無邊界宇宙模型正確嗎

摘要：無邊界宇宙模型的本體論基礎(chǔ)是彎曲時(shí)空和虛時(shí)間這兩個(gè)關(guān)于時(shí)空問題的形而上預(yù)設(shè)。由形而上預(yù)設(shè)作為基礎(chǔ)構(gòu)成的語義語境對無邊界宇宙模型具有一票否決權(quán)，這也就決定了物理學(xué)語義語境的不可逾越性。不能用經(jīng)驗(yàn)事實(shí)與無邊界宇宙模型理論的符合性來評論無邊界宇宙模型的正確性。我們把著眼點(diǎn)放在了對宇宙模型的邏輯論證思路、邏輯演繹的方式、邏輯自洽的考察上。沒有一種宇宙模型能成為唯一正確的宇宙的真實(shí)描述。無邊界宇宙模型解釋和說明的問題必須依賴于語境去分析和評判。無邊界宇宙模型不能逾越語義、語用和語形語境進(jìn)行獨(dú)立闡釋和說明。

關(guān)鍵詞：無邊界宇宙模型；語義；語形

中圖分類號：O4文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：1673-291X（2014）18-0196-02

霍金的無邊界宇宙模型是運(yùn)用拓?fù)?、流形、張量分析等語形語境下的數(shù)學(xué)工具借助于可驗(yàn)證性經(jīng)驗(yàn)（“1.宇宙大尺度時(shí)空的各向同性；2.微波背景輻射；3.黑洞輻射”）[1]構(gòu)建起來的。也就是說霍金的無邊宇宙模型就是在語義語境、語用語境和語形語境下對時(shí)空形式做出描述的一種主客觀統(tǒng)一地構(gòu)造。我們要評價(jià)霍金的無邊界宇宙模型就要從三方面進(jìn)行。

一、物理學(xué)語義語境的不可逾越性

無邊界宇宙模型對時(shí)空概念的形而上預(yù)設(shè)是彎曲時(shí)空和虛時(shí)間。也就是說，霍金把彎曲時(shí)空和虛時(shí)間當(dāng)作我們認(rèn)知宇宙的本體了。這是無法再去解釋和說明的概念了。這種對時(shí)空概念的形而上的預(yù)設(shè)是霍金本人直覺地先驗(yàn)地建構(gòu)。所以，從本體論角度看，無邊界宇宙模型的正確性是必須依賴于時(shí)空形而上預(yù)設(shè)這個(gè)語義語境的。這也就把無邊界宇宙模型排除了在了絕對真理的范疇。無邊界宇宙模型的正確性必須通過語義語境的分析才能說明?；艚鸬臒o邊界宇宙模型首先來看絕對不是對世界的客觀描述?；艚鹱约旱闹庇X預(yù)設(shè)作為一種超驗(yàn)的概念構(gòu)成了無邊界宇宙模型的基礎(chǔ)。形而上預(yù)設(shè)一旦遭到否定，無邊界宇宙模型就會直接被證偽。由形而上預(yù)設(shè)作為基礎(chǔ)構(gòu)成的語義語境對無邊界宇宙模型具有一票否決權(quán)。這也就決定了物理學(xué)語義語境的不可逾越性。

二、物理學(xué)語用語境的不可逾越性

“物理學(xué)家對物理學(xué)理論的確認(rèn)主要依靠經(jīng)驗(yàn)證據(jù)，而物理學(xué)家哲學(xué)家的任務(wù)只是檢驗(yàn)和揭示這種框架及其與世界的關(guān)系?！盵2]經(jīng)驗(yàn)證實(shí)原則作為整個(gè)自然科學(xué)的傳統(tǒng)一直影響著科哲界。從最初的邏輯實(shí)證主義到淡化它的證偽主義再到后來拋棄它的歷史主義。雖然，人們在淡化科學(xué)的純碎客觀性與科學(xué)的可經(jīng)驗(yàn)性。但是經(jīng)驗(yàn)檢驗(yàn)這一原則始終作為大體區(qū)別物理學(xué)理論和數(shù)學(xué)理論的標(biāo)桿之一。人們甚至通常把數(shù)學(xué)稱之為形式科學(xué)，把物理稱之為經(jīng)驗(yàn)科學(xué)。這其實(shí)對于廣義相對論之前的物理學(xué)尤其是經(jīng)典物理學(xué)是十分合適的。但是，從廣義相對論誕生一直到霍金的無邊界宇宙模型提出。在這接近一個(gè)世紀(jì)的時(shí)間里，物理學(xué)主流理論正遭受著經(jīng)驗(yàn)證實(shí)原則的拷問。

