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假如没有灭绝,恐龙会是物理学家吗?

时间: 2019年05月10日 | 作者: Frank Wilczek | 来源: 环球注册新宝GG(huanqiukexue.com)

第六回 | 如果恐龙是物理学家


撰文 |  弗兰克 · 维尔切克(Frank Wilczek)

翻译 | 胡风梁丁当


刚刚过去的圣诞节假期,我们一家四代人齐聚在了纽约的美国自然历史博物馆。我自孩提时代开始,只来过这几次,因此感觉既亲切又新鲜。博物馆的各处同时展示着不同的物种、地域与文化,让我可以同时“经历”它们代表的自然历史的不同时期,由于我近来经常思考时间,这点最能引起我的共鸣。


没有什么比漫步于恐龙厅更能让人由衷地感慨历史的神奇与无常。如果6600万年前那次地球与小行星的偶然碰撞没有让恐龙灭绝,它们将会变成什么样? 毕竟在此之前,恐龙中的顶级物种正变得更加复杂与强大,而我们的哺乳类祖先那时还只是战战兢兢、形如老鼠的夜行动物。


如果伟大的恐龙侥幸存活下来,它们会在智人出现之前就进化出具有超人智慧的物种吗?(渡鸦和其他的现代鸟类,实际上都很聪明,它们都是恐龙的后裔。)它们又将创造出怎样璀璨的艺术与科技?这些恐龙遗骸默然伫立着,无声印证着诗人约翰·格林里夫·惠蒂埃(John Greenleaf Whittier)的那句话:“在所有描绘悲伤的言辞中,最悲伤的莫过于‘本来可以!’”


我投身的注册新宝GG领域有一个主要的特点,就是看起来不存在“历史”这样一个概念。在物理学(及其衍生学科化学)中,我们会发现,普遍存在的是同样的基本物质,而且它们各自的性质也不随时间改变。人们很容易认为这是理所当然。然而牛顿和麦克斯韦这两位伟大的物理学家却充分意识到这是多么反常。尽管他们并不太了解原子及其结构,却都问了一个基本的问题:为什么所有的原子(比如金原子)彼此一样,并且一直保持这个性质?如果它们始终不变,那最初它们又是如何形成的呢?


牛顿和麦克斯韦都是很虔诚的教徒,他们把这个最终起源归结于上帝。麦克斯韦在1873年的一次演讲中说道,由于这种奇异的不变性,“我们无法给分子的存在和它们具备的性质找到一个自然的原因。”麦克斯韦这套支持自然宗教的经典论证曾经一度很有说服力。


然而,在过去的一百年间,量子力学从另外一个角度解决了上述问题。要改变一个原子,通常需要给它提供一定的最小能量(天然放射性是个例外)。当可以获取巨大能量的时候,比如在宇宙大爆炸、超新星爆发或者核反应堆中,原子核可以发生聚变或其他反应;而在其他比较平静的状况下,它们的结构基本是稳定不变的。这和数字计算机的存储器是一个道理:我们用电压或者电流的脉冲信号来存储信息(比特),而在两次脉冲信号之间,存储器是稳定不变的。


生物学深切地感受到了历史的脉搏,历史为生物注入了偶然性。而物理学则似乎游离在历史之外。在这两个极端之间,是现代宇宙学。根据现代理论,宇宙是有历史的,但是它的历史极为简单,也没有偶然事件。宇宙大爆炸从几乎完美均匀分布的物质开始,物理定律决定了后面的所有过程。


在这个图景中,“将来”是一个被动的容器——它不过是简单过去的必然结局。原则上说,你可以把物理学公式反过来推算:从“将来”开始,计算过去。但是我们并不知道“将来”是否也具备“过去”的那种标志化的简单性。


那么此时此地呢?过去的简单性与未来的独特性质是否都会对当下产生影响呢?部分受到了此次博物馆之行的启发,我现在正在研究这个问题。这似乎与我们现有的认识是一致的,即数学上是可能的。但是将来对现在的影响可能有些微妙,而且我们并不知道要寻找的是什么。如果恐龙还存在,可能它们已经知道了问题的答案。而对于我们哺乳类动物,呃,还是让时间来告诉我们吧。


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