博览群书2006年第11期-第16节
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焓遣豢赡艿摹９鄄煺弑厝怀晌斡胝撸ǖ�286页图4）。而实在，正是来自于古往今来的无数观察一参与行为。这些思想在该书《创世与观察》和《万物源于比特》有比较完整的表述。
在物理实体的意义上，惠勒也消解了实在的“实在性”。既然实在与理论是一体的，因而把理论推到极端，也就是实在的极端。在物理概念不能使用的地方，我们也会看到实在本身的裂痕。惠勒用了大量的类比来表述这种观念。比如布匹粗看起来是光滑连续的，但是到了边缘，会看到不连续的纤维（第328页）。我们通常以为时间和空间是连续光滑的，而在其边缘处，则是破碎的。惠勒找到了这样几个实在的边缘。
普朗克长度和普朗克时间。在深入到普朗克长度和时间的尺度之后，空时变成了量子泡沫。惠勒喻之以泡沫地毯，远看光滑连续，美轮美奂，近看则是一个个不断湮灭不断生成的泡沫。在这个尺度下，左右前后这样的概念都失去了意义。而我们的物理世界就是由这样的泡沫构成的。惠勒说：当我们知道构成原子核的绝大部分是虚空时，我们脚下的石头的坚硬程度并没有改变。同样，如果我们知道构成石头的全是虚空，也不会改变它的坚硬度。
时间的起点和终点。惠勒强调，物理实在不是从永恒的过去到永恒的未来的一直存在的。宇宙有起点——大爆炸，有终点——大爆缩；物理定律同样在大爆炸中产生，并且随着物理条件逐渐地达到极限而失去作用，最终在黑洞和大爆缩中终结。一切皆变，只有变是不变的。
这些思想沿着物理学的逻辑步步深入，一直推到似乎荒谬得难以接受的程度。这种思想方式已经成为惠勒的方法论。
二、方法论
惠勒给出了多种可操作的方法。有些是作为物理学家的经验之谈，有些则是惠勒的特殊心得。它们虽然来自具体的物理学问题，但是已经被惠勒有意识地推而广之了。该书第一章《先知七女：探求真理的佑助》是对方法论的集中论述。其他各篇的字里行间也不乏方法论的真知灼见。这里稍加综合，略述一二。
1．把理论推到极端。
推向极端，这是物理学家的一种常规手段。物理学系的大学生在习题课上常被耳提面命，对于一个复杂的物理过程，在暂无头绪时，可以先对结果的大致范围进行估计。这种方法不仅能用在物理学中，王朔小说《顽主》里，曾给出过类似的描述，一个女孩儿失恋，痛不欲生，葛优扮演的男士劝她：“遇到事儿，你先往坏里想，想到头儿，然后再往好里想，也想到头儿，就好了。”惠勒在考察核反应堆安全系数时，也要给出一个最坏情况分析。所以可以说，这是物理学家面对现实世界的一种本能的方法。
惠勒指出，理论物理学家的工作就是要主动把理论推到极端，使它尽快地出错！——找出理论的极限和实在的裂缝。该书第43页图3给出的理论变易性的阶梯也可以理解为理论不断推到极端的结果。对于理论来说，这是一种破坏性实验。毫无疑问，这种“破坏”会让一位醉心于思想的人为之着迷，所以爱因斯坦才会有“一生中最快乐的思想”，惠勒无疑沉浸在这种思想的狂欢之中，普朗克尺度、黑洞、大爆炸与大爆缩都是惠勒找到的实在的裂缝。
在惠勒的快乐思想中，geon（真子）占据着重要的位置。惠勒的自传以他的三个得意命名为名Ceons，Black Holes and Quantum Foam，其中黑洞的名气最大，此名一出，原来的“冻星”、“坍缩星”等名称很快就被人忘在了脑后。而geon则被惠勒排在了第一位。
Geon的思想过程凝聚了惠勒的多种手法，充分展现了物理学思想的质朴、简洁和魅力。可惜在本书只略略提过一次（第282页），并无详述。这里忍不住多说几句。
