無之書

前言

決定一本書的開頭猶如確定宇宙的起源一樣復(fù)雜。——麥克拉姆(Robert McCrum)“因?yàn)樗淮嬖凇薄@也許是撰寫一本關(guān)于“無”(Nothing)之書的充足理由，如果作者已經(jīng)撰寫了一本關(guān)于“萬物”(Everything)的書，那么尤其如此。然而，幸運(yùn)的是，有比這更好的理由。如果我們察看一下那些特殊問題(它們曾是人類沿著最古老和最執(zhí)著的探究之路前進(jìn)的主要?jiǎng)恿?，就會(huì)發(fā)現(xiàn)“無”，它恰當(dāng)?shù)貍窝b成某種東西，從不遠(yuǎn)離事物的核心?！盁o”有著各種各樣的偽裝，幾千年來它一直是一個(gè)魅力經(jīng)久不衰的論題。哲學(xué)家爭取理解它，而神秘主義者夢想他們能想象它；科學(xué)家力求創(chuàng)造它；天文學(xué)家徒勞地尋求確定它的位置；邏輯學(xué)家對它望而生畏，神學(xué)家卻渴望由它召喚出一切；而數(shù)學(xué)家達(dá)到了目的。與此同時(shí)，作家和愛開玩笑的人樂于竭其所能，激起對“無”的無謂的紛擾。沿著所有這些通向真理的小徑，“無”作為某種意料不到的關(guān)鍵性事物而出現(xiàn)；基于它，我們有如此多的中心問題得到了仔細(xì)考慮。于此，我們將要集中描繪我們關(guān)于“無”的概念影響知識增長的某些方式。我們將看到，古代西方人對邏輯學(xué)和分析哲學(xué)的沉溺，如何阻礙了他們發(fā)展到一個(gè)很有成效的圖景：“無”作為某種東西，可以是我們對所見事物所作解釋的一部分。與此相反，東方哲學(xué)家則具有這樣一些思維習(xí)慣：“無”是某種事物的觀念很容易把握，它在其衍生物中不僅僅是消極的。從這簡單的第一步開始，隨之而來的對人類來說是一個(gè)巨大的躍進(jìn)：通用計(jì)數(shù)系統(tǒng)(counting systems)的發(fā)展，它可以向前和向上演進(jìn)為現(xiàn)代數(shù)學(xué)的各個(gè)深?yuàn)W領(lǐng)域?？茖W(xué)上，在對實(shí)際真空(vacuum)的可能性、需要性和地位進(jìn)行曲折爭論的一千年當(dāng)中，我們會(huì)看到對制造一個(gè)實(shí)際真空的某些追求。這些想法塑造了物理學(xué)和工程學(xué)中許多領(lǐng)域的未來發(fā)展方向，而與此同時(shí)，重新組合了哲學(xué)上和神學(xué)上對真空——物質(zhì)上的“無”——的可能性和需要性的爭論。對神學(xué)家來說，這些爭論部分是宇宙必須從一個(gè)既是物質(zhì)上的也是精神上的“無”之中被創(chuàng)生出來這一關(guān)鍵論點(diǎn)的繼續(xù)?？墒菍τ诖笳軐W(xué)家們來說，這些爭論只不過是關(guān)于事物最終本質(zhì)所提出的考慮欠周的問題的特例，它們正在逐漸聲名掃地。一開始，關(guān)于“無”的意義這樣的問題看上去是困難的，因此它們顯得不可能回答；其后，它們又顯得毫無意義：關(guān)于“無”(Nothing)的問題并不是關(guān)于任何事物(anything)的問題。然而，對于科學(xué)家來說，真空的制造看起來具有物理上的可能性。人們可用真空做實(shí)驗(yàn)，并可將其用于制造機(jī)器：這是對它的實(shí)在性的一個(gè)嚴(yán)峻考驗(yàn)。不久，這種真空似乎不可接受了。出現(xiàn)了這樣一幅圖像：宇宙充滿著一種無處不在的以太流體。不存在空空間(empty space)。萬物通過以太運(yùn)動(dòng)；萬物受到以太的作用。以太是萬物漂游其中的海洋，這保證了宇宙的每一角落或縫隙都不是空的。這種幽靈般的以太是持久不變的，需要一個(gè)愛因斯坦把它從宇宙中清除掉。但是當(dāng)一切可清除的東西都清除掉以后，所剩下的仍超過他所意料的。相對論和量子論相結(jié)合產(chǎn)生的洞察力揭示了驚人的新可能性，它們把現(xiàn)代天文學(xué)中最重大的未解決問題呈現(xiàn)在我們面前。最近20年來，人們逐漸弄清楚，真空原來甚至比愛因斯坦所能想象的更為不同尋常、流動(dòng)性更大、空虛程度更低、不可捉摸程度更小。它的存在同時(shí)在各種自然力作用于其上的那些最小和最大的空問范圍內(nèi)被感知。僅當(dāng)發(fā)現(xiàn)了真空微妙的量子效應(yīng)時(shí)，我們才能理解，各種不同的自然力在由物質(zhì)的最基本組成部分聚居著的沸騰的微觀世界里是怎樣統(tǒng)一起來的。天文世界同樣屈從于真空的性質(zhì)。現(xiàn)代宇宙學(xué)依據(jù)真空的特殊性質(zhì)構(gòu)建了關(guān)于宇宙的過去、現(xiàn)在和將來的主要圖像。惟有時(shí)間將會(huì)告訴我們這種構(gòu)建是否建筑在散沙之上。然而我們也許不必等待很久?，F(xiàn)今一系列令人注目的天文觀測，通過宇宙真空對宇宙膨脹的影響，似乎正在揭示它。我們還指望其他實(shí)驗(yàn)?zāi)芨嬖V我們，真空是否如我們所猜測的，在幾近150億年前完成了某些有力的動(dòng)作，把宇宙安置在一個(gè)特殊的過程之中，正是此過程導(dǎo)致宇宙成為現(xiàn)在的樣子，并變成它最終將變成的那個(gè)樣子。 我希望這個(gè)故事將會(huì)使你堅(jiān)信，存在著遠(yuǎn)比所見到的多得多的“無”。如果我們要了解我們怎樣來到這里并在這樣做的同時(shí)進(jìn)行思考，那么對“無”的本質(zhì)、它的特征和它既能突然變化又能緩慢變化的傾向有一個(gè)正確概念是很重要的。 全書各章開頭從零到九的章數(shù)旁邊所附的雕像圖，是瑪雅人美妙的頭像變形數(shù)字的復(fù)制品。它們代表了一系列著名的男女神靈，1500多年前曾被瑪雅人廣泛應(yīng)用于記錄日期和時(shí)間間隔。 我要感謝比恩(Rachel Bean)、博合爾(Malcolm Boshier)、東布羅夫斯基(Mariusz Dabrowski)、金格里奇(Owen Gingerich)、亨斯根(J6rg Hensgen)、海因茲(Ed Hinds)、卡克(Subhash Kak)、林德(Andrei Linde)、洛根(Robert Logan)、馬蓋若(Joao Magueijo)、里斯(Martin Rees)、謝拉德(Paul Shellard)、蘇爾金(Will Sulkin)、特格馬克(Max Tegmark)和維連金(Alex Vilenkin)在不同時(shí)期所給予的幫助和討論。謹(jǐn)以本書紀(jì)念西阿瑪(Dennis Sciama)，假如沒有他的早期指導(dǎo)，無論是本書還是我最近25年間的一切其他著作，都不可能寫就。 本書在寫作過程中經(jīng)歷了一次搬家和三次辦公室遷移。在面對所有這些真空狀態(tài)的變化時(shí)，我要感謝我的妻子伊麗莎白(Elizabeth)，她向我保證：有一點(diǎn)終究比無強(qiáng)；我也要感謝我的兒女戴維(David)、羅杰(Roger)和路易絲(Louise)對整個(gè)寫作計(jì)劃所提出的無數(shù)疑問。

