未結束的探索(1 / 2)

未結束的探索

在我們試圖建立時間之箭的努力中,仍然存在有許多問題。很多問題的解取決於高深的數學,然而還是為大膽的洞察和直覺留下了餘地,它們可能會導致今天幾乎沒有想象到的新的概念。

我們已經為這不可逆佯謬苦惱了一百多年:所謂的“基本”理論在區別過去和將來中遭到失敗。誠然,這些可逆的理論給了我們對於世界的強大洞察力,但就是對於這同一個世界,死亡和腐爛在提醒我們,不可逆性和時間之箭有多麼重要。

宇宙的誕生和膨脹也為時間之箭作證。同樣作證的,還有離奇的長壽K介子的衰變;光波傳播到將來而不是過去的偏向;物體混合、冷卻和腐爛的傾向;以及演化樹的多種多樣的不對稱性。隻有在一個不可逆的世界裏因果才能分明,因而一個合乎邏輯的對事件的陳述才可以成立。

不可逆性容許有一係列令人興奮的可能性,因為隻有有了不可逆性,才會有生命,才會有天地萬物。許多人曾試圖貶低它的作用;與此相反,我們現在知道如何來利用它。不可逆性可以幫助揭示我們在時間和空間中看到的許許多多變化萬千的圖案。它這種創造力也就是當今一些時髦詞彙,諸如“耗散結構”、“自組織”、“混沌”、“複雜性”,等等的後台。從今天的觀點來看,不可能把不可逆性貶黜為虛幻一類,因為它的起因看來就是我們周圍大自然中存在的動力學不穩定性。

如我們已經看到的,理解全部這種複雜性的關鍵,是處理非線性動力學的一個數學分支。它的應用今天已超出了“硬”科學的範圍。無疑地,經濟情況也一定有它的混沌方麵(雖然它也同時受到隨機的外部因素的驅動)。怪不得經濟預報看來更像一種魔術而不像科學。

人類社會和動物社會也會形成順著時間之箭的圖像:從群體遷移到足球比賽中的萬頭攢動。這些社會可以看作是開放的和高度非線性的動力學係統,其中大量存在著反饋環和競爭。科學家們已經開始在尋找,化學反應中的自組織和混沌,和在人類和動物社會中出現的“革命”、“動亂”、“經濟崩潰”等現象的對比。

不可能預測這種新的研究方法會導致什麼,但是這種在物理學和社會科學之間的跨學科的交叉研究,看來對雙方都有益。一方麵,物理學家將了解更多的有關現實世界中的內稟複雜性;另一方麵,社會科學家(甚至於政治家?)將會從數學處理方法中受益:它比那種含糊的、揮揮手式的解釋要好。

有些科學家相信,簡單地承認時間之箭就“對許多經濟過程提供了新的看法”。另一些人認為,在非平衡態熱力學中發現的演化規律,有助於領會人類社會進行與發展中的大尺度圖像。拉·浩亞研究所的威斯特(Bruce West)和加裏弗尼亞索爾克疫苗研究所的索爾克( Jonas Salk)相信,把簡並處理和綜合處理兩種方法熔合在一起,“我們將會認識到決定人類行為和演化的大自然法則。這樣做也就會增加我們的能力,使我們更好地了解人的本性”。

非線性動力學和非平衡態熱力學所取得的成果,已經震撼了二十世紀的科學,並且對於時間給出了一個精深奧妙的重新評價。非線性方程向我們表明,熱力學能夠解釋線性的時間,也能夠解釋循環的時間。當時間之箭毫不含糊地指向熱力學平衡時,在向這一目的地疾進的過程之中,可能出現重複性的表現,例如化學鍾裏的顏色變化,粘菌發送出的一波一波的化學信息,或是人的心髒的跳動。我們也已經發現,這些非線性方程中包含著秩序和混沌兩者的配方。在化學鍾裏,同樣一組數學表述會產生規則的和無規則的兩種顏色變化:混沌不是別的,正是自組織的一種不守規矩的形式。

化學鍾不僅僅隻是理想的、五彩繽紛的實驗。化學鍾也啟示我們,自然係統是如何成長和發展的。在人生的線性軌跡上--從胚胎、出生到死亡和腐爛,我們的細胞中含有的化學鍾,柔和地調節著一係列維持生命所必需的循環。描述這些化學鍾的數學分支不僅包含時間之箭,而且包含了生命的配方。

我們已經到了一個轉折點。與其從原子和分子的抽像世界出發,去試圖推導雪人和瓷器店公牛的宏觀世界中的主導規律,為什麼不反其道而行之?為什麼不去相信我們的感覺所告訴我們的,以及詩人們千百年來所描述過的一切?我們的世界中的基本現實,不是要在它最小的組成部分中發現,而是要在原子和分子的巨大集合的變化能力中發現,正如熱力學第二定律所表述的那樣。