612【英】斯蒂芬·霍金《大設計》The Grand Design
大家好
今天呢
我要推薦給大家的書呢
是英國物理學家斯蒂芬霍金
於2010年出版的《大設計》
這是繼他那本特別有名的《時間簡史之後》
最重要的一本著作
這本書並不厚
寫的呢
也算是非常有趣
但是讀起來依然不容易
雖然霍金與他的合作者蒙諾蒂諾
用盡可能淺顯易懂的方式和案例去進行描述
但是沒辦法
你還是需要具備一點宇宙學
量子力學
以及相對論的基礎知識
以及強大的內心才能看下去
因爲他們討論的問題和提出的觀點實在是太灰三觀了
如果要我用一句話來概括這本書的主題呢
那就是重新理解生命
自然和宇宙的存在
這是物理學家寫的書嗎
怎麼聽着這麼像哲學命題呢
沒錯
霍金在這本書的一開頭啊
就毫不客氣的指出哲學已死
也就是說呢
他認爲哲學的發展腳步啊
已經跟不上現在科學了
尤其是跟不上物理學
那面曾經追求生命意義的大旗呢
也從哲學家手裏邊交到了科學家手裏邊
所以呢
讀這本書的收穫啊
絕不僅僅是學一點最近發現的物理知識
而是要從俯視宇宙的大視角來重新認識我們的生命
在我看來呢
一個具有基本科學素養和追求的人想要正三觀
首先呢
就別怕毀三觀
正所謂不破不立
讀這本書呢
絕對有益處
好
今天呢
我就帶着大家去初步的瞭解一下這本書中最爲重要的幾個理論
首先我們要面對的問題就是我們生活的這個世界真的存在嗎
大約在十年前
意大利蒙扎市的議會接到了一個提案
提案的倡議者說
應該禁止養金魚的人把金魚養在灣區的魚缸裏
甭管是圓形的還是橢圓形的魚缸
反正是曲面的就不行
爲什麼要提出這麼奇怪的要求呢
原來是這些人認爲啊
金魚通過曲面的魚缸所觀察到的外部世界是扭曲的
這對金魚來說實在是太殘酷了
屬於虐待動物
所以應該禁止這個提案呢
最終有沒有通過我不知道
但是呢
由他所引發的思考卻十分驚人
正如霍金在書中所說的
你怎麼知道我們人類所觀察到的世界就是沒有被扭曲過的呢
難道我們人類就不能處於某一個巨大的魚缸之中嗎
誰敢說我們的處境就一定比金魚強呢
霍金的一口氣提出了三個問題
到底想表達什麼意思呢
聽我慢慢解釋
首先
意大利人的對金魚的擔心似乎是多餘的
舉例說明啊
我們觀察到一個自由物體在一條直線上運動
但是呢
在金魚眼裏邊
由於他很不幸的被關在了圓形的魚缸中
所以呢
他看到的是一個自由物體在沿着一條曲線運動
但儘管如此
我們就可以說金魚的世界被扭曲了嗎
其實不然金魚呢
一樣可以從它們變形後的參照系中呢
去發現和表述科學定律
這些定律啊
不僅成立還能夠預言該物體的未來運動
所以呢
我們憑什麼就說人家金魚看到的世界就不真實呢
如果你能夠理解上面的這段論述
那你就將面臨下一個無比巨大的
而且折磨心智的問題
那就是我們生存的這個世界
難道就一定是真實的嗎
電影黑客帝國啊
應該很多人都看過了
他向我們展示的呢
就是這麼一種另類的現實
影片中的人類呢
不知不覺的生活在了由超級電腦製作的模擬現實之中
而且呢
還活得挺滋潤
今年打火的美劇啊
西部世界也是這個邏輯
如果真有外星人啊
或者是比我們更加高級的智慧生命在控制我們
那麼只要他們保持使用一貫的物理定律
那我們根本就察覺不到
霍金的這套說法呀
可能略有誇張
但絕對不是爲了嚇唬人
而是在客觀的闡述一個事實
幾十年來呢
宇宙學家和物理學家拼了老命啊
一直在尋找一種終極理論
也可以叫做萬物理論
用來統御啊
我們這個世界裏面所有的物理現象
但是目前呢
還沒有結果
倒是在研究的過程中
不斷的發展出了各種理論
每一種理論呢
