科学的尽头:《美國的普罗米修斯:奥本海默》—— 胜利 还是悲劇?

文摘   电影   2023-09-10 07:37   美国  

导读:在古代,人类发明宗教,为客观世界提供了一套解释体系。到了近代,理性主义开始试图从宗教手里争夺对世界的解释权。而所谓启蒙,就是试图用理性取代上帝。

但相对论的出现,动摇了经典物理学的根基;而量子力学,则彻底否定了经典物理的决定论体系。在冷酷的事实面前,人们不得不承认,这个世界是不确定的、无序的、不可知的。

康德说,承认不可知是我们承担道德责任的前提。事实一再证明,科学越发展,人类对宏观和微观世界的种种现象,就越难给出解释。
所以,人类若要得到救赎,也只能重拾信仰、回归宗教了。

科学的尽头

《美國的普罗米修斯:奥本海默》

—— 胜利还是悲劇?

 | 立峰


1、普罗米修斯

在古希腊神话里,普罗米修斯从众神那里偷来火种送给人类,让人类成为了万物之灵。但是,普罗米修斯却因此受到了最残酷的惩罚,他被宙斯锁在山岩上动弹不得,每天只能任由老鹰啄食他的肝脏。

导演诺兰在二战题材电影《奥本海默》里,将奥本海默描绘成美國的普罗米修斯。为尽早结束二战,奥本海默领导“曼哈顿计划”成功研制出原子弹,再度为人类盗取了“天火”。那么,他又将受到怎样的惩罚呢?

不必等老天降罚,也不必等到多年后被美國情报界围剿,奧本海默在代号为Trinity的原子弹试爆成功的当天,就感到了难以承受的精神折磨。他引用印度《薄伽梵歌》的经文说:

现在我成了死神,世界的毁灭者。

Now I become death, destroyer of worlds.

2、人类利用火的历史

可是,宙斯又为何如此严厉地惩罚普罗米修斯呢?他盗取的不过是火种而已,天神并没因此受什么损失,他也没有动谁的奶酪?是否,天神恰恰是在为人类担忧虑呢?因为:

获得火种对于人类来说,可能不仅仅是巨大的祝福,而更可能是一种诅咒。因为人性从来都不可靠,它不但脆弱,而且败坏

显而易见的是,自从人类得到了火种:

1、人的生活品质全面提高。火能不但能烹饪食物、提供温暖,还能驱赶野兽、照亮黑夜。
可以说,火是人类进化中的一个关键要素,正是凭借着火,人类才站上食物链的顶端,成为万物之灵的

2、进入现代社会,人类发明了以燃烧化石燃料为动力的蒸汽机,将火的热能转换为蒸汽动能。第一次工业愅命的标志,就是人类进入蒸汽时代。
接下来的第二次工业愅命,电能替代了蒸汽能。而电的主要来源,还是燃烧煤炭等化石燃料,同样是火带来的。

因而,有人将人类历史,描述为一部如何运用能量的历史,尤其是人类对火的利用。

3、但是,火在造福人类的同时,同样会引发灾难。火容易失控造成火灾,点燃房屋、烧毁物资。更可怕的是,火还经常被用于战争,用作人们相互伤害、争夺利益的工具。比如:

在古代的战争中,经常会用到“火攻”,还有用开水烫、用热油浇,或者,用烧热的沥青、沙石作为攻击敌人的武器,等等。

美国独立战争时期使用的火枪

4、而在火药被发明后,又有了火炮、枪支等等。从此,战争从死伤有限的冷兵器时代,升级到伤亡规模巨大的热兵器时代。比如:

(1) 在美國历史上:1760年代,8年独立战争的阵亡总数不过2.7万,而到1860年代,4年南北战争阵亡总人数却超过了75万。增加了几十倍。

根本原因,就是新型武器燧发式后装枪的应用,大大提高了武器的杀人效率。而在独立战争时期,主要交战武器还是效率很低的燧发式前装枪

(2) 而到一战时期,盟军就普遍配置了更加先进的毛瑟枪;特别在马克沁机枪这个大杀器出现后,英軍在索姆河战役中一天就损失了6万条軍人的生命,一场战役的伤亡高达45万。

