程曜：科学与宗教一样，都不是永恒不变的真理

文 | 程曜

我做量子纠缠态的实验十几年了，主要应用于引力波量测，意外的结果显示纠缠光子的应用范围十分广阔，有了意想不到的实质效益。最近突然有很多人来问我量子纠缠态，他们看了朱清时院士的科普文章反而更迷惑，量子力学与玄学佛学都有关，简直不可思议。而我的一部分研究涉及人类文化学，大家希望我能作出一些有效的澄清。

科学源于宗教的一些信念，万物运作有统一的道理，不论在任何时间或在任何地点都一样。一神上帝无所不在、无时无刻不在，就是物理很好的体现，而此一信念如此之强大却又彼此冲突，促使科学由宗教开始发动，也因科学观察到的现象反对宗教而分离。佛教基本上是无神论，长期以来特别关注于人类心理思维以及表达的语言工具。科学也离不开这些工具，当然和佛法发生了关系。

我研究人类文化学的目的，企图理解人类文化形成的过程，如何塑造今天的思想状态。数学是人造的还是天然的？与外星人相遇，会不会有完全不同的计数法？德国前总統魏茨克的物理学家弟弟卡尔·魏茨克喜欢说一个笑话，我也喜欢传述他的笑话。有人半夜在路灯下找钥匙，路过的问他掉在路灯下么？他说不知道呀！但只有这里有光看得到。我们会受到语言文化的限制，而只能看到语言文化能描述的现象么？这是我研究人类文化学想要回答的问题。

科学是什么？我的老师赫曼·昆默先生在他退休的演讲谈到他的认识，我们整理观察到的现象，以简洁的方式描述，让更多的人使用和推广。请注意，昆默先生已经避免使用真理这个概念，而在工具上给予较多着墨。我自幼也持相同的观点，目前的科学与阴阳五行等价，都一样算不上永恒不变的真理，只是更为精巧更为有效而已。

龙树提出二圣谛，把大家认为的真谛，一分为二，世俗谛与胜义谛。佛教重视平等，一般人和科学家一样平等。科学家可以用极其难懂的语言实验工具发展胜义谛，一般人也可以由简单的科普了解世俗谛，两者之间没有高下之分。这正是佛教引人入胜的地方，我在后面还会略为提到这件事可能的由来。

如果我们回到龙树之前佛陀所宣扬的四圣谛“苦集灭道”，苦为集因，集为苦果，灭为道因，道为灭果。这之间因果的时间顺序关系被视为真谛，而因果原理也一度被视为一切物理的根本原理，却在量子力学出现困境。我们于是问，因果定律是不是永恒的真谛？

仔细探究人类历史，因果与时间的观念在农牧文明发达后被强化，种瓜得瓜种豆得豆，我们认识到两者相距时间长达几个月事件有关联。在捕猎时代我们不知道可以种植，三个月后事物全非，动物已经都吃光了，怎么知道要细心维护种植。文化（culture）这个字的来源，正是仔细维护所种植的农作物。农耕的重大发现与进展，造就了轴心文化，我们不再淘汰老人与幼童。

事实上因果信念只是被强化，捕猎时期留下来的通灵仍然存在，禅定、瑜伽、甚至跳大神都可以回到时空因果消失的涅槃状态，而未卜先知、无中生有、穿越时空等，都成为宗教或巫术传递不可缺少的元素。

为了分别宗教与科学，伽俐略作了简单的定义，可以在任何时间以及任何地方被重复的现象属于科学的范畴。四百年后，波普加上一条限制，可以证伪叫做科学，不可能证伪的、禁止证伪的、或防止证伪的，都不属于科学的范畴。如果你要坚持童真女玛丽亚生耶稣而且耶稣死而复活，两件事都不能被重复，也在思想上被禁止重复，就不是科学。赫拉利在他的《人类简史》中也警觉到波普所添加条件带来重要的思想变革，我们现今所知道的将来都有可能被推翻，而重新书写。真谛于是不如说，我们知道自己不知道。魏茨克的笑话、昆默的工具、龙树的二圣谛，不都在说明科学非真理。科学使用的语言一般人很难懂，甚至科学家自己本身都还在发展之中，不能完全明白。

