相对论中的绝对论,变化中的不变性。 康德说:这世上唯有两样东西使我深深地震撼和敬畏,一是头顶浩瀚的星空,二是人们内心崇高的道德律。千百年来,仰望星空与审视心灵,便是人类一直的追求,而《星际穿越》将两者完美地结合在一起。尼采说:上帝死了。在一切都失去终极意义的世俗时代,或许宇宙已然成了新的宗教,太空便是我们新的膜拜。影片的阵容群星灿烂,但其背后真正的明星是黑洞和虫洞,真正的脚本是相对论,而真正的导演是爱因斯坦。
《星际穿越》的剧情离奇突兀,违反直觉和常识,但却不违反逻辑。其基础是严谨的科学,这也是影片的科学顾问基普·索恩坚持的原则。当有人提议在故事中加入超光速的情节时,被索恩严词拒绝,因为物理学不允许有超光速。 《星际穿越》中的戏剧性冲突,都来源于爱因斯坦相对论的基本推论:时间和空间是相对的,运动物体的时间会变慢,在运动方向上的空间会缩小(同时质量会变大),这就是所谓相对论的“钟慢尺缩”效应。在引力场作用下的时空会发生弯曲,时间亦会变慢。这与我们直观理解的时空相去甚远,却是已被验证的物理事实。
物理学家布莱恩·格林在《宇宙的琴弦》给出了一个更直观的比喻:设想平坦的沙漠中有一条南北走向的起跑线,在起跑线的正东100公里有一条平行的终点线。假设有一辆跑车的时速是恒定的每小时100公里,如果这辆车从起跑线开始沿路线1(红线)向正东方向开,用一个小时可以便可以到达终点线;如果这辆车沿路线2(绿线)向东北方向45度角开,那么一个小时显然到不了终点线,因为车速在正东方向的分量(浅绿色投影)不到100公里(只有约70公里左右);如果这辆车沿路线3(黄线)向正北方向开,则永远也无法达到终点线,因为车速的分量全在正北方向上,而正东方向的速度分量为零。车速虽然一直是不变每小时100公里,但因为方向不同,在南北和东西方向上的速度分量不同,最后的结果也不同。 爱因斯坦的天才在于他意识到:宇宙中的任何物体都是在以恒定不变的光速穿越时空的,只不过光速投影在时间和空间维度上的分量不同。为了简化,我们可以设想空间只有一维(纵轴),而时间是另一维(横轴)。当一个物体在空间中完全静止时,它便只是以光速在时间中流淌(红线);当一个物体在空间中以一定速度运动时(绿线),它投射在时间轴上的速度分量(浅绿色)就会减少,因此时间的流淌就会变慢;当一个物体在空间中完全以光速运动时(例如光子),则它的全部速度都被分在了空间轴上,而在时间轴上的速度分量就会变成零,也就是说:时间停止了(黄线)。所以光子永远不会变老,今天的光子,和宇宙大爆炸创生初期的光子一样年轻,时间从未流淌。无论静止还是运动,物体在时空统一体中都是以恒定的光速穿越,我们感知到的物体在空间中的速度,可以被看成是从时间中分走的量。只不过平时物体运动的速度相对于光速往往都太慢(从时间轴上被分走到空间轴的量太小),所以我们感知不到运动物体的时间会变慢;当物体以接近光速运动时,相对论效应(钟慢尺缩)就会变得明显。 重要的是,当把时间和空间孤立开看时,一切都是在变化不定的;而当把时空看作一个更高维度的整体时,一切都是以恒定光速变化的。光速即是“变化的不变性”。所有物理事件在四维时空的整体中(三维空间加一维时间)都呈现为一条不变的“世界线”,变化的只是在三维空间和一维时间低维度上的投影(有如那只笔)。 相对论的本质是:所有的参照系(视角)都是等价的(平权的),物理定律在不同的参照系下可以保持一致不变(或按统一规律协变)。也就是说不同的视角下看到的表面现象不同,但其背后的规律却相同。上面的图例只是描述了狭义相对论,适用于匀速运动的惯性参照系,狭义相对论统一了牛顿力学和电磁力学。在广义相对论中,爱因斯坦进一步把相对论推广到加速运动的非惯性系,引力现象被化约成了时空在质量作用下发生的弯曲,引力系等价于加速系(如同开车加速时的推背感)。黑洞、虫洞只是广义相对论的必然逻辑推论。 在物理学中和不变性几乎是同义词的核心概念是“对称性”,一个镜像对称的物体从左边转到右边其结构是不变的,所以对称性是指在做镜像、旋转或平移等种种变换时,物理状态可以保持不变,即变化中的不变性。 统一性同样是一种不变性:表面看上去变化多样的事物,背后有着统一不变的结构。比如冰、水、水蒸气表面上是固态、液态、气态三种完全不同的东西,但其背后都是H2O。物理学中的终极目标是找到统一场论,把自然界中的四种基本力:引力、电磁力、强力、弱力统一成一种力,用同一个不变的模型来描述。
