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[通俗读物] 《从科学到神:一位物理学家的意识探秘之旅》在线阅读(试读章节)

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蝈蝈小姐 发表于 2014-8-11 13:44:07 | 显示全部楼层 |阅读模式

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第一章
  从科学到意识
  人们心怀惊叹登山临水
  会心于河流悠长
  大洋辽阔
  玄想星辰回转
  却从未打量过自我
  ——圣奥古斯丁(ST. AUGUSTINE)
  从本性来说,我一直都是一个科学家。从少年时代起,我就喜欢学习有关这个世界是如何运作的一切知识——比如声音如何在空气中飘荡,为什么金属受热会膨胀,漂白剂是怎么漂白的,酸为何会灼伤物体,植物如何知道何时开花,我们又是如何分辨颜色的,为什么透镜会使光线弯曲,陀螺旋转时怎样保持平衡,雪花为什么是六瓣的,天空为什么是蓝色的。
  我越探索这些问题就越发着迷。16岁那年,我开始生吞活剥爱因斯坦的理论,对量子物理学所揭示的矛盾世界感到惊奇。我钻研各种有关宇宙如何起源的理论,思考空间和时间背后的奥秘。我对掌管这个世界的法则和规律有着强烈的求知欲和永不餍足的好奇心。
  与此同时,我对数学产生了极大的兴趣。数学被称为“科学的皇后与仆人”。不论是钟锤的摆动、原子的振动或是一支射入疾风中的箭的运行路径,每一个物理过程都是一个基本的数学表达式。数学的前提如此基础、明显和简单,然而经由它,却揭开了那些最为复杂的现象背后的法则。我还记得当我发现有个基本的方程式——也是所有数学方程式中最简单最优雅的一个——竟然同时掌管着光的传播、小提琴琴弦的振动、陀螺的旋转以及星体的运行轨道时,我是多么的兴奋。
  物质已经达到了能了解自身的程度……人类是宇宙星辰了解自我的工具。
  ——乔治?沃尔德(George Wald)
  数字,对很多人而言是枯燥无味的,对我却有神奇的魔力。无理数、虚数、无穷级数(infiniteseries)、不定积分(indefiniteintegrals)——这些数字的学问,说也说不完。我喜欢它们组合在一起的方式,犹如宇宙拼图游戏的片段。
  其中最让人着迷的是,整个数学王国全部是由简单的逻辑推理搭建起来的。它似乎描述了一个放之四海而皆准的真理,而这真理超越了物质、时间和空间。数学起于空无,而一切事物均依托于它。如果那时候你问我是否有神存在,我会说数学就是。
  年轻的无神论者
  我从小就对传统宗教抱持排斥态度。虽然作为教会的一员被抚养长大,但我对宗教的态度多少有些敷衍了事。像村里其他许多家庭一样,我们每隔几个礼拜才上一次教堂——这对反省我们的恶行和摆脱罪恶感已经足够了。宗教对我的影响仅止于此,它是禁用词语常生活的一部分,却不是重要的那一部分。
  十几岁的时候,我在教堂领受了坚信礼(Confirmation)。假如这个仪式名副其实的话,我理应被确认为教会的正式成员。但事实并非如此,如果说我有什么可被确认的,那就是我对宗教本身所抱持的怀疑态度。
  我能够接受诸如不犯罪、爱你的邻人、照顾病弱以及其他一些基督教徒的行为准则,可是对于他们期望我接受的另一些信条则采取退缩态度。每个星期天,大家聚在一起,尽职尽责地背诵《尼西亚信经》(TheNiceneCreed),比如“上帝,全能的父,天堂和大地的造物主……(耶稣基督)上帝的独生子,童贞女玛利亚所生……从死亡中复活……升天,并坐在父的右边”。如果说这类信条在1700年前制定的时候还有可信性,可是对一个生活在20世纪下半叶的未来的科学家来说,这是远远无法让人信服的。
