南京大学马克思主义社会理论研究中心
教育部人文社会科学重点研究基地

霍金: 我的立场

霍金:  我的立场


    这篇文章不是关于我信仰上帝与否。我将讨论我如何理解宇宙的方法:作为“万物
理论”的大统一理论的现状和意义。这里存在一个真正的问题。研究和争论这些问题应
该是哲学家的天职,可惜他们多半不具备足够的数学背景,以赶上现代理论物理进展的
节拍。


还有一种科学哲学家的子族,他们的背景本应更强一些,但是,他们中的许多人
是失败的物理学家,他们知道自己无能力发现新理论,所以专业写作物理哲学。他们仍
然为本世纪初的科学理论,诸如相对论和量子力学而喋喋不休。他们实际和物理学的当
代前沿相脱节。



    也许我对哲学家们过于苛刻一些,但是他们对我也不友善。我的方法被描述成天真
的和头脑简单的。我在不同的场合曾被称为唯名论者、工具主义者、实证主义者、实在
主义者以及其他好几种主义者。其手段似乎是借助污蔑来证伪:只要对我的方法贴上标
签就可以了,不必指出何处出错。无人不知这些主义的致命错误。


    在实际推动理论物理进展的人们并不认同于哲学家和科学史家为他们发明的范畴。
我敢断定,爱因斯坦、海森堡和狄拉克对于他们是否为实证主义者或者是工具主义者根
本不在乎。他们只是关心现存的物理理论不能互相协调。在发展理论物理中,寻求逻辑
自洽总比实验结果更重要。优雅而美丽的理论会因为不和观测相符而被否决,但是我从
未看到任何仅仅基于实验而发展的主要理论。首先是需求优雅而协调的数学模型提出理
论,然后理论提出可被观测验证的语言。如果观测和预言一致,这并未证明该理论;只
不过该理论存活以作进一步的预言,新预言又要由观测来验证。如果观测和预言不符,
即抛弃该理论。


    或者不如说,这是应当这么发生的。但在实际中,人们非常犹豫放弃他们以投注大
量时间和心血的理论。通常他们首先质疑观测的精度。如果找出毛病的话,就以想当然
的方式来修正理论。该理论最终就会变成丑陋的庞然大物。然后某人提出一种新理论,
所有古怪的观测都优雅而自然地在新理论中得到解释。1887年进行的麦克尔逊-莫雷实
验即是一个例子,它指出不管光源还是观测者如何运动,光速总是相同的。这简直莫名
其妙。人们原先以为,朝着光运动比顺着光运动一定会测量出更高的光速,然而实验的
结果是,两者测量出完全一样的光速。在接着的十八年间,象亨得利克。洛伦兹和乔治。
费兹杰朗德等人试图把这一观测归纳到当时被接受的时间和空间的框架中。他们引进的
想当然的假设,诸如物体在高速运动时被缩短。物理学的整个框架变得既笨拙又丑陋。
之后,爱因斯坦在1905年提出了一种远为迷人的观点,时间自身不能是完全独立的。相
反的,它和空间结合成称为时空的四维的东西。爱因斯坦之所以得到这个思想,与其说
是由于实验的结果,不如说是由于需要把理论的两个部分合并成一个协调的整体。这两
部分便是制约电磁场的,以及制约物体运动的两套定律。



    我认为,无论是爱因斯坦还是别的什么人在1905年都会意识到,相对性的这种新理
论是多么的简单而优雅。它完全变革了我们关于时间和空间的概念。这个例子很好地阐
明了,在科学的哲学方面很难成为实在主义者,因为我们认为实在的是以我们所采用的
理论为前提。我能肯定,洛伦兹和费兹杰朗德在按照牛顿的绝对空间和绝对时间观念来
解释光速实验时都自认为是实在主义者。这种时间和空间的概念似乎和常识及实在相对
应。然而今天仍有极少数的熟悉相对论的人持有不同的观点。我们必须不断告诉人们,
对诸如空间和时间的基本概念的现代理解。



