神经元细胞有约2000个连接,全部神经元首尾相连,可以绕地球25圈;人体内全部的细胞膜总面积,有2000英亩(8.1平方千米);全部的线粒体首位相连,可以绕地球2000周。。。这些都意味着什么?

卡尔·萨根在《暗蓝淡点》一书提到过一种换位思考,若我们是外星生物,驾着飞船渐渐飞抵地球会看到些什么。道金斯在这部分讲座中也用了同样的换位思考,这个世界如此令人惊奇,只不过”We didn’t arrive by a spaceship, we arrived by being born.”

我们在这个宇宙中成长,”growing up”是指每一个生命个体的成长,也是指生命从单细胞演化至今的过程;是指生命形态的演变,更是指生命对于宇宙理解的生长。每每这个时候,我都觉得自己是幸运的。

链接

分集

读卡尔·萨根的《宇宙》

卡尔·萨根(Carl Sagan)是世界一流的天文学家,科幻作家和科普作家,是一个你在不同时间和场合总也不能绕过的名字。我之前看过根据他小说改编的电影《接触》(Contact),看过那张著名的暗蓝淡点(Pale Blue Dot)的照片。可真正读他的书,这本《神秘的宇宙》还是第一次。

《科学美国人》杂志当年介绍说,(这)“是时间、空间、地球、生命、人类和文明的历史,是一首真正的宇宙之史诗。从来没有任何一部科普作品能这样恢弘、优美、光彩夺人,像伟大的文学作品一样触及读者心灵深处。”读完这本书的时候,我不得不说,真是没有比这更贴切的介绍了!

作为一本1980年出版的科普书,它并没有太多最新科技的味道,甚至绝大多数的科学事实你可能都或多或少通过别的途径了解过。然而一部作品之所以伟大,往往不在于它说了些什么你不知道的东西,而在于它对那些你已经知道的那些东西的极为深刻的感受力、理解力和洞察力——《神秘的宇宙》就是这样一本书。

它用一种诗意的口吻再次唤起你对宇宙的无限好奇与向往:

“宇宙是浩淼无限的海洋,地球表面只是这个海洋的滨岸。”

“宇宙的海洋张开怀抱,向我们发出邀请,召唤着我们。人类的本能告诉我们,人类是在这个海洋里诞生的,我们急切地盼望回归故里。”

它悄悄地触动那些因为无知而产生的麻木:

“银河里大约有4千亿个各种各样的恒星,它们的运转既复杂又巧妙。对于所有这些恒星,地球上的居民到目前为止比较了解的却只有一个。”

它谈生命的进化:

(线粒体)“现在仍然存在于动植物的细胞内,但是它们本身可能曾经是独立生存的细胞。”

“地球大气层的99%源自生物,我们的天空是用生命换来的。”

“我们难以想象千万年的时间是怎么过去的,更不用说想象亿万年的时间是怎么过去的。”……“我们就像蝴蝶一样,振翅一天便以为那就是一生。”

也谈那些伟大的灵魂:

“对天体的研究给托勒密带来了一种极大的快乐。‘我是凡人’,他写道:‘我知道自己终有一死,但是当我随着繁星的圆周轨道畅游的时候,我的双脚已经离开了大地……’”

开普勒给自己写下的墓志铭:“我过去测量天空,现在测量的却是阴影。我的精神和天空密不可分,我的身体却在地上安息。”

谈太阳系:

“在整个金星的上空不停地下着硫酸雨,但是从来没有一滴硫酸降落在金星的表面上。”

“我还记得,当我看到着陆器拍摄的第一幅显示火星表面的图像时,曾惊讶得目瞪口呆。因为在我看来,那根本不像是一个外星世界,倒很像我在科罗拉多、亚利桑那和内华达州所看到的情景。也有石头、流沙和远处的山峰,其景观与地球上任何景色一样自然优美。”