  哥白尼(Copernicus)早就提出,地球不是宇宙的中心。天文学家没有找到天空之上有任何天堂的迹象。达尔文(Darwin)推翻了上帝创造地球并在六天之内创造所有生物的神话。生物学家也早就证明处女怀孕生子是天方夜谭。那么,我该相信哪一方?一方所宣扬的东西跟我的日常生活一点关联也没有,它的权威性就源自那些经典本身,而另一方则是借由实证来探求真理的当代科学。对13岁的我来说,选择显而易见,我从传统宗教中毅然抽身,在余下的青少年时光里,我的精神信仰的定位就在无神论者和不可知论者之间摇摆。
  心理倾向
  当然,我也不是一个顽固的唯物主义者。我并不认为自然科学就能解释万物。在差不多15岁的时候,我开始对人类那些尚未开发的心灵潜能产生了兴趣,诸如瑜伽行者活埋数日不死、滚钉板而毫发无伤这类故事总是深深吸引着我。我也对所谓灵魂“出体”这类事有所体验,并尝试通过强烈的换气呼吸或盯着闪烁的电灯泡这些举动来改变意识状态。我发展出自己的冥想技巧,虽然那时候我还根本不知道有冥想这回事。我也被外星人存在的可能性深深吸引。我觉得在如此广袤的宇宙中,不太可能只有我们的这个星球进化出了有意识的生命。
  我也开始了生平第一次哲学探险。我和朋友们耗费数小时持续辩论意识是否能独立于大脑而存在。如果可以的话,意识和大脑之间是如何相互作用的?如果不可以,意识是被大脑加工制作出来的吗?当我们对这类讨论厌倦时,又一个相关话题冒出来了,那就是自由意志和宿命论的问题。假如所有的一切,包括我们大脑的各种状态都是由物理法则决定的,那我们的自由意志到底是真实的呢,还是一场幻觉?
  尽管对人类心灵的探索深深吸引着我,但我压倒性的兴趣仍在物理科学方面,尤其是数学。所以到了上大学选专业的时候,我的方向是很明确的。剩下的问题只是申请哪所大学,但解析也很清楚——剑桥大学曾经是,也许现在依然是,全英国研究数学的最高学府。
  预见乐土
  我第一次造访剑桥,是在入学面试当天——面试是申请程序的第一关。
  远远望去,这座大学城从平缓、湿润、绿意盎然的地平线上涌起,像是一处文化的绿洲。在通往市中心的路上,我看到街道两侧齐整的连排房屋和爱德华时代的老屋簇拥着宏伟的大学建筑。这些建筑横跨几个世纪——从古老的诺曼教堂、高耸的哥特式礼拜堂、华丽的伊丽莎白女王大厅到维多利亚时代的科学实验室,以及融化在阳光里的现代玻璃钢筋大厦。在每个学院的高墙内,精心修剪过的草地覆盖着天井和四方院,沉重的橡树木门后掩藏着沧桑的石楼梯,通向不知哪位世界知名教授的办公室。
  大学城的中心地带是集市广场。与很多英格兰小镇不同,那里的传统集市已经被精美的鹅卵石标记所取代,剑桥的集市里挤满了售卖水果、蔬菜、鲜花、衣服、书、唱片、五金器具、玩具、家具和小摆设的摊位。这座城市的心脏依然活力四射,它的灵魂尚未被追逐效率和实用性的20世纪潮流所压垮。
  当我穿过微风和煦的街区,步入即将要面试的学院时,心中突然生起一种感觉,那感觉就像有时候你碰到一个人,你很清楚日后你们还会有机会再次碰面和深入相处。我也很肯定,我一定会到这个风情别致的高等学府中学习生活的。
  大约六个星期后,有一天早上我在上学路上和一位正在按既定路线派信的邮差擦肩而过。没由来的,一个念头出现在脑海里,这个邮差手里有封寄给我的信,而且那不会是别的信,只可能是剑桥给我的录取通知书。可实际上我并没有理由这么预期,因为尽管我的面试还不错,但我还没有参加入学考试呢。我打消了这个念头,继续往学校走去。