首先，物理學(xué)的研究區(qū)域已經(jīng)越來越遠(yuǎn)離可經(jīng)驗(yàn)區(qū)域。量子力學(xué)往著越來越微觀的角度發(fā)展，從原子領(lǐng)域進(jìn)入到夸克甚至弦的領(lǐng)域；廣義相對論把宏觀視野放寬到整個(gè)宇觀視野。尤其是對量子宇宙進(jìn)行考量的時(shí)候，對宇宙創(chuàng)生進(jìn)行考量的時(shí)候。物理學(xué)的發(fā)展已經(jīng)越來越脫離開人們的可經(jīng)驗(yàn)區(qū)域。人們無法從遠(yuǎn)離可經(jīng)驗(yàn)區(qū)的事物獲取可感知材料就無法得到可感知經(jīng)驗(yàn)。正如無邊界宇宙模型就很難或者無法用經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)證。我們既不能站在宇宙之外觀察宇宙也不能設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)在宇宙之內(nèi)找到所謂實(shí)在的邊界。而且我們利用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證無邊界宇宙模型的時(shí)候還要受到時(shí)間、空間、技術(shù)手段、測量方式、物質(zhì)資源等因素的影響。我們利用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)手段對無邊界宇宙模型進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)證的可能性幾乎沒有。也就是說無邊界宇宙模型已經(jīng)悄悄地走出了經(jīng)驗(yàn)科學(xué)的領(lǐng)域。

其次，物理學(xué)理論的構(gòu)建過程的邏輯起點(diǎn)已經(jīng)不再單純地依賴于經(jīng)驗(yàn)。在廣義相對論之前，經(jīng)典物理學(xué)的理論通常都是依賴于經(jīng)驗(yàn)所構(gòu)建的。所以它們也適合用歸納和演繹邏輯的形式進(jìn)行建構(gòu)。廣義相對論引入了超驗(yàn)的彎曲時(shí)空的形而上預(yù)設(shè)這就導(dǎo)致了物理學(xué)理論的邏輯起點(diǎn)不再是經(jīng)驗(yàn)。自20世紀(jì)開始，在廣義相對論和量子力學(xué)的蓬勃發(fā)展下，新的理論的建構(gòu)越來越多地在其邏輯起點(diǎn)上加入益加復(fù)雜的形而上預(yù)設(shè)。例如無邊界宇宙模型的構(gòu)造出發(fā)點(diǎn)就是基于路徑積分而引入虛時(shí)間這個(gè)形而上預(yù)設(shè)的。這樣一來，我們就不能用經(jīng)驗(yàn)事實(shí)與無邊界宇宙模型理論的符合性來評論無邊界宇宙模型的正確性。

既然霍金的無邊界模型是脫離經(jīng)驗(yàn)方法的，那么我們同樣也在經(jīng)驗(yàn)領(lǐng)域內(nèi)找不到方式去判斷無邊界宇宙模型是不是對宇宙的正確描述。同樣，我們也無法對其進(jìn)行證偽，即使它是顯見錯(cuò)誤的。那么，我們?nèi)绾卧u判無邊界宇宙模型的正確性呢。

物理學(xué)家們創(chuàng)造一個(gè)新的理論都做好了該理論被經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)證的準(zhǔn)備。經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)證作為一種語用目的給物理學(xué)理論的構(gòu)建提供了一個(gè)基本的語用語境。即便是基于形而上預(yù)設(shè)彎曲時(shí)空概念的廣義相對論最終彪炳史冊的功績還是通過水星近日點(diǎn)進(jìn)動問題的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證來實(shí)現(xiàn)的。也就是說，無邊界宇宙模型不能離開可經(jīng)驗(yàn)這一語用語境做評判。但現(xiàn)在的問題是：無邊界宇宙模型做不出來任何可觀測或者說驗(yàn)證的結(jié)論。那么，我們對無邊界宇宙模型的評判方式是什么呢？