“这些故事描述了一个晶体状的世界,描述了一个从南极到北极遍布蛛网状物体的星球,其周围的小行星状如土豆;这是个拥有地下海洋的世界,又是个状如意大利馅饼,散发着臭鸡蛋味的陆地,拥有充斥融化的硫的湖泊,火山不断朝空中喷出烟火;这是个叫做木星的行星。”

也谈宇宙群星:

如果有人居住在球状星团的中心,而不是像太阳系这样位于银河系的旋臂边缘,“那么,他们就会可怜我们地球上的人只能看到为数不多的星星。而在他们的天空中却布满灿烂的繁星。”……“我们的太阳,以及别的太阳都可能有消亡之日,但在球状星团的世界里,漫漫黑夜却永远不会来临。”

“而在恒星看来,人生不过只是短暂的一瞬,只是亿万短暂生命的一员,虚弱地挣扎在一个由硅酸盐和铁组成的酷寒而又坚硬的、及其遥远的星球表面上。”

谈恒星的生命:

“人体脱氧核糖核酸中的氮,牙齿中的钙,血液中的铁,以及苹果馅饼中的碳,都是在崩塌的星体内部形成的。因此我们可以说,人体是由星体物质构成的。”

更谈宇宙的演变:

“星系碰撞的结果,改变了原始球状星系团的形状,同时可能促进从椭圆形往漩涡形和无规则形演变的过程。星系的形态及其数量足以向我们讲述一个可能是最为壮观的有关古代事件的故事,一个我们刚开始阅读的故事。”

“现在,我们已经知道,宇宙要比他们在20年代所想象的大得多,光要花费比宇宙的年龄还长的时间才能环航宇宙。而星系则比宇宙年轻。但是,如果宇宙是闭合的,并且光不能从中逃离出来,那么把宇宙描绘成黑洞可能就完全正确了。如果你想知道黑洞的内幕,那就请你环顾四周吧。”

还谈我们的探险:

“我们基因中的信息非常古老,大多数已有数百万年之久,有的长达数十亿年。相反,我们书本中的信息最多不过数千年的历史,而我们大脑中的信息则只有数十年之久。”……“旅行者”号“唱片上的信息会持续10亿年。基因、大脑和书本以不同的方式对信息进行编码,存留的时间也各不相同。但是‘旅行者’号上压印在金属星际唱片中的人类记忆将持续得长久得多。”

还有永恒的记忆:知识和生命

“写作大概是人类最大的发明,它把在时间纪元上相隔遥远的人们结合在一起,书本打破了时间的桎梏,证明人类能创造奇迹。”

“能知道其他智能生物可能会是何等不同,那是很有趣,为此,我们研究鲸和巨猿。为了要稍微了解还可能存在哪种其他的文明,我们可以研究历史和文化人类学。但是我们大家——我们的鲸,我们的猿,我们人类之间——关系都太密切了。只要我们调查局限于单个行星上的一个或两个进化的种类,我们对其他职能和其他文明可能的范围和光辉业绩就会永远一无所知。”

稍微岔开下话题,这本书的英文名就叫做《Cosmos》,而中文名《神秘的宇宙》无疑是利用了人们的猎奇心理做宣传、推广的手段。可这样一来,Cosmos一词(来源于希腊语κόσμος;与Chaos相对本身所蕴含的有序与和谐就全被抹杀了。我理解,这也正是原书名用Cosmos,而非Universe的原因。Cosmos不仅包括无垠的空间与璀璨的群星,包括生命在其中的孕育和进化,更包括智能的萌芽与其认识自身、认识外部的点点滴滴微薄的努力。我们向历史上所有那些先辈思想家致以极大的敬意,而与此同时,我们自己也是“产生了自我意识的宇宙局部的化身”。这才是Cosmos作为原书名全部的内涵和外延所在。