對於世界都有一套自己的描述方法
所以這樣看來的話呢
這跟透過不同的圓形魚缸觀察世界又有什麼不同呢
關於什麼是真實
自從柏拉圖開始啊
這就是歷代哲學家爭論不休的問題
經典科學呢
是這樣描述真實的
一個真實的外部世界
它的性質是確定的
並且呢
與感知它的觀察者無關
也就是說啊
無論是觀察者還是被觀察的對象
都是這個客觀存在的世界的一部分
舉個例子吧
我看到島主現在正在錄音
這是因爲他真的正在錄音
如果此刻有別人看過來啊
也會看到同樣的情景
就算沒有人看他
他也還是在錄音
這就是經典科學的真實
在哲學中啊
被稱爲實在論
是的
幾千年來呢
這套實在論呢
都無比正確
但是在《大設計》這本書裏邊呢
霍金就爲我們展示了一個極爲不同的世界
根據精確描述自然的量子物理原理啊
除非一個粒子的位置啊
或者速度被一位觀察者測量到
否則的話呢
這個粒子既不擁有確定的位置
也不擁有確定的速度
換句話說啊
當沒有任何人看我的時候
我可能出現在宇宙中的任何地方
這個聽起來是不是有點不可思議
但是呢
量子物理理論呢
卻成功的解釋了很多經典物理無法解釋的現象
而且呢
數十年來還在不斷的被反覆驗證有效
既然現實變得很可疑
那麼歷史又將如何呢
霍金在這本《大設計》中呢
又拋出了第二個毀三觀的理論
就是歷史也並非唯一
歷史是什麼
對於很多人來說呢
應該是已經發生過的
唯一的
而且確定的事實
不可能更改
但是呢
在霍金這個流派的物理學家眼中呢
卻不是這樣
關於這個理論呢
有一個很出名的實驗
物理學家把分子當成足球
不斷的射向一面牆
而牆上呢
有兩道剛好可以讓分子通過的縫隙
我們想象一下就會知道啊
打在牆上的球啊
會反彈回來
只有碰巧射中了縫隙的球呢
才能通過
而且呢
會留下一顆落點的痕跡
這個實驗呢
被稱爲雙縫實驗
過程當然比我說的呢
要更復雜
我們就不詳細介紹了
簡單來說呢
物理學家通過這個實驗呢
發現了一個用經典科學
解釋不了的現象
那就是某些穿過牆的分子
居然落在了它根本不可能出現的地方
這就爲我們揭示了量子物理的三個重要特性
第一
微觀粒子啊
具有波力二向性
也就是說呢
它既是一個粒子
也具有波的運動方式
第二呢
是不確定性
你把一個粒子的速度啊
測量的越準
那麼它的位置啊
就越不準
反過來也是一樣
具體來說啊
假如你把一個分子一腳給踢飛了
那麼無論你的腳法多好
你也無法預知
它將落在何處
理論上呢
它可能出現在宇宙的任何位置
但是啊
如果你不停的踢
那麼呢
你將得到一組數據啊
顯示這些分子呢
將出現在不同地方的概率
那爲什麼足球比賽裏從來沒有出現過這種怪事呢
這就是微觀世界和宏觀世界的區別
雖然我們每個人呢
每個足球都是由原子組成
但是呢
宏觀物體
哪怕是細菌那麼小的東西
也要遵守牛頓的經典物理
這種現象啊
在科學界其實並不罕見
比如說呢
我們在研究大腦的時候就會發現
單個神經元的反應啊
幾乎不能成爲人腦反應的前兆
但是呢
一千億個神經元組合起來
人類就有了思維和感知
好
我們接着說量子物理的第三個特性呢
就是觀測系統必然會改變其過程
也就是說進行一次觀測
你就必然會和你正在觀測的對象產生相互作用
我就不能默默的看着觀測對象嗎
事實上你沒有辦法默默
書中呢
給出的解釋啊
非常清楚
我們最常用的觀測方法呢
就是看
但事實上你要想看到某樣東西
就至少得先把一束光打在他的身上
這就等於啊
是用光子去撞擊了觀測對象
雖然產生的效應啊極其微小
但是呢
你也必須得承認
還是改變了對方的本來狀態
我的天吶
那我以後可不敢隨便看人了