Geon是惠勒自创的名词，g指gravity，引力；e指electromagnetism，电磁。…On是代表粒子的后缀。惠勒的思路是这样的。根据广义相对论，质量（或者引力，比如太阳）能够对光产生作用，使之弯曲。再根据牛顿第三定律，光也能反作用于质量。光和质量能够相互作用，意味着光也能具有质量的效应，产生引力；于是，光必然能作用于光。如果我们用一个硕大的光子放到太阳的位置，也会产生类似的引力效应，使经过它附近的光线发生弯曲。但是，那根被弯曲的光线并不知道弯曲它的是真实的物质，还是一个（恰好从旁边经过的）没有物质的光子！于是，那个占据了太阳位置的光子，就是〃mass without mass”（可以译为“没有质量的质量”、“没有物质的物质”、“没有物质的质量”）。这个想法已经够令人惊奇了，但是惠勒把这个想法又继续向前推，向极端之处推。
在引力曲光效应中，引力越大，弯曲越大，当引力足够大时，必然会使得光线弯曲成圆，这时，光子就会被引力所束缚，围着束缚他的质量不断地绕圈子。但是，根据上面的分析，这个质量也同样可以替换成光子！于是，惠勒的问题是：要有一个多大的光子，能够把一个从它旁边经过的光子束缚住，这样的一个光子，惠勒命名为geon。实际上，geon不仅能够把经过它的光子束缚住，它本身也被自己的引力束缚住了。从远处看，我们无法分清，这个geon是一个类似太阳这样的真实物质，还是一个大光子！我们把等效原理稍作推广：如果匀速直线运动和静止不能表现出可以分辨的物理效应，则匀速直线运动就相当于静止；如果引力和加速度不能表现出可以分辨的物理效应，则引力就等效于加速度——广义相对论。同样，如果真实物质和geon表现出同样的引力效应，则geon就是一个真正的粒子。——故谐其音，反讽其意，译之为“真子”。台湾蔡承志先生译为“引力电磁体”，不妥。一，太长；二，这是一个粒子，而不是一个天体。
经过计算，一个最小的纯经典真子，其尺度相当于一个太阳，质量则是一亿个太阳的量级。大真子原则上可以大到宇宙的尺度，一个宇宙可能就是一个真子。惠勒认为，真子的巨大不能成为我们不去思考它的理由，相反，如果一种理论是正确的，那么，所有为这种理论所允许的东西，无论怎样超出想象，都会在实在中有显现的途经。黑洞就是这样。物理学家普遍愿意相信，凡可能是者，皆是。而惠勒则有着更强的信念：凡可能是者，必是。
“没有什么的什么”，这是惠勒自己颇为得意的想法。1980年代他访问中国时，曾经观看京剧《凤鸣岐山》，剧中姜子牙挥舞了一面变幻莫测的旗子，陪同人员解释，旗上的“无”字意为〃nothing”。惠勒感到非常有趣，认为与他的“没有什么的什么”有异曲同工之妙。
2．类比激发洞察。
类比同样是物理学家常用的手法，而惠勒则赋予类比以极高的价值和意义。在本书第一篇文章中，惠勒借用西碧尔之口，称“类比激发洞察”。使得类比这种辅助性方法，变成了创造新理论的工具。
在物理学史上，类比是一种常规武器。比如作为静电学基础的库仑定律，其实是模仿牛顿万有引力定律造出来的。早期建立在磁荷基础上的磁学把这种方法又重演了一遍。惠勒也在本书给出了一些具体的例子，比如玻尔的液滴模型就是在原子核与液滴之间进行类比。液滴已经被研究过了，关于液滴振荡模式的数学工作也已经非常成熟了。把原子核比较液滴，则液滴上的每一种效应，都应该在原子核里寻找对应。液滴的形变对应于原子核的什么？液滴表面的涟漪对应于原子核的什么？于是原子核理论得到了丰富和完善。
广义地说，物理学常用的模型方法也是一种类比。模型法是对现实的抽象，构造一个相对理想化的情境，考察在这种情境下会发生什么，这与极限法也有相通之处。类比也有助于理解，甚至是理解的前提。对于完全陌生的东西，对于超越感官的事物，我们只能用我们的熟悉的，感官能够认知的事物进行类比。从这个角度看，光性质的微粒说和波动说，也是两种不同的类比方式，是两种不同的模型。
类比方法同样超越于物理学之外。熟悉赋比兴的中国人对于类比手法并不陌生。不久前，刘华杰将科学传播活动与传教活动进行类比，结论新鲜有趣，入木三分。