好了,这就是卡尔·萨根的《宇宙》,这就是这本书蕴含的异乎寻常的美。

《比我们所能料想的更加奇异:奇怪的科学》

理查德·道金斯是英国皇家科学院院士,牛津大学教授,著名的科普作家、生物学家,同时也是当代最著名的无神论者。著有《自私的基因》,《盲眼钟表匠》等多本科普书籍。

这次在TED网站上因为偶然的机会看到他演讲的视频。一时间,被深刻的哲思和优美的语言所打动,于是决定动手翻译成中文。也顺便趁此机会尝试了下Google新推出的翻译辅助工具Google translator toolkit。下面的这篇译文就是用这个工具辅助翻译出来的。

第一次翻译这样大段的东西,这才深刻体会到翻译是多么难的一件事。既要尊重原文的本意,又要兼顾中文的表达。更希望能把演讲中深刻的思想美以一种一唱三叹的方式表达出来。而这一点恐怕我是没法办到了。

另外,在翻译的过程中发现科学松鼠会已经有了篇现成的译文。但我还是坚持自己把这篇给翻完了。有个别地方借鉴了红猪的译文,在此表示感谢!:D

——————————————————————————–

演讲视频地址:http://www.ted.com/talks/lang/eng/richard_dawkins_on_our_queer_universe.html

《比我们所能料想的更加奇异:奇怪的科学》

理查德·道金斯

翻译:unicell
最后更新:2009-07-01

我演讲的题目是:《比我们所能料想的更加奇异:奇怪的科学》。“比我们所能料想的更加奇异”出自J.B.S. 霍尔丹(J.B.S. Haldane),著名的生物学家。他说道, “我个人隐约觉得,宇宙之奇异不仅超过我们所料想的,更超过我们所能够料想的。我疑心天地之间有着比任何哲学想象到,或是能够想象到的,更多的东西。”理查德·费曼将量子理论的精确性——基于实验的预言能力——与在头发丝的尺度来刻画北美大陆的宽度相媲美。这意味着量子理论在某种意义上一定是正确的。然而基于量子理论的预言所需的前提假设是如此神秘而难于理解,以致于费曼本人也不得不评论道, “如果你认为自己理解了量子理论,那么你就没有理解它。”

物理学家求助于这样或那样自相矛盾的解释,这本身就是件多么奇怪的事啊。大卫·多伊奇(David Deutsch),在题为《真实世界的脉络》的演讲中,采纳了量子理论的“多重世界”解释。因为这个理论你最差也只能说它有些荒谬和浪费。“多重世界”理论认为平行存在着数量巨大且不断增加的宇宙。除非是通过量子力学实验这一狭小的舷窗,否则这些宇宙彼此之间是无法察觉到对方的存在的。这就是理查德·费曼。

译注:量子理论存在经典的“哥本哈根”解释与“多重世界”解释两种。后者最早由休·埃弗雷特(Hugh Everett)于1957年提出。 -unicell

译注:最后一句是说多重世界理论能解释很多事情,尽管付出了引入更多世界的代价。-unicell

而生物学家路易斯·沃派特(Lewis Wolpert)认为, 奇异的现代物理学只是一个具体而特别的例子。相比技术而言,科学常常严重挑战着人们的常识。沃派特指出,每喝一杯水,你就有可能喝下了至少一个曾通过奥利弗·克伦威尔(Oliver Cromwell)膀胱的分子。(众笑)这只是基本的概率论。一杯水中分子的数量比全世界的杯子数量或是膀胱数量都要多的多。——当然了,克伦威尔或是膀胱本身并没有什么特别。你刚刚吸进的一个氮原子,就曾经穿过高大苏铁树左边第三只禽龙的右肺。