萬一他說我拿光子砸他可怎麼辦
那就有點誇張了
你啊
其實只要能夠理解觀測對於被觀測者的作用原理啊
就行了
明白是明白
可你說的這些跟歷史又有什麼關係呢
當然有了
在牛頓的理論中是怎麼理解歷史這件事的呢
咱們剛纔說了啊
是過去的唯一的確定的一系列事件
比如說呢
你摔了一個杯子
那碎了就是碎了
不可能完全復原
不僅是碎了
你呢
還能找出爲什麼摔了他
有可能是手滑了一下
也有可能啊
是生氣故意摔的
也就是說牛頓定律允許人們的計算出過去的完整圖像
但是呢
我們再回想一下剛纔說過的雙鳳實驗
也就是把分子當球踢的那個
它的結果告訴我們呢
當有人觀測的時候啊
你可以確定球的位置
但是呢
在你沒有觀測的時候
球實際上飛過了所有可能的路徑
不管你怎麼觀測
是不眨眼的盯着看呢
還是拿着相機啊
對着拍
你總有看不到的時候
所以呢
我們可以說那個分子沒有單一的過去和歷史
而由分子組成的宇宙也一樣
甚至可以說呢
歷史是沒有確定形狀的
也就意味着你此刻對於一個系統進行的觀測
也將會影響它的過去
恕我直言
實在理解不了
你理解不了啊
是因爲你總想把這套理論呢
反映在日常生活中
我剛纔已經說過了
微觀世界和宏觀世界遵循的是不一樣的物理規則
至少到目前爲止啊
這兩者呢
還不能完美的融合
這點啊
大家一定要清楚
霍欽在顛覆了現實和歷史之後啊
又開始要顛覆宇宙
我們先來聽一聽啊
古老的傳說都是怎麼描述宇宙形成的
根據中非波桑戈人的傳說
最初的最初
宇宙間只有黑暗
水和偉大的天神奔八
一天呢
奔八胃病發作
開始嘔吐
一吐啊
就吐出個太陽
太陽燒乾了一部分水
於是出現了大地
奔八的胃啊
還是疼
繼續吐
又吐出了月亮和星辰
還疼
再吐
又吐出了鱷魚
豹子
烏龜
最後是人
這個傳說啊
有點噁心
我們換一個
生活在墨西哥和中美洲的馬亞人認爲啊
在創世之前
就存在着海洋
造物主創造了土地
山川
樹木
和大多數動物
但是啊
造物主很不高興
因爲土地和動物都不能說話
沒辦法讚美他
看來啊
還是個虛榮心很強的造物主
於是呢
他創造了人類
一開始
他用泥土做人
但是啊
這些人可能因爲腦袋裏一團稀泥
所以只會胡說八道
造物主只好把他們毀掉
再用木頭造人
不用問
這回就更笨了
造物主決定再毀掉
但是這次沒有成功
有些木頭逃進了森林
並且在逃跑的過程中受了傷
結果啊
就變成了猴子
造物主最終總結失敗的經驗
用白色玉米和黃色玉米造出了他想要的人類
看來世界各地的創世傳說啊
都有異曲同工之妙
和咱們中國的盤古開天地以及女媧造人的傳說呢
都有些相似之處
這也證實了人類在很早以前呢
就開始去嘗試着回答自身的來歷問題
爲什麼會存在一個宇宙
爲什麼世界是現在這個樣子
這些問題呢
雖然很難說清楚
卻在一點一點的塑造我們的人類文明
第一個真正具有科學依據的宇宙開端學說呢
產生於1920年代
當時呢
哈勃通過望遠鏡發現宇宙正在膨脹
如果這是真的
那麼倒退回去
宇宙在過去就應該是很小
小到一個極限
就有了大爆炸理論
現在呢
一提大爆炸
大家都知道
似乎呢
也是最爲靠譜的理論
但是呢
聽完了剛纔的節目
你是不是覺得有一點疑惑呢
是有那麼一點彆扭
你剛纔還說歷史不是唯一的
現在又說宇宙是大爆炸形成的
這不是自相矛盾嗎
對了
問題就出在這兒
我們剛纔說過了
單個粒子不具有唯一的歷史
也就是說
當它從一個點運動到另外一個點的時候呢
它其實是同時採用了連接這兩點的所有可能路徑
如果這個理論呢
被應用到宇宙起源上
我們就應該說
宇宙是以所有可能的方式開始的
這個所有可能的方式啊