內(nèi)容概要

“無”是人類思想中一個(gè)玄秘深?yuàn)W、難以捉摸而又不可或缺的重要概念。在哲學(xué)家看來，它就是虛空，是萬物的起源；在文學(xué)家的手中，它產(chǎn)生了許多語義雙關(guān)的俏皮話；而在科學(xué)家的世界里，它同樣占據(jù)了顯赫地位。從數(shù)學(xué)中的零到空集，從物理學(xué)中的以太到量子真空，從宇宙學(xué)中的大爆炸到暴脹宇宙，“無”始終是我們無法回避的中心話題。無數(shù)例子證明，“無”是真實(shí)存在的。    從古代瑪雅文明到中世紀(jì)的文藝復(fù)興，從莎士比亞到霍金……本書詳細(xì)回顧了“無”這一概念的豐富內(nèi)涵和歷史沿革。

作者簡介

約翰·D·巴羅（1952～），英國天體物理學(xué)家、著名科學(xué)作家。1977年獲牛津大學(xué)天體物理學(xué)博士學(xué)位。先后任教于牛津大學(xué)、加州大學(xué)伯克利分校、薩塞克斯大學(xué)，現(xiàn)任劍橋大學(xué)應(yīng)用數(shù)學(xué)與理論物理系數(shù)學(xué)科學(xué)研究教授。曾榮獲洛克天文學(xué)獎(jiǎng)和皇家格拉斯哥哲學(xué)學(xué)會(huì)開爾文獎(jiǎng)?wù)隆Ｋ鶆?chuàng)作的《宇宙的起源》等15部科普作品被譯為28種語言，受到讀者的廣泛歡迎。