“ 比我们所能料想的更加奇异。”究竟是什么使得我们能够料想任何东西?而这又是否能解释我们究竟能料想哪些东西?宇宙间会不会有些事物永远地超越了我们的理解力,但同时又没有超越某些高等智慧生命的理解力呢?宇宙间又是否有事物在原则上超越了一切心智——无论它有多么高等——的理解力呢?科学史是长长一串剧烈的头脑风暴,因为新一代的理论在本质上接受了宇宙中更加奇异的层面。我们现在对于地球是在自转——而不是太阳在天空移动——这一想法是如此的习以为常,以致于我们很难意识到这曾经是多么震撼人心的思想革命。毕竟,一切都是那么显而易见,地球是大而且静止的,太阳则小而会移动。在这里值得一提的是维特根斯坦对于这一问题的评论。“告诉我”,他问道一个朋友, “为什么人们总说,是太阳绕着地球转而不是地球自转,这一想法是非常自然的呢? ”他的朋友回答道: “嗯,很明显啊,因为看起来太阳就好像在绕着地球转呀。”维特根斯坦回答说: “好吧,那要让地球看起来是在自转,看起来应该是什么样? ”(众笑)

科学已经告诉了我们一个和所有的直觉相悖的事实,那就是即便像晶体和岩石这样表面看起来是固体的东西,实际上是几乎完全由虚空(empty space)所组成。一个我们所熟悉的比喻是这样描绘的,一个原子中的原子核就好象飞在体育场中心的一只苍蝇,而相邻的下一个原子,则是相邻的下一个体育场。因此,看起来最坚硬最结实最致密的岩石,实际上几乎完全是空的。这虚空仅被微小粒子所隔断,而这些粒子彼此之间的空隙是如此之大,以致于粒子本身的大小几乎可以忽略不计。那么为什么,岩石无论在外观还是感觉上都是如此坚硬、结实、不可穿透呢?作为一名进化生物学家,我会这么说:我们的大脑经过进化,以使得我们可以在身体所处的这个数量级的尺度和速度下生存下来。我们从来没有进化出在原子世界中漫游的能力。如果有的话,我们的大脑就很可能会把岩石当作是空心的了。我们的手感觉到岩石是坚硬而且不可穿透的,完全是因为岩石和手这两样的物体彼此是不可穿透的。正因为如此,我们的大脑所构建“实心”和“不可穿透”这样的概念才是有用的。 因为这些概念可以帮助我们在中等尺度的世界里为身体导航,而这正是在这个尺度下生存必需的能力。

再来说说尺度的另一端吧,我们的祖先也从不来需要以接近光的速度在宇宙间行进。如果他们曾需要的话,我们的大脑理解起爱因斯坦会来的更加容易。这里,我想称这个我们在其中进化的、中等规模的环境为“中观世界”(Middle World)——这名字和“中土世界”(Middle Earth)无关。是“中观世界”。(众笑)我们是“中观世界”的居民,这一点限制了我们的想象力。你会发现凭直觉就很容易理解,当一只兔子以“中观世界”物体常见的中等速率移动,之后撞上了另一个“中观世界”物体,比如岩石,那么它就把自己撞晕过去了。

译注:“中土世界”源自北欧神话,意指“人类居住的土地”。因英国作家托尔金的《魔戒》系列小说而闻名。 -unicell

译注:中观世界是相对于宏观世界和微观世界而言。 -unicell

请允许我介绍陆军少将Albert Stubblebine三世,他是1983年的军事情报部门的指挥官。他有次盯着自己在弗吉尼亚州阿灵顿办公室的那堵墙,决定采取行动。这行动听起来有些吓人,因为他打算穿墙进到隔壁另一间办公室。他起身从他的办公桌后走了过来。原子主要是由什么组成的?他想着。是空间。他边想边走。我又是什么组成的?原子。他加快了脚步,这时几乎是在小跑。墙壁是由什么组成的?也是原子。我要做的只是把原子和原子之间的空间相合并。紧接着,Stubblebine将军的鼻子就重重地撞在了墙上。Stubblebine,这位手下有16000名士兵的将军,对于自己一次次的穿墙失败而困惑不已。他坚信,穿墙能力终有一天将会成为军中士兵的常规技巧。又有谁还敢和这样一支军队打仗呢?上面这个故事是我前几天在《花花公子》杂志中读到的一篇文章。(众笑)

