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伊里亚·普里高津_宇宙时间奥秘

1970-01-01 宇宙时间奥秘

伊里亚·普里高津_宇宙时间奥秘
 
我十分高兴,在此为彼得·柯文尼、罗杰·海菲尔德的这本书写篇前言。
 
时间有箭头吗?这问题自从苏格拉底以来,一直迷魅着西方的哲学家、科学家和艺术家。然而,在本世纪末期的今日,我们问这问题,情况与以前不同。对一个物理学家来说,本世纪的科学史可以分为三个阶段。首先是两项思想方案——相对论和量子力学——所产生的突破。其次是一些出人意料之外的事物的发现,包括“基本”粒子的不稳定性、演化宇宙论,以及包括诸如化学钟、决定性混沌等的非平衡结构。最后——也就是现在,由于这些新的发展,我们必须对整个物理学作重新思考。
 
这里一个令人注目的特点是:所有这一切都强调着时间所扮演的角色。当然,在十九世纪,人们都已经承认时间在生物学、社会科学等学科中的重要性。可是当时一般认为,物理描述的最基本层次是可以用决定性的、时间可逆的规律来表达,而时间箭头只相当于唯象层次的描述。这种立场在今日是很难站得住了。
 
现在我们知道,时间之箭在非平衡结构的形成之中,扮演着最重要的角色。近来的研究告诉我们,这些结构的演化可以在计算机上用按照动力学规律写的程序来模拟;因此很显然地,自我组织过程不会是某些唯象观假设的结果,而是内禀于某类动力系统之中的属性。
 
熵的意义,我们现在更能体会了。按照热力学第二定律,熵这个量总是在增加的,因此它赋予时间一个箭头。熵基本上是高度不稳定系统所具有的一个性质。这种系统,将在此书第六章和第八章详加讨论。要研究的东西还很多,许多问题仍是悬案。因此不足为奇,我不一定同意这本书里的每一句话。但是对作者所提倡的一般立场,我是同意的,即时间之箭是某些重要种类的动力系统中一个精确的性质。
 
这些问题是非常重要的,因此我热烈欢迎此书的写成。这本书科学水平很高,而同时能被较多的读者接受。彼得·柯文尼本人对此领域作过重要的贡献,因此撰写此书,尤其胜任。罗杰·海菲尔德的文笔流畅,使此书精采可读。
 
1989 年 10 月在明尼苏达州圣彼得城举行的古斯塔乌斯·阿道尔夫斯学院的诺贝尔会议,专门讨论了一个充满挑战性的题目:“科学的终结。”会议组织人写道:“越来越有这样的感觉  科学已不再能被当作一种统一的、普遍的客观努力。”他们接着写道:“如果科学只搞‘超历史的’普适的定律,而不理会社会性的、有时间性的、局部的事物,那我  
们就无法谈及科学本身以外某些的真情实况,而科学仅仅是反映而已。”这句话把“超历史的”规律和有时间性的知识对立起来。科学的确是在重新发现时间,这在某种意义上标志着对科学的传统看法的终结;但这难道是说科学本身完结了吗?
 
的确,我上面已经提到,经典科学的研究方针是把全力集中在用决定性的、时间可逆的规律来描述世界。实际上,该计划从未完成过,这是因为,规律以外还需要事件,而事件在对自然的描述中引入时间之箭。屡次三番,经典科学的目的似乎就快完成了,但结果总是出了岔子。这种情况给予科学史几分戏剧性的紧张。例如,爱因斯坦的目的是把物理学表达为自然界的某种几何。可是广义相对论给现代宇宙论开路以后,遇到的却是所有事件中最惊人的事件:宇宙的诞生。
 
“规律—事件”二重性是西方思想史中一直在进行的争论的中心,这争论从苏格拉底以前的臆想,经过量子力学和相对论一直进行到我们这时代。伴随规律的是连续的展开,是可理解性,是决定性的预言,而最后是时间本身的否定。事件却意味着某种程度的任意性、概率、以及不可逆的演化。我们必须承认我们是居住在一个二重性的宇宙里面,这宇宙既牵涉到规律,也牵涉到事件,既有必然,也有或然。我们所知道的事件之中,显然最关键的是和我们宇宙的创生和生命的形成有关联的事件。
 
“我们有一天能克服热力学第二定律吗?”——阿西莫夫(Asimov)的科幻小说《最后的问题》中的世界文明不断地在问一个巨型计算机。计算机回答道:“资料不足。”亿万年过去了,星辰、星系都死了,而直接和时空联结的计算机仍在继续搜集资料。最后没有任何资料可以搜集了,不再“存在”任何事物了;可是计算机还是在那儿计算,在那儿找相关关系。最后它得到答案了。那时候要知道这个答案的人也都不存在了,可是计算机知道了如何克服热力学第二定律。“于是光明出
 
现  ”。对阿西莫夫来说,生命之出现、宇宙的诞生都是“反熵”的、非自然的事件。
 
此书是新思维框架的一个极好的介绍。这个新思维框架将导致一套既包括规律又包括事件的新物理学,将使我们对我们所处身的世界有更好的了解。