書籍目錄

序言第零章　無之論：飛往無處　不存在之謎　冒險(xiǎn)的無　獲得的無第一章　零：整個(gè)的故事　零的起源    　埃及：對“無”的需求　巴比倫：寫在墻上的手跡　無輸入問題和巴比倫的零　瑪雅的零　印度的零　印度人對虛無的概念　流動(dòng)的零　表示零的詞的演化　最后的說明第二章　無事生非　歡迎來到“無窮大”旅館　有天賦的希臘人　伊斯蘭藝術(shù)　圣奧古斯丁　中世紀(jì)的迷津　作者和讀者　莎士比亞戲劇中的虛無　失落的悖論第三章　構(gòu)建“無”  　尋找真空　雙無記　有多少空間是空間？第四章　漸漸趨向以太　牛頓和以太：存在還是不存在？　以太中的黑暗　以太的自然神學(xué)　決定性實(shí)驗(yàn)　……第五章　零究竟發(fā)生了什么？第六章　空宇宙第七章　絕對不可能空的盒子第八章　有多少個(gè)真空？第九章　真空的開端和終結(jié)注釋

章節(jié)摘錄

有關(guān)“無”的摘錄很多。它們無非是向我們顯示對于“無”的沉思有相當(dāng)?shù)纳疃群蛷V度。在接下來的幾章暈，我們將探索一些意料不到的途徑。我們將看到，“無”在思想史里決不是一個(gè)離奇的枝節(jié)問題，它從未遠(yuǎn)離核心情節(jié)。在我們將探索的每…個(gè)領(lǐng)域里，我們將發(fā)現(xiàn)它們都有一個(gè)涉及“無”的正確概念和恰當(dāng)表示的中心論題。人類思想史上一些關(guān)鍵思想的哲學(xué)綜述總是很重視像“無限”之類的概念，然而對“無”卻不太在意。神學(xué)強(qiáng)烈地糾纏著“無”的復(fù)雜性，用以確定我們是否由它創(chuàng)生出來以及我們是否在冒險(xiǎn)回到它對上帝存在的漠視。宗教儀式能容易地通過人的死亡接觸到“虛無”的實(shí)在性。死亡作為個(gè)體的消滅，是一種古老的、可達(dá)到的“無”，它在藝術(shù)表現(xiàn)上具有傳統(tǒng)的作用。它是一個(gè)終點(diǎn)站，一個(gè)遙遠(yuǎn)的地方，使人聯(lián)想起一個(gè)最終的前途或者一次最后的審判；而它冷酷的實(shí)在性可用來驚嚇聽眾滿足于接受現(xiàn)狀，這是他們最終不可避免會(huì)有的想法。我們的目的之一是糾正對“無”的忽視，并說明一點(diǎn)奇怪的情況：在一切偽裝下的“無”都被證實(shí)是人類許多探究中的一個(gè)關(guān)鍵概念，它的正確的概念化開辟了思考世界的新途徑。我們會(huì)通過調(diào)查研究數(shù)學(xué)家關(guān)于零的概念和符號的歷史開始我們對零的嗜好。在此，“無”原來同人們意料的完全一樣。希臘人的邏輯學(xué)根本不讓他們具有這種觀念，而我們必須加以留意的正是印度文化，我們發(fā)現(xiàn)那里的思想家與“無”可能是一種事物的觀念相處甚歡。其次，我們將追蹤希臘人趕上來以后所發(fā)生的情況。他們同零的斗爭集中在它表現(xiàn)為一個(gè)物理學(xué)上的零，即空空間、真空和虛空的零。這場斗爭弄懂了這些概念的意義，使它們加入了宇宙學(xué)框架，因而沖擊了關(guān)于現(xiàn)實(shí)事物的日常經(jīng)驗(yàn)。它成為經(jīng)久不衰地持續(xù)了近兩千年且變得越來越復(fù)雜的一場爭論的起始點(diǎn)。中世紀(jì)的科學(xué)和神學(xué)不斷地設(shè)法抓住真空的觀念，試圖解決有關(guān)它的物理實(shí)在性、邏輯可能性以及神學(xué)需要性等問題。關(guān)于零的問題，正如關(guān)于無窮大的互補(bǔ)概念的問題一樣，部分在于它似乎引起了悖論和混亂的自關(guān)聯(lián)。這就是為什么這么多謹(jǐn)慎的思想家對它如此敬而遠(yuǎn)之的原因。然而對邏輯學(xué)家來說是異端邪說的東西，對作家來說卻是天賜之物。無數(shù)作者通過反復(fù)地推翻在各種新的偽裝下“無”的悖論和雙關(guān)語避免了它帶來的麻煩，以獲得樂趣和進(jìn)行冥思。雖然哲學(xué)家也許會(huì)因膽敢把這樣一個(gè)褻瀆的概念當(dāng)真而面臨神學(xué)家批評的壓力，但是試圖告訴其讀者“‘無’實(shí)在重要”的幽默作家卻能同默丘里(Freddie Mercury)一樣容易地做到兩全其美。