我有百分之百的理由相信这是一个真实的故事。顺便说一下,我读《花花公子》,是因为上面刊载了我自己的一篇文章。(众笑)伽利略告诉我们,不考虑空气摩擦,重的物体总是和轻的物体在同一时间落地。而在“中观世界”中训练出来的人类直觉却很难相信这一点。这是因为在”中观世界“,空气摩擦总是存在的。如果我们是在真空中进化来的,我们就会认为它们是同时落地的了。而如果我们是细菌,不断地受到分子热运动的冲击,我们的认识又会有所不同,可作为“中观世界”居民的我们体积太大,根本无法注意到布朗运动的存在。同样的道理,我们的生活是由引力所主导的,以致于表面张力几乎完全被忽视了。而对一只小昆虫而言,这两种力的重要性完全是和我们相反的。

图中左边的这位是Steve Grand,右手边的是Douglas Adams。Steve Grand在他的《创生:生命及其制造》(Creation: Life and How to Make It)一书中,针对我们通常对物质一词的偏见出言尖刻。我们倾向于认为只有实心的,有实体的东西才是真正的物体。真空中电磁起伏的波动就显得就不那么真实。维多利亚时代的人认为,这波必然是发生在某种介质中的波动,他们称这种介质为以太。然而,实体的物质概念之所以能宽慰人心,仅仅是因为我们是在“中观世界”中进化并生存的。在这个世界里,“物质”这个词是个有用的虚构概念。漩涡,对Steve Grand来说,就是和岩石同样真实的物体。

在坦桑尼亚的一处沙漠平原,伦盖伊火山(Ol Donyo Lengai)的阴影之下,有一座由火山灰组成的沙丘。这沙丘的美妙之处在于,它可以整体移动。这在地理学上称为新月形沙丘。整个沙丘以每年17米的速度向西,在沙漠中移动。在移动中它始终保持着新月形状并向着号角的方向前进。当风把沙子从较缓的坡面吹向另一侧,之后当沙粒到了沙丘顶端就会滑向月牙的内侧,整个沙丘就这样移动起来了。Steve Grand指出,你、我,我们每一个人,都更像是一个波而不是什么永久性的物体。他恳请我们读者,“去回想一段自己童年的经历。——某个你记得清清楚楚的经历,某个即便你现在回想起来也还像是能看的到、摸的到甚至可以闻的到的经历。毕竟,小时候你曾亲身经历过,不是吗?要不然你又怎么会记得呢?注意,重磅炸弹来了:现在的你并没有亲身经历过那件事。当那段经历发生的时候,组成你现在身体的每一个分子都不在那儿。物质从四面八方流经而过,暂时聚合在一起,形成了你。无论你是什么,你都不是那些组成你身体的东西。如果这还没有使你脖子后的汗毛倒竖,那么再读一遍罢,直到它竖起来。因为这很重要。”

译注:事实上,新月形沙丘在顶端的沙粒滑落后,沙粒会因为气压的原因堆于月牙形的两侧。之后再逐渐被吹到顶端,如此反复。新月形沙丘是逆着风吹来的方向行进的。 -unicell

所以, “真实性”,不是一个我们可以仅凭简单的信心就去使用的词汇。如果一个中微子也有大脑,一个从中微子尺度的祖先进化而来的大脑,它就会说岩石确实是由虚空所组成的了。我们所拥有的大脑,是从中等尺度的祖先那里进化而来的,而我们的祖先是不能穿透岩石的。“真实性”,对于一只动物而言,只是它的大脑为了帮助其生存而产生的必需的概念。不同的物种在不同的世界里生活,从而也就存在着不同版本的真实性了。这一事实让人觉得不安。我们所看到的所谓“真实的”世界,并不是它的本来面貌,而只是一个模型罢了。这个世界的模型经过了感官数据的校准和调节,它被构建出来并在我们和真实世界打交道时发挥用处。