正是德軍配备的新型机关枪,将以往欧洲战争中优雅的贵族精英的决斗,变成了残酷的绞肉机模式

3、弗里茨·哈伯

因而,也有人说,整个人类的历史,就是一部战争史

而战争的残酷程度,也随着科技的进步和武器的杀伤力,而变本加厉呈指数上升。在如何更有效率地杀人这件事上,人类可以说花样百出、创意无穷。比如:

1、1915年4月,一战中的德軍,历史上第一次对法軍使用了毒气,六千罐氯气被倾倒在法軍驻地伊普尔,法軍士兵发现一团绿幽幽的云不断逼近,所到之处,树叶枯萎、飞鸟掉落,紧接着他们一个个抽搐着倒下。四周围几乎片甲不留。

哈柏和他的妻子

筹划毒气战的,是一位名叫弗里茨·哈伯的德國犹太人,他因此晋升为德國战争部化学处长,并荣升中尉。哈伯的妻子同样是一位化学博士,她指责哈伯败坏了科学

但哈伯认为,战争就是战争,死亡不可避免,毒气战能有助于尽早结束战争。

2、一战结束后,哈伯仍然积极地为德國做科学研究。比如,他用氰化物研制了一款功效强大的气体杀虫剂,取名“飓风”。但令他始料未及的是,这款杀虫剂几年后被纳粹用于毒气室,杀害了成千上万的犹太人,其中就有哈伯同父异母的妹妹一家人。

3、然而,战争贩子哈伯同样是1918年诺贝尔化学奖获得者,因为他发现了一种从空气中提取“氮”的方法。从此,人们不再需要绞尽脑汁到处寻找粪便或尸体来制造肥料,解决了全球性的肥料短缺问题

用工业方法提取氮气,让粮食产量大幅提高,间接地引发了全世界人口的爆炸性增长。当时的媒体将他称为“从空气中提取面包的人”。

但实际上,哈伯最初提取氮气,并非为了消除饥荒,而是让德國在缺少原材料时,仍然能生产火药和炸药。正因为哈伯的氮气,一战被拖长了两年,千百万人因此而遭罪。

4、卡尔·史瓦西 & 爱因斯坦

在1914年一战爆发时,有个叫卡尔·史瓦西的德國青年主动参军。但在一战战壕里,让史瓦西更着迷的,却是爱因斯坦的广义相对论方程爱因斯坦收到史瓦西的来信,惊讶于有人竟如迅速而精确地解出了这个复杂方程时,史瓦西已经死了。

史瓦西一直试图解释恒星运动的规律,来揭示宇宙的秩序。但研究越深入,他就越不安。因为他发现,恒星的运动并不那么遵循所谓的轨迹。宇宙可能会扭曲、变形、甚至坍塌,很难用现有的物理规律加以解释。

当史瓦西在战壕里夜以继求解方程,战争也一天天更加残暴。他听到士兵对平民的屠杀、强奸和大规模的驱逐,他看到有人用饥饿的小狗来练习打靶。他在给友人的信里说:
我们来到了文明的最高点,接着就只能往下落了。

战争后期,史瓦西患上了无法医治的天疱疮,但离死亡越近,他脑子也转得越快。他趴着写出了广义相对论方程的最终解。借着方程,史瓦西发现:

当一颗巨大的恒星耗尽燃料,会在自身引力的作用下开始坍缩,变得越来越紧实。它的密度越大,引力也就越大,以至于周围空间无限弯曲,最终成为一个无法逃脱的深渊。

这就是所谓的史瓦西奇点,它有个更通俗的名字叫做黑洞。史瓦西还算出,深渊周围有条界线,任何物质一旦越过界线,就会被深渊擒住,从宇宙里彻底消失,即史瓦西半径

这让史瓦西深深陷入困惑。黑洞打破了诸多早就被公认的物理学定律。并且,它加剧了史瓦西的恐惧,除了对战争的恐惧,更是对人心的恐惧。诸如:

相比于数学,人心才是更大的谜。

宇宙存在奇点,那么人心存在奇点吗?