就包括我們已知的
也包括我們未知的
甚至呢
還包括我們還沒有想象到的
也就是說啊
咱們這個宇宙啊
是碰巧趕上了大爆炸的這種方式
而其他方式呢
則對應在另外的宇宙中
那些宇宙中啊
僅有一些是和我們這個類似的
絕大多數啊
都和我們完全不同
不是說細節上的差異
而是翻天覆地的
就連自然法則都迥然不同
所以呢
我們也不必去啊
絞盡腦汁去想象它們
你只要知道這種理論呢
通常就被稱爲多重宇宙理論
但事實上啊
就是物理學家理查德·芬恩曼的
歷史求和或者呢
可則歷史理論的另外一種說法
這種可則歷史的觀點呢
同時也解決了很多
讓我們困惑的問題
比如我們這個世界
爲什麼就是現在這個樣子
爲什麼不能是喵星人統治世界
霍金在書裏邊啊
舉了一個很簡單的例子
這就好像是在問
爲什麼現任教皇不是中國人
明明中國人比阿根廷人多
因此呢
教皇是中國人的概率應該更大才對
事實上呢
這個問題應該這麼來看
因爲我們觀測到的這個世界裏邊
教皇是方濟各而不是兔大王
所以呢
我們此時此刻的這個世界啊
就是所有的方濟各爲教皇的歷史求和的結果
即使兔大王啊
當教皇的概率更大
那也和我們這個世界沒有絲毫關係
但是並不排除
我在其他宇宙裏成爲教皇的可能性啊
沒錯
就是這樣
雖然結論呢
有些匪夷所思
但是呢
請各位聽衆啊
先不要急着反駁
想想幾百年前
我們呢
還以爲地球是唯一的
並且呢
是位於宇宙中心
當時人們的心態啊
和我們現在其實差不了多少
也許呢
事實就是這麼令人難以接受
而我們呢
只不過是剛好處於一個科學發展的臨界點而已
說到這兒啊
可能有些人文主義者該失望
因爲啊
如果是這樣的話呢
就表明原來咱們人類也並不特殊
你先彆着急
我們呢
接着往下看
霍欽在書中表示啊
雖然宇宙具有無數多種可能
但是呢
像我們這樣的能夠誕生生命的宇宙
其實啊
非常的稀罕
稀罕到簡直是真像有一個上帝啊
特意設計出來的一樣
傳說在我們夏朝時期啊
宇宙環境突然改變
天空中出現了十個太陽
其灼熱程度呢
使地球上的居民痛苦不堪
於是啊
皇帝命令著名的弓箭手後翼去搞定這件事
後翼果然不負衆望
射下了九個太陽
最後一個嚇得魂飛魄散
從此規規矩矩按時打卡上下班
一直到今天
善良勇敢的中國人又一次拯救了地球
後翼射日的故事啊
我們都知道啊
是傳說不大可能真的發生過
但是呢
這也說明了我們的先人在很早的時候啊
就瞭解到十個太陽啊
對於人類來說呢
是一件很不友善的事
事實上啊
你別說十個太陽
就算再多一個
咱們地球上啊
也就不可能誕生生命
真的會有兩個太陽嗎
嗯
其實天空中大約有一半的星系啊
都是多恆星系統
也就是說啊
在他們的星系裏邊啊
兩個太陽那是最少的
說起來呢
我們這個太陽系啊
真是太lucky了
而且呢
是很多巧合湊在一起的無敵幸運星系
首先我們來看一看地球軌道的偏心律
牛頓定律呢
允許行星軌道啊
要麼是圓的
要麼呢
就是橢圓的
而偏心律呢
就是用來描述一個圓被擠成橢圓的程度
我們用一個零到一之間的數字來表達偏心律啊
接近於零呢
就說明是很圓
接近於一呢
就說明是很扁
如果地球的軌道很扁會怎麼樣呢
那我們在繞着太陽公轉的過程中啊
就會有時候離它很近
被烤死了
有時候呢
又離得很遠
被凍死了
幸運的是呢
我們地球軌道的偏心律啊
僅爲2%
幾乎啊
就是個圓形
我們可以對比一下水星
它的偏心律呢
是20%
按理說啊
也不算太大
但是啊
它在近日點時的溫度啊
就會比在遠日點時的溫度高200華氏度
換算成攝氏溫度啊
就是93.3度
相當於說半年在火焰山
半年在西伯利亞