译注:中微子是基本粒子的一种。它很少与其他物质发生作用,能穿透几百亿千米厚的铅而行动几乎不受影响。 -unicell

模型的性质取决于我们是哪一个物种。飞行动物所需要的模型与直立行走、爬行或是水生的动物都不相同。一只猴子的大脑必须有软件可以模拟一个包含了树枝、树干的三维世界。一只鼹鼠用于建模的软件为在地下使用经过了特别定制。一只水黾的大脑则完全不需要三维软件,因为它生活在池塘的表面——一个艾德温·埃博特笔下的二维国。

译注:Edwin Abbott于1884年的小说《Flatland, A Romance of Many Dimensions》。书中描绘了二维国度的生物在多维世界中的经历。 -unicell

我推测,蝙蝠也许可以用它们的耳朵看到颜色。蝙蝠所需的,用来在三维空间导航以捕捉昆虫的世界模型,一定和其他在日间完成类似任务的鸟类,比如燕子,相类似。至于蝙蝠在伸手不见五指的黑暗中使用回声来作为模型的输入变量,而燕子使用光线。这种输入变量上的区别则是偶然的。我甚至怀疑,蝙蝠把感觉到的色调,比如红色和蓝色,作为内在的标签,用来标记回声中某些有用的性质。——例如物体表面的声学纹理,粗糙或是光滑等等。蝙蝠利用色调的方式和燕子,甚至我们人,在利用色调对光的波长长短做标记的方式相类似。红色与长波段的光本身并没有必然的内在联系。

重点就在于,模型的性质是由它将要被使用的方式所决定的,而不是由与其涉及的感官特征所决定。J.B.S. 霍尔丹本人也提到了生活在气味主导的世界中的动物。狗能够区分两种非常相似,并且稀释到很淡的脂肪酸:辛酸和己酸。两种酸的唯一区别,你看,只是其中之一的链上多了一对碳原子。霍尔丹进一步猜测,一只狗很可能可以通过气味将两种酸按分子量大小排列,就好像一个人可以根据发出的音符把钢琴琴弦按长度排列。请看,还有另一种脂肪酸,癸酸,它和之前的两种相当类似,只是又多了两个碳原子。一只从来没有见过癸酸的狗,或许可以毫不费力地想象出它的气味,就像我们可以毫不费力地想像一只比先前听过的高一个音的小号。或许狗和犀牛还有其他嗅觉导向的动物通过颜色来感觉气味。就好像刚才讨论过的蝙蝠的例子一样。

进化使得我们对于“中观世界”尺度、速度的范围产生了直观的舒适感——这有点类似于我们一部分狭窄的电磁频谱看作是可见光。而对可见光之外的频谱,我们却只能借助仪器进行观察。“中观世界”是整个物理实在中的狭窄的一部分,而这正是我们判断“正常”与否的范围。超过这范围的,对我们而言就异常的大,异常的小,或是异常的快。我们可以对小概率事件也给出这样的一个范围;没有什么是完全不可能的。奇迹只是可能性极低的小概率事件而已。一尊大理石雕像有可能会向我们招手;组成它晶体结构的原子可能都向着同一方向来回振动。由于原子的数量巨大,而它们之间又不存在运动方向上的默契,因此我们在“中观世界”看到的大理石,就显得岿然不动了。但雕像手掌中的原子仍然可能恰好在同一时间,以同一方式,一次又一次地移动。这种情况下,手就会挥动,我们就会看见它在“中观世界”向我们招手了。而这件事发生的概率是如此之小,以致于你如果从宇宙起源的时刻开始写0,直到今天你还没有把表示这个概率的0写完。