惠勒对于实在本性的思考，对于物理学理论的思考，也大量地基于这种类比
（或者模型）。尤其是，对于对称性所遮蔽的实在机制，惠勒指出，只有通过类比，才能有所把握。（《超越黑洞》等）
3．寻找悖论
所谓悖论，必然是和理论相关的。一种理论出现了悖论，往往被认为是这种理论的灾难。惠勒则认为，这是理论本身得以发展，得以完善的支点。所以惠勒主动地将理论推到极端，寻找悖论。惠勒还认为，最好能有两个悖论，这样就可以用一个对付另一个，两个互相参证，构成新理论的基础。
1979年3月，爱因斯坦百年诞辰纪念上，惠勒在他提交的《超越黑洞》中提出了物理学理论的两个悖论：
1．时间的边界告诉我们物理字将走到终点。然而，无论事物看起来发生了什么样的外部变化，物理学所说的永远是那个以其永恒的方式运行的东西。物理学在继续，但是物理学已经到了终点；物理学停下了，但是物理学在发展。这就是悖论一。
2．悖论二号是强加给我们的量子原理。在所有的基本量子过程中，观察行为或日记录行为，对于赋予我们所说的正在发生的事情以“切实的实在性”发挥着根本的作用。悖论二就是：宇宙独立于记录行为而存在“在那儿”，但是宇宙并不独立于记录行为存在在那儿。（第272页）
这两个悖论既是理论自身的悖论，也是物理实在的悖论。这正是惠勒作为物理学思想家终生迷恋的思想对象。
三、对未来物理学的思考
相对论和量子论，二十世纪上半叶最伟大的两个物理学理论至今不能融合，这本身也是一个悖论。作为为数不多的同时对量子论和（广义）相对论有深入研究的物理学家之一，惠勒同时进行着几个层面的思考，既考虑物理学本性的二阶问题，也构想未来物理学可能的基本因素。在本书最后一篇文章《万物源于比特》中，他提出了关于未来物理学的“三个问题”：存在如何，量子如何，观察如何创造？并提出了解决问题的“四个没有”的原则和“五条线索”。这些思想虽然已经构成了一个庞大的系统，各个部分之间有着紧密的联系，但是还没有形成完整的体系，依然包含着众多的猜想和可能性。而其魅力，可能恰恰来自于这些可能性。惠勒不是给出了答案，而是向我们提出了问题。下面举几个例子：
变易性。从物理学结构上，惠勒构造了一个变易性的阶梯。这个阶梯的最下层是最古老的弹性定律，弹性定律假设密度是不变的常量。而在我们能够产生足够的压力之后，密度就成为变量。化学价曾被认为是原子的固有属性，可以用来为原子排序，于是有门捷列夫元素周期表。但是原子核嬗变使这一条也发生了变化。每一条物理定律，都在某种物理条件的极端状态下被突破，被超越。依此类推，惠勒认为，一切定律都具有变易性（mutability），都不可能是不朽的，不可能像是刻在宇宙深处某一块石碑上的铭文，从永恒的过去一直到永恒的未来，一直存在。宇宙本身也有生有灭。物理世界和物理定律从大爆炸中进入存在，又将在大爆缩中遁出存在（在这样的描述中，似乎还有一个冥冥中的存在，超越于物理世界和物理定律。这是语言本身的无奈。事实上，我们对于时间的一切想象，都是以牛顿时间为背景的；我们对于空间的一切想象，也都是以欧氏空间为背景的。我们对于存在的想象，也是以牛顿的时空框架为背景的）。物理学定律到了最后，归结为一个恒等式，0≡0。边界之边界为零。于是，未来的统一物理学也必须满足边界之边界为零的条件。
物质的物理学和定律的物理学。惠勒认为，麦克斯韦时代的物理学是物质的物理学，这时物理学的目的是寻找构成物质世界的基本单元，把物理学的基础建立在更基本的粒子之上。而此后的物理学则是定律的物理学，具体的物理粒子成为理论本身的建构结果，不再基本。（《玛丽·斯科罗多夫斯卡·居里和小的世界》）惠勒力图把更多的物质转化成定律，前述“没有物质的物质”和“没有电荷的电荷”都是这种思想的表现。�
![[204]十年封面](http://www.tzy2.com/cover/noimg.jpg)