  半小时后,我到了学校,有人通知我,刚才我妈打了个电话,说邮差送来一封剑桥的信,正是我的录取通知书。
  上大学
  九个月后,我“一步登天”——用剑桥的俗话说,开始了我的大学生涯。到校第二天,我和我的导师有了首次碰面,他是一位知名的英国文学教授。在剑桥,导师几乎不对学生做学业方面的指导,那主要是论文导师的职责。导师相当于“代职父母”(locusparents),这是一个拉丁词汇,他们的角色是关照学生的个人品行。
  “别搞得太严肃了。”我的导师建议,“当然要听讲座,写作业,但这里最重要的资源是你身边这些人。你的同学皆是精英中的精英,将要与你同住的研究生和老师也都拥有这个国家最优秀的大脑。”
  “傍晚餐桌上的对话,或是中午沿河边散步,与上午听讲座一样重要。你来这儿不只为拿到一纸文凭,也为了要成长为一个成熟的人,寻找到你自己。”
  再没有比这更合适的时机去寻找自己了。那时候正是20世纪60年代,数百年沿袭的传统正在崩塌。大学刚刚废除了本科生在晚上出门必须穿校服的规定,男生也不会再因为和女生共处一室就被开除。学生发起了第一次静坐示威,挑战权威,争取对自己的教育有更民主的建议权。一面写有“还越南和平(PeaceinVietnam)”的旗子飘扬在国王学院礼拜堂的塔尖——爬上去挂旗子真是个大逆不道的举动。剑桥四处洋溢着一种希望的感觉、改变的可能性,并孕育着新东西。
  和平的气息弥漫在空气里,爱也是。裹着阿富汗外套的嬉皮士与穿着晚礼服的学生快活地混在一起。白色脚踏车出现在校园里,车主不详,但谁想用的话,可以骑上就走。卡尔?马克思(KarlMarx)、艾伦?瓦特(Alan Watts)和马歇尔?麦克卢汉(MarshallMcLuhan)的著作是流行的课外读物。胡椒军曹(SergeantPepper)隔着庭院打招呼,任何人都可以坐下来欣赏他们的演出。
  转折点
  我在自己最想待的地方,和最聪明的人一起在顶尖学府学习。三年级的时候,史蒂芬?霍金b(StephenHawking)成为我的指导老师。那时候他已经患上了会使肌肉日渐萎缩的卢伽雷氏症c,但疾病还没有完全接管他的身体。他能拄着一条藤杖自己走路,说话也清晰可辨。
  和霍金一起坐在他的书房里,我的一半注意力会专注于他正在讲解的问题——或许是解释一个微积分方程式中特别困难的那部分,可是我的目光却落在他办公桌那堆积如山的文件上。这些纸上的字迹凌乱,并且写得很大,都是一些我看都没看过的方程式。后来我才知道,那些很可能就是他黑洞理论的一部分草创内容。
  不止一次,他手臂的间歇性痉挛会使一些纸张滑落到地板上。我想把它们捡起来,但是他总是坚持不用去管它们。做宇宙学的开创性研究是一项无与伦比的成就,可是做这项工作的人,身体残障的程度也让人震惊不已。做他的学生,我感到异常荣幸,但也有点被吓到了。
  然而,在我的内心深处,还有一些别的东西在酝酿着。
  在数学方面,我已经达到了能够求解氢原子薛定谔方程(SchrodingerEquation)的程度。薛定谔方程是量子物理学的基本方程之一。求解单个粒子的方程式比如电子,是相当容易的。但是求解两个粒子的方程式,比如电子和质子组成的氢原子,难度就很高了。然而一旦你能够求解,你就可以开始用这个方程式预测原子的运动。这对我而言是相当兴奋的事。从纯数学中衍生出来的函数竟然可以描述氢的物理属性,甚至在某种程度上也可以描述它的化学属性。
  可是,另一个更艰深的问题也引起了我的兴趣。氢,这个最简单的元素,是如何演化成像我们这样的生命的?我们不仅可以思考广袤无垠的宇宙,理解它的运作,甚至能以数学的方式去研究氢。这透明的、无色无味的气体,最终如何演化成为一个具有自我意识的系统?简而言之就是,宇宙如何变得具有意识?