“中观世界”中进化并没有给予我们应对极小概率事件的能力;我们的生命没有那么长。在广袤的天文学空间和漫长的地质学时间尺度上,“中观世界”里看起来不可能的事件就变成了一种必然。我们可以通过统计行星个数来理解这一点。我们不知道宇宙中有多少颗行星,一个公认的估计值大约在1000亿亿到2000亿亿,或是到10000亿之间。这些数字提供给我们一种手段,用以表述我们对生命这一小概率事件的估计和猜测。如果我们在概率的频谱上加注上某种类似于地标的东西,那么它看起来就和我们之前见到的电磁波频谱差不多。

如果生命在每颗行星上只能发源一次,那么生命就是极为常见的了,再或者生命在每一颗恒星只能发源一次,抑或在每一个银河系只能发源一次,或是在整个宇宙只能发源发源一次(这种情况下,它一定是我们所处的这个宇宙)。而其他的某个地方可能就出现青蛙变王子,或是类似这样魔术一样的事了。如果生命在只在整个宇宙的一颗行星上发源,那么这星球一定是我们的地球,因为我们就是正在这里讨论着这件事。这意味着,如果我们相信是这样的话,生命起源的化学事件,其发生的概率低至1000亿亿分之一。而我隐约觉得生命在宇宙在是相当常见的。当我说“相当常见”的时候,生命可能依然是稀有的,稀有到没有任何一个生命之岛曾遇上另外一个。多么令人悲哀的一件事。

我们怎样解释“比我们所能料想的更加奇异”呢?是从根本原则上就比所能料想的更加奇异?还是仅比我们所能料想到的更加奇异?因为受我们这个在“中观世界”训练、进化的大脑的限制?我们是不是可以通过训练和实践,把自己从“中观世界”中解放出来,从而可以在数学方式之外,用某种直观的方式理解非常大和非常小的事物呢?我真的不知道答案是什么。我很好奇是不是可以从小就让孩子玩模拟量子现象的电脑游戏,比如模拟一个球穿过了屏幕上的两条狭缝,或是通过计算机模拟把量子力学的奇怪现象放大到可以感知的尺度,从而让他们熟悉“中观世界”尺度下的量子流。这样培养出来的后代可以让今后的我们更好地理解量子理论吗?同样的道理,一个模拟相对论的电脑游戏,物体在屏幕上表现出洛伦兹收缩现象等等,这样可以让孩子们更好地理解相对论吗?

最后,我想把“中观世界”这一概念应用到我们对彼此的认识上来。今天的大多数科学家都赞同一种机械论的心智观:即我们是现在这个样子,是因为我们的大脑是现在这个样子,我们的荷尔蒙是现在这个样子。而如果我们在神经解剖学和生理化学上有所不同,那么我们就会和现在有所不同,我们的角色也就会有所不同。但我们科学家是自相矛盾的。如果始终一致的话,我们在面对一个行为不端,比如杀害了儿童的人的时候,我们的反应应该是下面这样:这个装置有一个部件坏了,需要修理。然而我们不会这么说。我们—这其中包括我们最朴素的机械论者,而这个人很可能就是我——我们会说:“你这禽兽不如的东西,坐牢真太便宜你了。”或者更糟糕的是,我们会寻求报复,而这又几乎必然引发新一轮升级的反报复措施。这就是我们今天在世界各地所能看到的景象。总之,当我们像学者一样思考时,我们把人看作复杂而又精细的机器,就好象是电脑或者汽车一样。而当我们恢复到作为人的那一面时,我们表现的就像是Basil Fawlty一样,他在“Gourmet Night”一集中因为汽车不能发动而狠狠地教训了它一顿。(众笑)