战争就是深渊,但深渊边上没有标记,人类究竟会在何时何地、不知不觉地越过界限,堕入那个万劫不复的深渊呢?——这才是尤其令人绝望的。

爱因斯坦对史瓦西的解答有过质疑,他觉得物质不会随意聚拢,并最终坍塌。但后来的研究显示,爱因斯坦错了。

5、罗伯特·奥本海默

1939年,美國物理学家罗伯特·奥本海默哈特兰·史奈德在《物理评论》发表文章证明:

一旦热核源枯竭,一颗质量足够的恒星就一定会坍缩,从而形成史瓦西所预言的黑洞

正是基于爱因斯坦广义相对论提出的质能转换方程,奥本海默在第二次世界大战期间,才带领团队成功研发出了用于轰炸广岛和长崎的首批核武器。

无疑,这个由罗斯福䈣府在二战中发起的核武项目,汇集了全世界最尖端科学家和最顶级的智慧,体现了当时人类科技的最高境界。而项目负责人奥本海默,却为历史上的首次核试爆起了个充满宗教色彩的名字叫Trinity,即三位一体
当时二战正酣,而核武研制的目的,无疑是尽早结束战争。但是,这种具有超级杀伤力的武器一旦问世,是否会引发更大的灾难?奥本海默研制原子弹,犹如再次从神界为人类盗取天火,将给人类带来的,将是祝福、还是毁灭呢?

无论是否真的信仰上帝,在这个决定人类命运的关键时刻,奥本海默能做的,唯有在内心默默祈求神的祝福了。

1945年7月16日清晨,在美國新墨西哥的沙漠里,一枚名为小玩意Gadget的钸弹爆炸了,当时:

这颗仅40公斤的核弹在爆炸瞬间“发出了比几千个太阳还要明亮的橘黄色火球… 蘑菇状的火焰不断向高空翻滚,形成一朵高约10公里的云柱”。

小玩意的爆炸当量相当于2万吨TNT,让半径400米内的沙石全都因高温融化,2000米内的建筑和车辆,则全都毁坏殆尽。

后来被封为“原子弹之父”的奥本海默,在爆炸发生当时就不由感叹:我现在成了死神,世界的毁灭者。

左:1945年8月6日所摄 广岛核爆炸后的情形

右:“小男孩”在广岛市上空爆炸产生的蘑菇云

奥本海默这话一点都不夸张。很快,在8月6日和9日,日本的广岛和长崎各有一枚原子弹爆炸,瞬间就造成了数十万日本平民的死亡。而勉强幸存下来的那些人,也在后来遭受到了核辐射的严酷折磨。

这是人类有史以来第一次,也是唯一的一次,在战争当中使用核武器。

6、冷战:恐怖平衡

然而,故事还远远没有结束。1952年,人类历史上第一颗氢弹Ivy Mike爆炸,当量相当于1000万吨TNT;1952年的氢弹Bravo,爆炸当量则达到了1500万吨TNT。蘇聯时代氢弹的爆炸当量更升级到了5000万吨TNT。

相比之下,爆炸当量为2万吨TNT的钸弹Gadget,还真的是个名副其实的小玩意了。

二战后,各国核武发展的脚步从未停止、且速度惊人。到目前为止全世界的核弹数量是:

俄罗斯5977,美國5428,中國350,法國290,英國225,巴基斯坦165,印度160,以色列90,北韓20。

并且,这个高达12660的核弹总量,还在不断增加之中。

如此,以全球现有核弹的爆炸当量,究竟能将地球毁灭多少次呢?所以二战后,特别是40多年的冷战时期,人类始终都被笼罩在核大战的阴影之下。

哈佛大学的Clayton Christensen教授1997年在他名为《创新的两难》的书里,发明了一个叫disruptive technology的新概念,来描述一种具有“破坏性”的科技发展,也有人将这译为“顛覆性科技”。

问题是,美國和蘇聯都没有垄断核武器。继美蘇后,许多國家都加入了拥核的队伍。它们的目标高度一致,即确保相互摧毁mutually assured destruction。

然而,也恰恰是原子弹的空前破坏力所形成的核威慑,维持了二战以来世界历史上最长久的和平,因为全世界都曾亲眼目睹过核弹爆炸的惨烈后果。美國总统林登·约翰逊曾这样说:

不要搞错,世界上哪有什么“战术核武器”,核武器就是核武器,它要么不使用,用起来就会持续升级,直到最后毁灭。

美國的冷战史专家加迪斯在其畅销书长和平里说:

对于西方来说,冷战是16世纪以来,爆发直接冲突最少,造成经济损失最小的阶段。核武器的存在,反而节制了各國使用武力的冲动。

和平只是一种客观结果,它并非来自良好的动机或缜密的设计。因为核战一旦爆发,便不再是一个孤立事件,很可能引起连锁反应。而目前的世界和平,只是一种恐怖平衡


7、经典物理学的决定论

在古代,人类发明宗教,是要为客观世界提供一套解释体系。而信仰对个人来说,也能让灵魂有所安放,让未来有了更多的确定性。

到近代,科学理性逐渐取代宗教,成为人类解释世界、追求确定性的另一种方式。可以说,几百年来,科学一直在试图从宗教手里争夺对于世界的解释权。

而所谓启蒙,就是试图用理性取代上帝。启蒙运动以后,越来越多的人开始相信科学、相信真理、相信世界是不断进步的。于是,“上帝死了”,便成为人类进入现代社会的标志。

理性主义者认为,宇宙就好像一台精密的机器,所有零件都按照规则运行。只要人类掌握了相应的规律,有了足够的计算能力,就能准确预测所有物质的运动轨迹,小到一个足球、大到宇宙天体,并能对整个宇宙的过去和未来尽在掌握。

总而言之,理性主义者相信,这个世界是确定的、可预测的

因而,由牛顿所开启的现代世界也被称为机械宇宙,而经典物理学相信的,是一种决定论的世界观。更通俗地说,就是一颗炮弹总会落在你想要的那个位置

The Clockwork Universe: Isaac Newton
the Royal Society, and the Birth of the Modern World

8、广义相对论的悖论

但20世纪初,爱因斯坦提出了广义相对论,他从三条公里出发,推演出的一系列推论,都大大超出了人的直觉。简单说就是:

1、时间是相对的;

2、质量是相对的;

3、质量和能量可以相互转换,即质能公式E=mc2

而由相对论方程出发,后来的科学家们又推导出了许许多多令人匪夷所思的东西,比如:黑洞宇宙大爆炸引力波(1916年由爱因斯坦预言,2016年被实验证实),还有至今仍未被证明的虫洞,等等。
相对论揭示的时空弯曲现象

1915年,卡尔·史瓦西在证明广义相对论的方程时,就预言了黑洞的存在;1939年,奥本海默发表论文,证明了黑洞的确存在。爱因斯坦的质能公式E=mc2,正是后来奥本海默带领团队研制原子弹的理论基础。

有趣的是,1、光速不变;2、物理规律普遍有效——这是爱因斯坦推导广义相对论依据的两条基本公理牛顿也曾说过,客观规律只是“上帝预设在宇宙中的密码”。不得不说,即便科技再发达,我们也只能理解物理规律,不能改变物理规律
黑洞

是,黑洞可以。因为:

在黑洞周围,物理学灰飞烟灭。而在黑洞的奇点,引力无限大,时间和空间都失去了意义,一切物理定律统统宣告失效,即便一枚小小的光子,也将被黑洞擒入深渊、逃无可逃。

爱因斯坦的理论,让这个原本可知道、确定的世界,变得越来越不可理喻、无法确定。不得不说,相对论直接动摇了牛顿经典物理学的根基。

9、量子力学 - 概率是底层逻辑

如果,是爱因斯坦的相对论动摇了经典物理的根基,那么,量子力学的问世,则彻底终结了牛顿经典物理的决定论比如:

1、波恩在“电子双缝实验”中发现,即使掌握了电子的初始状态,拥有了最强大的计算工具,考虑了所有可能的影响,也不能准确预言电子的位置。
也就是说,在量子力学中,即使给出了全部的条件,也没办法预测结果