  关于这个宇宙最不可思议的事就是,它是可以被理解的。
  ——阿尔伯特?爱因斯坦(Albert Einstein)
  无论我怎样勤奋研究物理学,它也永远回答不了我这些更深层也更基本的问题。我觉得自己对探索心智和意识的兴趣越来越大,而不太能集中心思在我的数学作业上了。
  我的导师察觉到我的分心,有一天他特地来问我,最近进展如何。我把心中所想和盘托出,告诉他我对自己所选研究方向的疑虑。他的回答也让我吃了一惊。他说:“要么修完你的数学学位(当时我还有最后一年就可以毕业),要么在接下来的一年给自己放个假,好好去想想你到底要什么。”当他发现我对此很难决定时,便补充说:“我希望你在周六中午给我解析。”
  星期六,差五分就到正午了,我仍然在两种选择之间矛盾,挫败和浪费时间的感觉包围着我,我心里知道继续学习数学不会让我感到满足。最后,我向自己的直觉投降,决定先放一年假。当天下午,我就打包行李,向朋友们暂时告别,然后起程朝向前方未知的路。
  两全其美
  接下来的六个月里,我利用晚上为一个摇滚乐工作室制作灯光秀,其间时不时思考我的前途问题。
  一开始,我想我也许应该学习哲学。“哲学”这个词源自2500年前的毕达哥拉斯a(Pythagoras),虽然他更为人熟知的是对数学领域的研究。毕达哥拉斯的一生,即使以今天的标准来看,也是一个传奇。他十几岁从希腊到了埃及,耗费十年时间在寺庙里学习成为一名神职人员。波斯人攻打埃及中断了他的学习,还把他掠到巴比伦当奴隶。十年后,他才用自己的学问和聪明换得自由身。但他没有选择回到故乡希腊,而是又在巴比伦待了十年,在一所神秘学校里学习数学。后来他终于返回家乡,在意大利南部创办了一个社区,把他毕生所学的东西与学生们分享。
  对他同时代的人来说,毕达哥拉斯是个谜一样的人物。他的生活打破常规。一个探访他社区的人问,你所从事的是怎样一种事业?他的回答是,我只是一个智慧的爱好者罢了。老实说,剑桥的哲学系在很大程度上已经偏离了“爱好智慧”的宗旨,他们的大部分工作不过是在研究过去的哲学家罢了。而当代的哲学家关注的则是流行的逻辑实证主义(logicalpositivism)。我对逻辑那一套已经受够了,它们对解释意识的本质问题没有多少贡献。
  这目标并非将精神还原为物质,而是借提升物质的属性来解释精神,同时解释自然的力量是如何从尘与水混合的地球上魔术般地创造出一个能思考自身存在的心智系统。
  ——奈杰尔?考尔德(Nigel Calder)
  另一项接近意识主题的学术科目是实验心理学。临床心理学常常要处理一些精神病患,实验心理学则更关心人脑的正常功能,包括学习、记忆、感知的过程以及大脑如何建构世界的图像。我觉得这是迈向正确方向的一步,所以决定返回大学去修习实验心理学课程。
  剑桥的学位结构有别于其他大部分高等学府,学位是由各个学院授予的,所以你只能在同一个学院所提供的课程内选择科目。举个例子,数学属于数学学院,不能和属于伦理学院的哲学科目组合。而实验心理学和理论物理学都属于自然科学学院。因为两者同在一个学院,所以我可以把它们的课程组合在一起,完成学位。况且,理论物理学和应用数学的很多课程是一样的,甚至由一个老师讲授,只是教学楼和课程名称不同罢了。
  因此,我发现自己可以继续保持对数学和物理的兴趣,同时也可以借由学习实验心理学展开我对内在意识世界的探索。

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