新時(shí)期對待物理理論的態(tài)度就是評價(jià)其理論的邏輯論證過程也就是他們的語形語境。在可經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)證逐漸退出權(quán)威地位的物理界，我們對不同宇宙模型理論的實(shí)驗(yàn)證實(shí)進(jìn)行暫時(shí)擱置。因?yàn)榻?jīng)驗(yàn)證實(shí)無法實(shí)現(xiàn)。我們甚至也對不同宇宙模型的本體論基礎(chǔ)即形而上的時(shí)空概念預(yù)設(shè)也進(jìn)行擱置，因?yàn)闊o法對形而上的思辨產(chǎn)物進(jìn)行實(shí)證性比對。

三、物理學(xué)語形語境的不可逾越性

近代科學(xué)源于古希臘時(shí)期，在那個(gè)時(shí)期畢達(dá)哥拉斯就提出了數(shù)即萬物的思想?；蛟S他本人也沒有想到數(shù)學(xué)在之后的發(fā)展過程中會如此深刻地影響物理學(xué)。近代自然科學(xué)從伽利略那個(gè)時(shí)代開始，數(shù)學(xué)語言作為一種描述自然現(xiàn)象“客體”的工具在物理學(xué)體系的建構(gòu)過程中處于主導(dǎo)地位。物理學(xué)在定量關(guān)系的描述上不得不依附于數(shù)學(xué)?，F(xiàn)代科學(xué)尤其是愛因斯坦之后的理論物理學(xué)的發(fā)展更是無比深刻地進(jìn)行著數(shù)學(xué)化。法國科學(xué)家迪昂在其巨著《物理學(xué)理論的目的與結(jié)構(gòu)》一書中直接說“理論物理學(xué)就是數(shù)學(xué)物理學(xué)”[3]。他解釋道“不管怎樣，有一門科學(xué)邏輯在其中達(dá)到完美的程度，從而使它容易避免錯(cuò)誤，而且當(dāng)它犯錯(cuò)誤時(shí)也容易辨認(rèn)錯(cuò)誤，這門科學(xué)就是數(shù)的科學(xué)，即算術(shù)及其在代數(shù)中的擴(kuò)展。它把這種完美性歸功于極其簡略的符號語言，在這種語言中，每一個(gè)觀念都用毫不含糊定義的記號來表示，每一個(gè)演繹推理的語句都用與嚴(yán)格固定的法則一致的、把記號組合起來的操作，用其正確性總是容易檢驗(yàn)的運(yùn)算來代替。今天，要否認(rèn)物理學(xué)理論應(yīng)該用數(shù)學(xué)語言來表達(dá)，這也許是不可能的。”[3]迪昂這部著作成書于20世紀(jì)初，而20世紀(jì)以來整個(gè)理論物理界正在越來越深刻地?cái)?shù)學(xué)化。

現(xiàn)代的物理學(xué)家甚至把寫出來的東西像數(shù)學(xué)，說出來的話像哲學(xué)作為標(biāo)榜。物理學(xué)家的研究成果不得不用數(shù)學(xué)語言來表示，而且現(xiàn)代物理學(xué)對物理成果的評判也先要評判其數(shù)學(xué)邏輯的演繹及其自洽性?！盎艚鹪哪卣f，科學(xué)界能夠接受奇性定理是因?yàn)槿藗儗?shí)在辯論不過數(shù)學(xué)?！盵1]我們反觀霍金在構(gòu)建量子宇宙學(xué)時(shí)的核心思路：用引入虛時(shí)間概念從而使路徑積分求解宇宙波函數(shù)問題得以實(shí)現(xiàn)。這其實(shí)就是霍金在數(shù)學(xué)處理上的權(quán)宜之策，或者說是“委曲求全”的數(shù)學(xué)技巧?；艚鹫腔谖锢韺W(xué)定律處處成立這個(gè)信條才采用以退為進(jìn)的數(shù)學(xué)戰(zhàn)術(shù)去規(guī)避掉奇性問題，從而使數(shù)學(xué)處理得以實(shí)現(xiàn)。霍金這種處理正是深深依賴于路徑積分和廣義相對論的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)這種語形語境的。霍金在整個(gè)構(gòu)建無邊界宇宙模型過程中對虛時(shí)間概念的建立正是基于語形語境融通的需要，基于數(shù)學(xué)邏輯演繹的一致性。所以，他不得不引入了這個(gè)在剛剛開始的時(shí)候被認(rèn)為沒有實(shí)在意義或者說在本體問題上存在爭議的虛時(shí)間概念的。