如果其他人不贊同“無”，那么作家的雙關(guān)語和悖論恰好提供了更多的彈藥暗中破壞“無”作為一個(gè)可感覺得到的概念的前后一致性。但當(dāng)它回到嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃枷爰抑虚g流行起來時(shí)，那么作家的文字游戲不就是對“虛無”所表示的深?yuàn)W難解的哲學(xué)概念作深入研究嗎？中世紀(jì)里，伴隨著探求“無”和虛空的意義的聯(lián)合行動(dòng)，興起了一門重要的關(guān)于真空的實(shí)驗(yàn)學(xué)科。光玩弄詞藻的詭辯不足以判定真空是否能真正存在。另有一條途徑去認(rèn)識它?？紤]一下假如你能制造真空時(shí)的情況。逐漸地，神學(xué)關(guān)于真空實(shí)在性的爭論就變得與許多專門為判定是否可能完全抽空一個(gè)空間區(qū)域而設(shè)計(jì)的簡單實(shí)驗(yàn)緊密地聯(lián)系在一起。這一條探究路線最終激勵(lì)了托里拆利(EvangelistaTorricelli)、伽利略、帕斯卡(Blaise Pascal)和玻意耳(Robert Boyle)等科學(xué)家用泵把空氣從玻璃容器里抽去，并用實(shí)例證明我們頭頂上空氣的壓力和重量的實(shí)際存在。真空已成為實(shí)驗(yàn)科學(xué)的一部分。它還十分有用。然而，物理學(xué)家仍懷疑是否可能有絕對的真空。宇宙曾被想象為一個(gè)包含以太物質(zhì)的海洋，我們借助以太運(yùn)動(dòng)，可是我們無法對它施加任何可辨別得出的影響。18和19世紀(jì)的科學(xué)抓住這種難以捉摸的流體，企圖利用想象中的它的存在來解釋新近了解的電力和磁力這兩種自然力。只有愛因斯坦深刻的天才和阿爾伯特·邁克耳孫(Albert Michelson)的實(shí)驗(yàn)本領(lǐng)才能排除掉它。他們一起消除了對宇宙的以太的需求及其存在依據(jù)。到1905年，宇宙的真空已再次成為可能。事情不久就發(fā)生變化了。愛因斯坦創(chuàng)造的新的、驚人的引力理論使我們能夠以足夠的數(shù)學(xué)精度描述一個(gè)既無質(zhì)量又無能量的空間?？盏挠钪婺軌虼嬖?。然而某類東西在這個(gè)非常小的世界里被略去了。量子革命向我們表明為什么把真空看作一只空箱子的老概念是站不住腳的。今后，真空只不過是指箱子里一切能清除的東西都被清除后留下的狀態(tài)。這種狀態(tài)決不是空無一物的。它僅僅是可以得到的最低能量狀態(tài)。任何小擾動(dòng)或干涉的企圖都會(huì)增加它的能量。逐漸地，量子虛無的這種吸引人的新圖景被實(shí)驗(yàn)探測所證實(shí)。19世紀(jì)末科學(xué)家制造的人造虛空的倍增，以真空管、燈泡和X射線的形式為各種各樣有用的、現(xiàn)今為人熟知的新產(chǎn)品鋪平了道路?，F(xiàn)在“空”空間本身開始受到探測了。物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)他們關(guān)于真空的防御性定義，即一切能清除的東西被清除后留下的狀態(tài)，并不像聽起來那么愚蠢?？偸怯袞|西遺留下來：真空的能量滲透進(jìn)宇宙的每一根纖維。這種無所不在的、不能清除的真空能量已被檢測到，從而證實(shí)它具有明確的物理存在性。只是在比較近的時(shí)間里，人們才開始意識到它在事物的宇宙圖案中的真正重要性。我們將看到世界可能具有許多不同的真空狀態(tài)。在某些情況下，從一種真空狀態(tài)轉(zhuǎn)到另一種真空狀態(tài)的變化可能發(fā)生且產(chǎn)生驚人后果。值得注意的是，在我們的宇宙膨脹的初始時(shí)刻，要避免這樣一種轉(zhuǎn)變看來是很困難的。然而更值得注意的是，這樣一種轉(zhuǎn)變能產(chǎn)生很多良好的結(jié)果，向我們表明為什么宇宙具有許多奇特的性質(zhì)；不然的話，它們對我們來說將是不可思議的。

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