李崟

仙女座星云

仙女座星云也被稱為M31，有著黑暗的塵埃帶、明亮的黃色核心和布滿藍色星光的旋臂，其他那些紅色云團是發(fā)出微弱光芒的電離氫氣? Rogelio Bernal Andreo

從什么時候開始，科學在很多人心中好像變得神秘甚至枯燥了？真是這樣嗎？有一句話叫“我們的征途是星辰大?！?，其實，星辰大海就在你的體內。

我們是誰？我們從哪里來？

我們體內最輕的元素——氫，來自孕育恒星的子宮——星云，我們身體中的重元素（比鐵重的元素）主要來自大質量恒星壽終正寢的時刻——超新星爆發(fā)，其他元素則來自恒星的一生。所以我們每個人的身體，都蘊藏著百億年循環(huán)往復的無數(shù)恒星的一生。

這樣一想，科學是不是瞬間變得和你親密無間且無限浪漫？這個想法還隱藏了一個眾所周知的命題：我是誰？我從哪里來？

不妨從生物學角度思考一下。地球誕生后5億年就出現(xiàn)了最早的生命——細胞結構簡單的細菌（病毒是否屬于生命體存在爭議，這里的說法不考慮病毒）。距今20～15億年，出現(xiàn)了今天復雜生命體的共同祖先——真核細胞，它和今天我們身體內細胞的復雜程度別無二致：內部結構無比精細，能量代謝水平空前高超，在基因層面上和細菌截然不同。然而奇怪的是，科學家并沒有在這兩者之間找到過渡的類型。

生命何以突然從簡單的細菌飛躍到這種復雜的形態(tài)？為什么這種飛躍在40億年中只發(fā)生了一次？于是，又回到那個問題：我們是誰？我們從哪里來？

一切是一嗎？

關于這個問題，有一個古老的想法：一切是一，也就是說，雖然世間萬物表象上完全不同，但它們具有相同的本質。

我們看得出，在這個問題上，科學的誕生和哲學是糾纏在一起的，科學（哲學）一直在試圖回答這個問題。哲學是什么？仿佛并不容易說明白，但哲學的初衷極其簡單。柏拉圖說：“哲學源于驚奇?！币簿褪莵碜詫ι磉吺挛锏暮闷婧鸵蓡?。從生活中的常見現(xiàn)象思考哲學，在亞里士多德之前早已有之。

西方哲學的鼻祖泰勒斯是天文學家，成功預言了日食，還確定了夏至和冬至的日期。他最著名的論斷是“萬物的本原是水”。后世的亞里士多德認為，泰勒斯是因為觀察到萬物都要依靠水來滋潤，才試圖用它去解釋自然現(xiàn)象。

泰勒斯的哲學說明，很多哲學家同時是自然科學家，哲學（科學）的誕生來自對日常生活的觀察，哲學（科學）很早就試圖提出“一切是一”的理論。泰勒斯之后，哲學（科學）一直在嘗試用更加合理的方式詮釋“一切是一”。

畢達哥拉斯的核心觀點是“萬物的本原是數(shù)”。從今天的觀點來看，這仿佛比泰勒斯的更合理，然而更重要的影響是，從此哲學和自然科學的基礎——數(shù)學——開始結緣了。柏拉圖的學園門口就寫著：不懂幾何者不得入內。而千年之后的笛卡兒、萊布尼茨、羅素等哲學家都是杰出的數(shù)學家。

牛頓的皇皇巨著闡述的核心內容是為何行星的公轉軌道呈橢圓形，偉大的萬有引力定律也隨之正式亮相。書名——《自然哲學的數(shù)學原理》（Mathematical Principlesof Nature Philosophy） 沒有用“科學”這個詞，但這個書名完全說明了哲學和自然科學的密不可分;后世公認牛頓為古往今來最偉大的科學家之一，又何嘗不是因為他用前所未有的、更加合理的哲學方式解釋了世界？

牛頓之后，物理學在追求“一切是一”方面可謂不遺余力：萬有引力定律在數(shù)學上是簡單的平方反比，宇宙中任何兩個物體之間與其質量相關的吸引力皆可用其解釋;麥克斯韋方程組因其簡潔完美的數(shù)學形式被認為堪稱是造物主的手筆，任何電磁現(xiàn)象皆可用其解釋;愛因斯坦質能方程的數(shù)學形式更是簡單到幾乎盡人皆知，任何質量和能量的轉化關系皆可用其解釋。

最偉大的科學理論往往有最簡潔的美，簡單的形式不僅可以解釋復雜，還可以預言復雜：麥克斯韋用紙筆演算，預言了電磁波的存在;愛因斯坦根據(jù)廣義相對論，預言了引力波在內的眾多現(xiàn)象;狄拉克根據(jù)相對論化的薛定諤方程，預言了正電子和反物質。