在伽俐略之前，世界上所有事物的原因都是神的意旨，超越人可以知道的范畴。牛顿之后，世界运动遵守数学公式，我们花了多久的时间传播力学观念，即使到现在还有一些人不承认这些力学公式，即使不理解也乐见于量子力学破坏牛顿公式。在量子计算机商业化的前夕，我们必须警觉语言工具的变革，牛顿微积分的数学工具即将被计算机代码所取代。

我们分析或预测自然现象，可能只用某个代数符号“＃《C》＊”来表达，＃是输入、《C》是代码、而＊是输出。即便如此，我仍然要补充说明，我们知道很多事情可以归纳成为简单的图像，同时由这些图像推论我们还不知道更多的，已经不像上个世纪会轻率地在重大发现后宣称物理终结了。因此“不知道”是科学的，你们知道“都是神做的”则是不科学的。

谈到这里，有很多人大概又会说佛教思想的深邃，因为四大皆空所以科学也是空。我们有必要探索空以及无我观念可能的来源，不必混淆是非。

印度三千年前恒河流域的农业非常发达，衣食无忧。却出现了两位很特殊的人，佛陀在中国大家都晓得，对大雄比较陌生，而大雄在印度更广为人知。他俩都坚持由苦行得道，佛陀却半途而废，开始宣扬苦行不能解脱，反而是大雄不放弃苦行，一直流传到今天。于是我们问苦行要如何得道，目的是什么？我认为苦行是一种乡愁，一种回归，要回到捕猎时期，不受农耕文明干扰的本能初心状态，探索何为人以及人如何认识世界。佛陀与大雄都是武士阶级出身，要颠覆祭师主宰的梵我一如，反而发扬捕猎时期的传统，武士自我献祭的无我牺牲精神。

我也同时对复活节岛之谜提出一个可能的答案，持续向东航行的大洋洲民，都是自我献祭的海洋武士，因此复活节岛石像面朝岛内摆放，不是盼望来者。请注意，我在这里贯彻科学精神，提出一种全新的观点让大家参考，希望对理解人类自己有帮助，而不宣称是真理。而我提出来的观点，企图阐明人类为什么去除杀人祭祀后，牺牲与围观仍然代代相传，因为那是重大捕猎后的习惯。中国的情况很特殊，祭师与武士确实在商朝都存在，而且可能都姓子，孔子才希望人人成为君子。到了周朝发生了重大变化，很多商文化被清洗，在一百年前才出土。

现今宇宙空间的观念，要到光学望远镜观察之后才逐渐成型。在此之前宇宙观各式各样有很多种，在未来几百年后，当然也可能截然不同。在这段发展的时间里，大家不断想象空间由什么所构成？有一种东西叫做以太，而以太无所不在。所有无法解释的现象都可以被以太解释，比如说光为什么可以传递，引力为什么可以穿越空间。很快大家就发现，以太就是上帝的代名词，只不过听起来比较科学。

一百多年前，迈克逊的实验证明，光传递不需要以太，自己就可以传递。于是“场”这个名字就取代了以太无所不在，改为“场”无所不在。我们马上又发现物质也具有这种特性，像一种波在空间中散开，并且可以相互穿越。近年来希格斯场被证实后，上帝又以希格斯场的名字回来了。我们的想象力是不是很贫乏，没有其它更好的概念，不断回到原点。这样的来回互动，不独独在近百年的科学发生，过去两千年里，印度人一会儿空一会儿有，反复辩论了也不知道有几回，都属于非常典型的文化辩证。

量子力学颠覆了传统力学，我们可以使用新的公式推算预测，但四百年来深植的传统力学观念仍然在，经常使得量子力学违反认知。也许还要数百年，我们才会习惯抛弃实数，使用这么久远的数字，其实只有整数，甚至使用更少的素数加上运作就足以表达了。素数的推进代表了人类知识跳跃，就如昆默所说，以素数因子表达事物的变化更简洁。

老子于是说，“道生一，一生二，二生三，三生萬物”。他一度以为，世界上所有的事物都可以拆解为两个素数二与三的组合。除了苜蓿草之外，大自然很少有三的组合，素数三代表了计数思想的飞跃。两个元素之间只有前向操作与背向操作，前向与背向必定可以交换，称为交换群。三个元素有多种可能的操作，调换操作的顺序，可以得到不同的结果。举个例来说明，三元素之间不等距，定义两种操作，先走远的然后走近的得到一种路径，调换之后，先走最近的再走远的，两个路径会得到不同的结果。不可交换群的诞生，产生了时间顺序观念。