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其實(shí)，霍金無邊界宇宙模型與維林金的隧道宇宙模型最核心的不同就是兩者的語形結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)在物理學(xué)的理論的檢驗(yàn)已經(jīng)越來越遠(yuǎn)離經(jīng)驗(yàn)了，或者說很多理論的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證在目前或相當(dāng)長時(shí)間的未來都不能做出檢驗(yàn)。這其實(shí)也恰恰是霍金為什么目前沒有獲得諾貝爾物理學(xué)獎的原因。諾貝爾獎太注重物理理論的可驗(yàn)證性。可是霍金的無邊界宇宙模型沒法用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，或許也永遠(yuǎn)無法進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)證。物理學(xué)理論最大的約束就是語形語境。沒有一個(gè)現(xiàn)代物理學(xué)的理論是超脫于語形語境的。既然霍金本人都認(rèn)為自己的無邊界宇宙模型的主要成功是語形的成功而非對物理方法或者概念的變更，那么無邊界宇宙模型就可以看作是為滿足廣義相對論和路徑積分兩種語形語境融通的數(shù)學(xué)邏輯演繹的產(chǎn)物。我們對無邊界宇宙模型和隧道宇宙模型進(jìn)行評判時(shí)最重要的著眼點(diǎn)應(yīng)該是這兩者的語形結(jié)構(gòu)，兩者理論所投射出來的對科學(xué)問題的解釋和預(yù)言。無邊界宇宙模型的自身邏輯自洽性和解釋說明及預(yù)言功能才是我們評價(jià)的核心內(nèi)容。這其實(shí)也代表了現(xiàn)代理論物理學(xué)研究的一種認(rèn)識論的轉(zhuǎn)向。即我們在處理越來越脫離于日常生活經(jīng)驗(yàn)的微觀世界或者宇觀世界的時(shí)候，物理學(xué)家不得不引入具有思辨性質(zhì)的形而上的時(shí)空概念（比如虛時(shí)間），而這時(shí)我們對這種基于語形語境要求的概念的本體性問題達(dá)不到一致或者認(rèn)識不清楚。我們應(yīng)該暫時(shí)把描述與宇宙模型的時(shí)空的本體性問題擱置下來，把著重點(diǎn)放到宇宙模型的邏輯自洽性和解釋功能上。沒有一種宇宙模型能成為唯一正確的宇宙的真實(shí)描述。

總之，無邊界宇宙模型和隧道宇宙模型都是在不同但是相近的語形語境、語義語境和語用語境的構(gòu)建。在不同的語境中，他們對宇宙的解釋和說明的方式和結(jié)果也是不同的。兩者之間沒有直接的脫離開語境去評價(jià)的正確與錯(cuò)誤。無邊界宇宙模型解釋和說明的問題必須依賴于語境去分析和評判。無邊界宇宙模型不能逾越語義、語用和語形語境進(jìn)行獨(dú)立闡釋和說明。所以，“不存在超越語境的，具有獨(dú)立意義的正確說明?！盵4]

參考文獻(xiàn)：

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[4]Jerrett Leplin.A Novel Defence of Scientific Realism[J].Oxford University Press.1997.p27.[責(zé)任編輯 吳迪]

收稿日期：2014-04-09

作者簡介：生俊男（1988-），男，山東日照人，碩士研究生，從事物理哲學(xué)研究。

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