    如果我们认为,实在依我们的理论而定,怎么可以用它作为我们哲学的基础呢?在
我认为存在一个有待人们去研究和理解的宇宙的意义上,我愿承认自己是个实在主义者。
我把唯我主义者的立场认为是在浪费时间,他们认为任何事物都是我们想象的创造物。
没人基于那个基础行事。但是没有理论我们关于宇宙就不能说什么是实在的。因此,我
采取这样的被描述为头脑简单或天真的观点,即物理理论不过是我们用以描写观察结果
的数学模型。如果该理论是优雅的模型,它能描写大量的观测,并能预言新观测的结果,
则它就是一个好理论。除此之外,问它是否和实在相对应就没有任何意义,因为我们不
知道什么与理论无关的实在。这种科学理论观点可能使我成为一个工具主义者或实证主
义者——正如我在上面提及的,他们是这么称呼我的。称我为实证主义者的那边进一步
说道,人所共知,实证主义已经过时了——这是用污蔑来证伪的又一例证。它在过去的
知识界时兴过一阵,就这一点而言的确是过时了。但我所概括的实证主义似乎是人们为
描写宇宙而寻找新定律新方法的仅有的可能的立场。因为我们没有和实在概念无关的模
型,所以求助于实在将毫无用处。
    依我的意见,对与模型无关的实在的隐含的信仰是科学哲学家们在对付量子力学和
不确定原理时遭遇到困难的基本原因。有一个称为薛定谔猫的理想实验。一只猫被置于
一个密封的盒子中,有一杆枪瞄准着猫,如果一颗放射性核子衰变就开枪。发生此事的
概率是百分之五十。(今天没人敢提这样的动议,哪怕仅仅是一个理想实验,但是在薛
定谔时代,人们没听说过什么动物解放之类的话。)
    如果人们开启盒子,就会发现该猫非死即生。但是在此事之前,猫的量子态应是死
猫状态和活猫状态的混合。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
没被杀死,他们断言,正如没人处于半怀孕状态一样。使他们为难的原因在于,他们隐
含地利用了实在的一个经典概念,一个对象只能有一个单独确定的历史。量子力学的全
部要点是,它对实在有不同的观点。根据这种观点,一个对象不仅有单独的历史,而且
有所有可能的历史。在大多数情况下,具有特定历史的概率会和具有稍微不同历史的概
率相抵消;但是在一定情形下,邻近历史的概率会相互加强。我们正是从相互加强的历
史中的一个观察到了该对象的历史。在薛定谔猫的情形,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。因为有些哲学
家隐含地假定猫只能有一个历史,所以他们就陷入了这个死结而无法自拔。



    时间的性质是我们物理理论确定我们实在概念的又一例子。不管发生了什么,时间
总是勇往直前被认为是显而易见的。但是相对论把时间和空间结合在一起,而且告知我
们两者都能被宇宙中的物质和能量所卷曲或畸变。这样,我们对时间性质的认识就从
与宇宙无关改变成由宇宙赋予形态。这样,在某一点以前时间根本没有意义就变成可以
理解的了;当人们往过去回朔,就会遭遇到一个不可逾越的障碍,即奇点,他不能超越
奇点。如果情形果真如此,去询问何人或何物引起或创造大爆炸便毫无意义。谈论归因
或创生即隐含地假设在大爆炸奇点之前存在时间。爱因斯坦的广义相对论预言,时间在
一百五十亿年前的奇点处必须有一个开端,我们知道这一点已经二十五年了。但是哲学
家们还没有掌握这个思想。他们仍然在为六十五年前发现的量子力学的基础忧虑。他们
没有意识到物理学的前沿已经前进了。



    更糟糕的是虚时间的数学概念。詹姆.哈特尔和我提出,宇宙在虚时间里既没有开端
又没有终结。我因为谈论虚时间受到一位科学哲学家的猛烈攻击。他说:像虚时间这样
的一种数学技巧和实在宇宙有什么相关呢?我认为,这位哲学家把专业数学术语实的以
及虚的数和在日常语言中的实在的以及想象的使用方式弄混淆了。这刚好阐述了我的要
点:如果某物与我们用以解释它的理论或模型无关,何以知道它是实在的?



    我用了相对论和量子力学中的例子来显示,人们在试图赋予宇宙意义时所面临的问
题。你是否理解相对论和量子力学,或者这些理论甚至是错误的,实际上都无关紧要。
我所希望显示的是,至少对于一名理论物理学家而言,把理论视作一种模型的实证主义
的方法,是理解宇宙的仅有手段。我对我们找到描述宇宙中的万物的一套协调模型满怀
信心。如果我们我们达到这个目标,那将是人类真正的胜利。



*作者注:1992年5月在剑桥凯尔斯学院的讲演.
第一推动丛书《霍金讲演录—黑洞、婴儿宇宙及其它》
〖英〗 史蒂芬.霍金 著
杜欣欣 吴忠超 译
1995年5月第1版第4次印刷