所以甭管是寒假還是暑假
肯定都不好過
太陽系的第二個幸運屬性啊
就是在於太陽的質量和我們距離它的位置
我們都知道呢
恆星質量決定了其釋放出的能量的大小
在距離不變的情況下
太陽的質量只要上下調整20%
地球呢
就會比火星更冷
或者比金星更熱
牛頓呢
就曾經相信這麼巧的事
怎麼可能是隨機發生的呢
一定呢
是上帝他老人家安排的
其實呢
這件事啊
我們應該反過來想
不是因爲太陽系特別好
所以呢
我們一定會出現
而是因爲啊
我們出現了才發現太陽系原來這麼好
也就是說呢
我們存在的這個事實已經限制了周圍環境必須具備的某些特徵
這個原理呢
被稱爲弱人則原理
幹嘛還非得加個弱字呢
聽着怪難受的
一會兒你就知道了
這個弱人則原理啊
其實還是很有用的
可以幫我們預測很多事
比如說宇宙有多老
我們都知道呢
爲了讓人類誕生宇宙啊
必須包含碳元素
而碳呢
是在恆星之中啊
由加熱更輕的元素產生的
然後碳還必須在一次超新星爆發中啊
通過太空散射在新一代的太陽系裏邊凝聚成行星的一部分
1961年的時候呢
物理學家羅伯特狄克就論證出啊
這個過程啊
至少要花一百億年
所以呢
因爲我們出現了
宇宙呢
就至少得有那麼老
另外一方面呢
宇宙也不能比一百億年呢
老太多
因爲在遙遠的將來啊
恆星的所有燃料都會用光
那時候呢
我們也不可能出現
所以啊
宇宙啊
必須是差不多一百多億年那麼老
現在我們知道啊
人類測算的大爆炸就發生在一百三十七億年前
所以看明白了吧
之所以叫弱人則
就是因爲呢
我們只能生存在這麼多巧合的環境之中
而這和我們自身的生命力啊
基本上沒啥關係
既然有弱人則原理
那有沒有強人則原理呢
也就是沒有舞臺
沒有鮮花
沒有掌聲
我也要強行登場的理論
有倒是有
不過呢
不像是你那樣解釋的
所謂強人則原理啊
是說呢
根據宇宙大爆炸的最初情況來推斷呢
碳元素是早晚一定會出現的
而恆星動力學又決定了某些恆星一定會爆炸
而且呢
是能夠把重元素拋灑到太空中去的這種方式來爆炸
並且規定了它們一定會凝聚成新一代的恆星
所有這一切都會遵循自然法則而發生
所以呢
你可以說這是個巧合
也可以說是必然的結果
當然了
大多數物理學家呢
都不太重視這種說法
因爲它實在是很牽強
即使自然法則允許有生命出現
也不一定啊
就在地球上
況且呢
它也解釋不了爲什麼生命會長成現在這個樣子
這裏邊從碳的形成到生命形成
還有一長串無比複雜的物理啊
化學生物反應過程
其中任何一項只要微調百分之一生命都不可能出現
所以呢
我個人更贊同的觀點不是生命的出現啊
多麼有道理
而是我們恰巧出現在這個允許生命存在的宇宙中
你這套多重宇宙的理論確實挺好使
有了它
好多事情都不用去較真了
可是這真的靠譜嗎
是因爲這道理論呢
看起來太美好了
所以呢
你就以爲這是物理學家們用來偷懶用的嗎
當然不是
可則宇宙啊
不是爲了解釋那些所謂的奇蹟才被髮明出來的
它是建立在宇宙無邊界的條件下
滿足了現代宇宙學中許多理論的苛刻條件之後
得出的一個順理成章的結果
至於其中的推導過程啊
礙於時間關係
我們就不在這期節目中詳細介紹
感興趣的朋友呢
我強烈推薦你們可以親自去閱讀這本大設計
書裏邊還有很多我沒有提到的
但是呢
非常有趣的內容
比如承認有十一維度存在的M理論
以及呢
一張紙一支筆能夠玩一年的生命遊戲等等
理解了這些問題呀
不僅能夠讓你重新認識宇宙和自然
也能讓你從一個更高的維度來重新審視生命的意義
也許從此呢
你看待這個世界的眼光啊
都會比別人更加敏銳
更加深邃
感謝您的收聽
再見