译注:Basil Fawlty,英国情景喜剧《Fawlty Towers》中的主角。 -unicell

而我们之所以将汽车和电脑人格化,其原因正和猴子生活在树上世界、鼹鼠生活在地下世界、水黾生活在表面张力主宰的平面世界一样,我们生活在一个社会化的世界。我们在人山人海中穿梭——一个社会化版的“中观世界”。进化使我们成为充满才华和直觉力的心理学家,从而可以更好地预测他人的行为。把人当作机器在科学和哲学意义上或许是准确的,但如果你想猜测这个人下一步会怎么行动,这就是完全是在浪费时间。要想给一个人建立模型,最经济实用的方法就是把他看作一个有目的的、目标导向的个体,他有着快乐和痛苦,也有着欲望、动机和负罪感,有时候则应当被谴责。拟人化并把人们的行为看作是有意图的,这是一个极为成功的对人类进行建模的方法。这套建模软件在我们想到其他一些不适合建模的实体时,有时占据上风。就像Basil Fawlty和他的车,或是上百万妄想狂和他们所幻想的人和宇宙融为一体一样。如此看来,这些就都不足为奇了。(众笑)

如果宇宙比我们所能料想的更加奇异,这是否仅仅因为自然选择让我们,只能去料想那些为了在更新世(Pleistocene of Africa)的非洲生存下来所需要料想的东西呢?抑或是我们的大脑如此地多才多艺,收放自如,以致于我们甚至可以训练自己,打破这个我们身处其中进化的盒子吗?又或是,无论某些生物(beings)多么接近于神,宇宙中都有些事情是如此的奇异,以致于永远地超出了它们哲思的所能梦想到的边缘?非常感谢。

译注:Pleistocene of Africa,非洲更新世,距今180万年至1万年之间,是人类出现的时期。 -unicell

英文原文:
Read more

读《物理世界奇遇记》

从相对论到高能物理学,从宇宙物质到基本粒子,从量子物理到大统一理论。在《物理世界奇遇记》里,我经历了一次奇妙的探险。

尺缩效应和钟慢效应,神秘的相对论到底说了些什么?空间弯曲,光线弯曲,时光机器,究竟是怎么一回事?暴涨、黑洞、热寂,天文馆里的词汇我从来没有认真地理解过;量子理论,泡利不相容原理,测不准原理,也曾随着物理书离我远去;反物质,夸克,胶子,超对称性,超弦……时髦的词汇看起来也并不是那么的遥远。

说起来,知道这本书纯属偶然。因为想弄懂所谓的超立方体(hypercube),所以看到了一封12岁孩子写的科学家叔叔的信。之后就在科学家叔叔的回信中,看到他推荐的三本书:Flatland: A Romance of Many Dimensions,Mr. Tompkins in Paperback,还有One Two Three… Infinity: Facts and Speculations of Science。用他的话来说,这三本都是understandable并且enlightening的好书。而这其中的第二本就是我刚刚读到的这本书的前身。

原书由著名的美国物理学家、宇宙学家兼科普作家乔治·伽莫夫所写,最早是由1940和1944年的两部书汇集而成,直译过来就是《平装本里的汤普金斯先生》。可是直到1968年伽莫夫逝世,该书都一直吸引着无数的读者,年年或者隔年重印一次。鉴于物理学的不断发展,出版社邀请了英国的科普作家斯坦纳德对原书做了增补和更新,新书名改作The New World of Mr. Tompkins 。中文译本由我国的科普翻译家吴伯泽先生译作《物理世界奇遇记》。(这部分内容可参见书序

喜欢这本书,纯粹出于它带来的乐趣。曾几何时,课堂里带给我们的乐趣渐渐没有了。从小学到初中,到高中,到大学,我们对发现这个世界的热情慢慢减弱了,取而代之的是熟悉外表下的忽略与漠视。我还记得我在显微镜下看见细胞时的欣喜,还记得物理、化学课后若有所得的快乐。这种看似与生活最无关的知识其实是真正的知识,上学越来越多,技能越来越多,知识却越来越少。这不奇怪,也不值得悲哀。只是我们不应忘记,曾经有过的乐趣,依旧神秘的世界,还有触手可及的探险。:)

物理世界奇遇记就是这样的例子。我尤其喜欢相对论的那部分,太浅显易懂了。。。嘿。。。

又:心理学家认为,尝试新鲜事物容易使人保持年轻。^_^

Technorati : , , ,

Page 1 of 11