而需要强调的是,这并不因为人的能力不足,而是大自然在本质上就是不可预测的

2、而海森堡不确定性原理证明,就连给出所有条件都做不到。因为,压根就不存在一个位置和速度完全确定的电子。

而且,这也并非因为人的测量技术不够,而是观测行为本身,就会影响观测结果。

海森堡不确定性原理


这大大出乎了所有人的意料,相当于釜底抽薪,推翻了整个经典物理的根基。

从此,严格的因果关系荡然无存,统治科学界几百年的决定论的体系也就此被彻底打破了。因为,

在量子力学中,概率是深藏在世界底层的根本性质,一切都是随机的,就像是往天上抛一颗骰子。

很多人都无法接受这个堪称诡异的结论。爱因斯坦就声称对此完全无法容忍,他不放弃因果性,也不接受世界只是一种偶然,坚决认为“上帝是不会掷骰子的”。

后来,爱因斯坦花了很大力气,试图找到一个能够描述客观世界秩序的大一统理论,以此驱逐量子力学引来的随机性,但他至死都没成功。

后来,薛定谔也讨厌起了量子力学,还给出了关于一只又死又活的猫的论述,以此表明量子力学有多荒谬。然而再荒谬,他也不得不承认这就是事实。

薛定谔的猫


1932年,海森堡因创立量子力学而获得了诺贝尔奖。而他的不确定性原理迄今为止经受住了所有考验。

事实无可辩驳地证明,上帝的确掷骰子

10、康德:承认世界的不可知

那一场著名的,发生在爱因斯坦、以及海森堡、波尔、薛定谔之间的,关于“上帝掷骰子”的辩论,看似是经典物理与量子力学间,不同观点的争论,但实际上是两种价值观和世界观的争锋。它引发了一个科学的根本问题,即:

这个世界究竟是确定的,还是不确定的?是有序的,还是无序的?是可知的,还是不可知的?

或曰,科学和理性,到底最终将通往何处?

那些一度对牛顿的“机械宇宙”信心十足、认为世间一切尽在掌握的人们,在量子力学所揭示的、无可辩驳的事实面前,不得不承认:
这个世界是不确定的、无序的、不可知的。

爱因斯坦和玻尔

其实,这些问题康德很早就讨论过,他也早已对世界的不可知性、人类理性的有限性,提出过明确警告。康德认为:

人的认识能力有着天然的局限性,很难认识事物的本质。但理性却偏偏想要跨界,去探讨一些永远都没有答案的问题。
而时至今日,随着天体物理和量子力学的迅猛发展,人类已无法回避康德所揭示的困境,比如:

1、从宇宙天体层面,宇宙的直径,光是已知的就达数百亿光年,银河系及其周围星系的移动速度,是约600公里/秒。

2、而从微观范畴来看,一个电子,能够既在此处、又在彼处,它无所不在,又不在任何地方。事实上,它们永远没有一种确定的状态。

虽然,这些知识全都颠覆人的认知、超出了人的想象。但我们不得不承认,这就是事实。而且至今为止,人类依然不很明白量子力学背后所隐藏着的物理和哲学意义。

物理学家费曼

玻尔曾说:如果谁不为量子论感到困惑,他就是没有理解量子论。另一位大物理学家费曼则更直接,他说:没人能理解量子力学。

著名的前沿物理学家卡尔·萨根也曾不由感叹,当今的理论物理学家所研究的问题,几乎都无法验证、也没有尽头。比如:

1、霍金辐射是描述黑洞如何向外蒸发物质的。但在可见的将来,都不会有人会接近黑洞,更不用说去黑洞边缘采样了。

2、要研宇宙起源,就须得到原始的宇宙物质。但大爆炸造成的空间膨胀,却让那些物质正以高速远离地球,而且再也不会回来。

3、大爆炸理认为,宇宙不断膨胀,因而边界也随之扩大,但这又侵占了谁的空间?若大爆炸是宇宙的起点,那大爆炸之前呢?大爆炸又为何发生呢?

4、而对于微观世界,人类先后发现了原子、质子、电子,后来又发现了夸克。但现在又有了上夸克、下夸克,还有更小的弦理论。

可以说,所有类似问题,全都没有答案。无论是宇宙星空、还是微观粒子,都让人感觉自己既茫然、又渺小。

而且,随着剧情的发展,科学将永远无法抵达尽头,人类也总会遇到新的边界,不断被迫直面康德一百多年前的忠告。

11、回到原点、回归宗教

在历史发展的过程中,人类总是不断在遭遇各种各样的悖论。比如:

1、在古代,为了对抗大自然的不确定性,人类发明了宗教,为客观世界给出了一套解释体系。并且,在不断的思辨和演化中,基督教渐渐掌握了主流的话语权。

2、基督教文化孕育出牛顿这样的科学大咖,他们认为,研究科学就是发现“上帝预设在大自然中的密码”。正是牛顿等人开启了机械宇宙,将人类带入启蒙时代

3、被启蒙后的理性主义者,相信科学理性能够解释过去、预测未来。他们试图杀死上帝,用理性争夺对世界的解释权。

4、爱因斯坦也相信这个世界是确定的。他认为光速不变、物理规律永远有效,并由此推导出相对论,却引发了黑洞理论,也助推了量子力学的诞生。

5、不料,黑洞吞噬了一切。在黑洞中,时空失去了意义,物理学消失了,物理规律在此灰飞烟灭。

6、但是,黑洞却改变不了数学因为许多东西,包括黑洞本身,都是被数学所预言和证明的。

因此,物理学覆盖所有学科,但数学覆盖物理

7、然而,尽管数学如此难以撼动,但伟大的数学定理:哥德尔不完备定理,却动摇了数学的基础

因为,所有解释系统都有局限性。在一个系统里,一定存在一些问题,是系统本身无法解释的。

8、所以才有了这样的说法:物理的尽头是数学,数学的尽头是哲学,哲学的尽头是神学。

其实,康德《纯粹理性批判》的意思,说到底,就是对人类理性的彻底考察,看看理性究竟能干什么、不能干什么?康德试图为理性划定界限。

然而,理性却永远有着想要越界的冲动。就如同普罗米修斯,明知将遭致最严厉的惩罚,却还是为人类盗来了天火;就像奥本海默,明知将会成为死神或毁灭者,却依然奇迹般在二战结束前成功试爆了历史上第一颗原子弹。

因为,对大多数人来说,承认自身的有限性,接受世界的不可知,才是一件更加困难、更需要决心的事。而宗教的高明之处就在于,指出了人内心中潜藏的、无以复加的罪恶。比如:

基督教认为,骄傲是七宗罪之首。撒旦之所以变成魔鬼就是因为骄傲;而人之所以会作恶,也同样因为骄傲。

因而,而承认和接受不可知,就意味着我们必须谦卑下来,承认和接受自身的渺小。

康德说,承认不可知,是我们承担道德责任的前提。只有承认不可知,我们才能时刻反省自己,对世界保持谦卑和敬畏。正是在人们不断的自省、怀疑和拷问中,人才能承担起道德责任,从而走出历史的矛盾和悖论,迎来真正的进步。

当今世界,虽然早已走出冷战,进入了21世纪,但是人类,却从未摆脱战争的威胁。

1、比如,当西方的深层䈣府开始滥用權力、破坏選举,或者,肆无忌惮地践踏法律,将司法作为武器打压异见、迫害䈣敌,那么,一场内战就将无法避免。

2、还有,至今仍一眼望不到头的俄乌战争。有谁能保证它不会持续发酵,引发第三次世界大战,再次让整个世界笼罩上核大战的阴影呢?

因为,战争就是黑洞。贪婪而败坏的战争贩子们,很可能将世界一步步地带向深渊。而人类不知何时,就会毫无征兆、不知不觉地越过所谓的史瓦西半径,被深渊(黑洞)擒住,永远地消失在茫茫宇宙之中。
当科学走到尽头,也许能够拯救人类的只有宗教,只有信仰。而我们每一个人,只有首先承认自己的有限和渺小,始终保持谦卑和敬畏,才可能战胜人性之中深藏的罪恶,从而获得拯救。

如若不然,等待着全人类的,必将是连绵不断的瘟疫、饥荒和战乱,直至一同走向深渊,被某个罪恶的黑洞完全吞噬。

- END -

全文完


参考资料:


1、《当我们不再理解世界》,作者:本哈明·拉巴图特,智利作家,译者:施杰,人民文学出版社。

2、《上帝掷骰子吗?》,作者:曹天元,北京联合出版社。

3、《时间的形状:相对论史话》,作者:汪洁,北京时代华文书局。

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好奇的芦苇
人在天地宇宙间,虽脆弱如芦苇,却依旧因好奇而不断探索、因思考而获得尊严。一棵爱思考的芦苇,拼命守护着自己的尊严。
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