世界观大体可分为两种:一种认为变化是根本的,一种认为不变才是根本的。古希腊的两位哲学家,赫拉克利特和巴门尼德,则分别代言了这两种迥异的世界观。
爱因斯坦曾说:“贝多芬创造音乐,莫扎特的音乐'却如此纯净完美',好像本来就一直在宇宙里,只等这位大师来发现。”贝多芬的音乐是被人写出来的,而莫扎特的音乐是从天上抄下来的。 爱因斯坦相信,物理学便是在聆听宇宙的音乐并发现其内在的和谐,有个超越的「天体音乐」,流露出「预设的和谐」,展现令人叫绝的对称。诸如相对论等自然法则,一直在宇宙里,等人来撷取。 相对论的结果是颠覆性的,彻底改变了我们对时空的认知;但其初衷却是最古典主义的。在这个意义上,爱因斯坦即是一个革命家,也是一个保守分子。在一个多变的世界中追求不变性的努力,最后往往都是悲剧性的。或许,爱因斯坦的余生都是在孤独中度过,单枪匹马地追求统一场论,而与物理学的主流发展分道扬镳,最后无果而终。爱因斯坦不能接受量子力学中的不确定性,认为“上帝不会掷骰子”。但是宇宙最终还是辜负了爱因斯坦,这个世界或许没有他想象得那么完美而简单。 至今,物理学的统一大业仍未完成。但新一代的理论继承了爱因斯坦的理想,“超弦理论”认为:宇宙中的所有物理现象,都是琴弦在11维时空中震动产生的美妙音乐。这是终极的不变性和统一性,是能够解释一切的终极理论(TOE—The Theory of Everything)。 爱因斯坦在《我的信仰》中写到:“照亮我的道路,并且不断地给我新的勇气去愉快地正视生活的理想,是真、善和美。” 对于爱因斯坦来说,真、善、美是三位一体。真和善,其实都是美的不同形式,都是对称性和不变性的表达。
回到电影,艺术同样基于对称性和不变性。艺术创作的“元过程”,便是将逻辑演绎到极限去想象一个虚拟的世界,用“虚构的谎言去揭示不变的真理”。伟大的故事不是胡思乱想,而是保持自洽和一致性,不管故事如何离奇反常多变,内在的逻辑是不变的。而故事的本身,往往会通过时代的变迁、文化的冲突来揭示深层的不变性。一切艺术,都是寻求“最大变化中的不变性”。 电影《霸王别姬》展现了京剧艺人从民国到到文革半个世纪的悲欢离合,在历史的沧桑巨变之中揭示了不变的人性。虞姬自尽了,演虞姬的程蝶衣自尽了,演程蝶衣的张国荣也自尽了(程蝶衣和张国荣还都是同志),戏里戏外套了三重的同构不变性。艺术作品的张力恰恰体现在能在多大的变化中hold住不变性。 贯穿《星际穿越》的是父女之爱。电影中的母亲从未出现,儿子基本上是打酱油的摆设。雨果说:母亲爱孩子的时候就像一头母兽,母爱来自兽性,出于本能。而父爱才来自人性,既不像母爱那样牢固到一成不变,又不像男女之爱那样不靠谱而善变。女孩们都有着伊拉克特拉,恋父情结,朦胧之中隐含着男女之爱,所以父女之爱无所不包,统一了人类所有的情感,体现了变中之不变性。 影片中最感人的场景,或许是当库珀穿越了时空回到墨菲临终的病榻前,因为相对论效应,父亲依然年轻像是儿子,而女儿则已然衰老像是母亲,父女关系发生了倒换转置,但无论角色错位的变换有多么巨大,那份穿越时空横跨宇宙的爱却依旧不变。 如果赫拉克利特能够轮回转世来到今天,他一定会为自己战胜了巴门尼德感到欣慰。我们生活在一个如此流变动荡的年代,一个人一生中见证的历史变迁,或许比中世纪时500年的变迁还要巨大。巴门尼德“一切都是不变的”理论听上去简直是个笑话。没有人再相信统一的终极真理和宏大叙述。任何追求世界背后统一不变本质的企图都被看作是不时髦、迂腐甚至是压制自由的。因为这个世界没有背后,所有人都应该活在流变的当下。 后现代意识中强调的是个体性、主观性、非理性、不确定性和多元价值,相对主义和虚无主义盛行。在如此支离破碎的世界中,是否还有某种不变的纽带把我们连结在一起?是否有某种超越种族、文化、宗教统一的公约数? 很多人在临终时选择了相信神,而什么都不信的罗蒂临终时相信的只有爱。或许客观理性不能在虚无中告诉我们生命的意义是什么,只有爱是这无尽黑暗而冰冷的宇宙中唯一摇曳的闪光和温存。 ◆◆◆◆ 来源:余论陈述 |
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