這些簡潔的美在各自的范疇內用“一”解釋著復雜，但是，一切真的可以是“一”嗎？

從愛因斯坦開始，物理學家一直在尋找統(tǒng)一相對論和量子力學，從而可以解釋一切的大統(tǒng)一理論，這是自然而然的想法：統(tǒng)御最宏觀尺度的引力，規(guī)范最微觀尺度的量子力學，為什么看上去如此不相容？這難道不是不可思議嗎？宇宙會因為尺度的不同就制定兩套運轉法則嗎？

于是，現(xiàn)代科學在最前沿的領域，又回歸到追求“一切是一”這個最古老的哲學命題上。

美諾悖論

也許會有一種萬物理論，讓我們知道“我是誰”“我從哪里來”，還能讓我們知道“我向何處去”，或者說，讓我們知道自己的命運。但我們能找到嗎？我們知道去哪里尋找嗎？甚至，我們知道要找的“大統(tǒng)一理論”是什么嗎？

柏拉圖回憶錄之《美諾篇》中有一段對話。美諾問蘇格拉底：“你到哪條路上尋找你對其本性一無所知的事物？在未知的領域中，你拿什么作為研究對象？即使碰巧遇上了你探求的東西，你又怎樣知道這就是你所不知道的東西？”

也就是說，我們不能研究已知的東西，因為我們已經(jīng)知道了;也不能研究未知的東西，因為我們不知道研究的是什么。

這個美諾悖論影響著哲學，也影響著科學，因為“我從何處來”“要向何處去”的答案是完全未知的。比如“我命由我不由天”，也就是我自己決定我的命運，然而，我的命運是什么？如果我事先不知道我的命運是怎樣，我又怎么確定我的一切選擇不是注定的？

終極之問

如果科學在終極層面上和哲學一樣在努力回答“我從何處來”“要向何處去”，那么在探索完全未知的領域時，美諾悖論同樣是避不開的麻煩事。若像劉慈欣在《朝聞道》中描述的那樣，當我們有機會向世間的造物者詢問科學的終極問題，不妨讓我們這樣問：

自然規(guī)律為什么這樣精密、無誤、放之宇宙四海而皆準？誰設計了這樣一套規(guī)律？為什么是這樣的規(guī)律？它從“大爆炸”之后就一直如此嗎？“大爆炸”之前是什么？宇宙寂滅后又是什么？

物理學的發(fā)問可以是這樣：客觀實在的世界存在嗎？哥本哈根解釋（量子力學的一種詮釋）中那個讓概率變成確定，讓你我、讓地球、讓宇宙、讓一切成為可能的“觀察”究竟如何定義？是一次觀察，一次儀器的測量，還是別的什么？難道只有人可以做觀察？還是只有有意識的生命才能觀察？什么是意識？什么是生命？在一切觀察出現(xiàn)之前，宇宙如何演化？當未來觀察消失，宇宙又將走向何方？

生物學的發(fā)問可以是這樣：為什么地球生命是現(xiàn)在這樣？為什么從細菌到復雜生命的飛躍40億年間只發(fā)生了一次？如果生命就是遺傳信息，突變之后誰留下、誰被淘汰全憑天定，生存環(huán)境變化的結果無法預知，我們的出現(xiàn)是否只是一系列偶然事件累積的結果？生命在另一個星球上演化會完全不同嗎？生命演化是否存在不變的規(guī)律，決定著我們一定會變成今天這樣？

當渺小試圖理解宏大

本質上，生物生存的方式都是相同的：活細胞通過質子（氫離子）回流來獲取能量，名曰“質子泵”，就如同水電站把儲存在高處的水的重力勢能轉換成電能。

這當然說明生物學規(guī)律建立在物理學規(guī)律的基礎之上，然而奇怪的是，從現(xiàn)在的認知來看，生物學規(guī)律又遠不如物理規(guī)律那樣嚴謹和普適。比如說，所有細胞中（哺乳動物成熟的紅細胞和植物篩管細胞除外）都存在的核糖體是合成蛋白質的納米級超級機器，它捕獲細胞質中的游離氨基酸，通過信使RNA 的每個字母來指導制造順序。但即使這樣一臺精密的機器，也存在平均1萬個字母出錯一次的概率。每一次意外錯誤的累積、外界環(huán)境和不可預知事件的干擾，都可能改變地球生命的發(fā)展軌跡，稍微有一些偏差，也許就不會有我們。

一個廣為流傳的思考是：如果把地球45億年的歷史濃縮成24小時，單細胞真核生物出現(xiàn)在9個小時之前，而人類剛剛誕生20秒，華夏文明的出現(xiàn)不過是0.09秒之前的事情。

是的，人類簡直渺小到不值一提，卻試圖用科學理解此前和此后的一切，這是科學的艱辛，也是科學的偉大。然而，我們的每一個細胞都是宇宙演化的奇跡。無論向內觀照自身，還是向外體察世界，你我都與科學呼吸相聞。

這就是科學的偉大和平凡，它毫不神秘，因為它就是我們。

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