后来又出现了阴阳五行，完全颠覆了老子的宇宙观，以手掌五指描述世界更方便，因此我也强烈怀疑老子的年代真的在战国时期么？那时候的素数的五德终始观念已经出现。四可以被理解为两个二的组合，或者三加一的组合，语言与思想的构成息息相关。

素数五的意义还不止如此，附图为五元素完全图。我们可以一笔不中断地走过所有的联结线，周而复始，只有五和五以上的元素才出现完全图。如果交换两个一笔画顺序，将得到不同的结果。相反地，如果两笔可交换，我们永远可以透过交换，回到起始点，也因此丧失了时间演化。我们也可以把附图放入四维空间里，消除所有联结线的交叉，以此建立新的弦论，用简单的几何图像和操作来适配观察到的物理现象。请注意，完全图有无穷多种组合，比如我们可以在一个三角中任意重复次数。一次性不重复走完所有的联结线也不只有一种，但走完必须经过所有元素两次。这意味着时间演化有不同的路径，由三元素到五元素有限度扩大工具的概念和操作，却在实质应用上产生了重要的飞跃。

▲ 五元素完全图

比较量子场方程式与古典力学的方程式，两者之间最大的差异在于表达的方式，量子场描述的是非局域场，而古典力学描述的是一个有时间与位置的物质运动。为了解决新出现的问题，我们增加数字得到更大的空间去描述问题，同时引入新的规范去适配新的问题。这种思维仍然在继续发展之中，为了容纳完全不同的引力，开始扩大或减少空间维数，新的语言于是又诞生了。

最后我要对朋友贾南说，不要对朱清时院士说的太紧张，你的女儿湾湾不可能以纠缠的形式同时出现在楼上与楼下，等到你叫她时才突然塌缩。朱院士一定不是这个意思，否则就犯了严重的错误。虽然自然现象都遵守量子力学，引力和其它的三种作用力非常不同。

引力由质量产生，而电磁力由电荷产生。电荷不会随观察坐标而变化，而质量却不同，随观察者运动而变化。质量没有正负之别，电荷却有正负。我们以质量确定粒子分布的范围，越重的粒子分布或传播在越小的范围内。爱因斯坦质疑我门不看月亮时，难道月亮就不在了。月亮的存在及其运动轨迹，可以观测很多其它引力的影响佐证，与薛定谔猫生死纠缠的理想封闭性完全不一样。

量子力学中有一些量不能同时观测，比如说电子自旋上下和左右的两个方向不能同时量测，也不能同时被两个人独立观测。月亮或湾湾的引力作用却可以同时被很多人独立观测。不但观测的干扰有限，也容许存在毫无干扰的量测方法。湾湾的质量超过30公斤，位置分布在负四十三次方米之内。因此，湾湾不可能有楼上楼下引力不同的纠缠态，只在她回答你呼唤的时候，突然由楼上塌缩到楼下。但是我不排除你和女儿湾湾有超越基因组合的特殊纠缠，以某种尚未知晓的微观态传递信息，或许有一天我们称之为灵魂。我们所观察的宇宙需要纠缠来黏合，人与人的关系也需要灵魂来接续。

纠缠到底是什么？我的研究几乎所有的新现象都与纠缠有关，花了十几年才慢慢理解。简单来说纠缠有关量子信息，当粒子相互关联，原来独立个体自由表达所包含的可能性减少了。最奇妙的在于纠缠信息与时空无关，不论相距多远都可以同时量测彼此的关系。西方启蒙之后经过很长一段时间，我们利用时空不变的能量来简化和统一表达物理。进入信息时代之后，新的语言工具出现了，量子引力也抛弃了旧的几何表达而改用量子信息表达。我预期在不久的未来，量子信息仍然会找到更恰当的几何表达方式，毕竟人类脱离不了几何的直观，不论是笛卡尔、歌德或胡塞尔都在这方面下了不少功夫。

人类对引力的认识非常基本，在语言中的份量远远超越其它的力。却到最近一百年才认识引力与时空的认知有关，因此不要太讶异，在这个世纪结束之前还会有天翻地覆的变化。

本文原标题：《语言与科学》

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