時空中的關聯

我們已經看到,相互關聯在自然界中會做出奇跡:它們能把一個隨機摸索的世界轉變為一個自我一致,自我進化的世界,一個我們可以用單一的,高度一般的且自我一致的,因而具有潛在精確性的理論來理解的世界。但這樣的關聯在我們周圍的現實世界中真正存在嗎?

現在讓我們來探究宇宙的相互關聯的現實可能性,我們從空間中的關聯的推理開始,然後進一步考察時間中的關聯的可能性。

關於空間的關聯,我們應當注意到,如果空間某一點上的一個事物或事件與某一不同點上的一個事物或事件相關聯,那麼必定存在某種東西把第一件事物或事件的效應傳遞到第二件事物或事件上。“超距離作用”不是一個可接受的觀念,常識認為在兩個事物或事件之間存在一種連續的媒介(因而可以把它們相互關聯起來),科學家把這種連續介質叫做場。

場是一種奇怪的實體:通常情況下,隻有它們的效應是可觀察的,而場自身卻是不可觀察的。在這一點上場就好像是一種超細密的網,網眼很小,如果網線比裸眼能分辨的還要細,我們若沒有適當的儀器就看不到網自身,然而我們能看到幾根線纏在一起的網結。網結似乎浮在稀薄的空氣中,由於它們被線連結著,因此當一個網結移動時,其他的網結也移動。這樣,當我們注意到一個網結的移動與其他網結的移動相關聯時,我們就不得不假設有相應的一個大網在連結著它們。

把現象相互關聯起來的場也可比喻為一組相連的彈簧。當一個彈簧被壓縮時,其他所有的彈簧也變得彎曲,並相應地被壓縮或伸長:表麵協調地移動,盡管不完全一致。這是根據弦理論對粒子行為的一種動力學隱喻,在這一概念中粒子在連續的振動場中作為一種局域性的振動模型存在。振動通過力場相關聯,因此一種振動的頻率有了變化就會使其他粒子的頻率產生相應的變化。

網和彈簧對所謂的經典場而言是很好的隱喻,這些場是因果性和局域性的。在這裏因果性是指場產生完全可預言的相互作用:當一個物體放置在這種場中,它總是以精確的相同方式受其影響。例如,當一個子彈在地球的引力場內發射時,它總是可以用嚴格的同樣的拋物線形式來描述。而局域性是指場中的變化以光速或低於光速傳播。例如,如果太陽在它的太陽係中的通常位置上突然失蹤,引力效應要經過大約8min時間才能影響到地球棗8min是光從太陽到地球要花費的時間。

然而也存在非經典的場,這些場叫做量子場,它們既不是因果性的也不是局域性的。在量子場中象粒子這樣的物體不同時具有確定的位置和動量,它們具有內在的不確定性,它們以超越光速傳播信號的方式相關聯。量子場並不規定包含於其中的物體的實際狀態,它們僅僅描述顯現物理效應的可能性,這些可能性具有內在的概率性。量子場用經典語言不能描述的方式來描述物理客體的行為,因為經典語言遵守決定性的因果規律,並在空間具有單一的、確定性的局域。

量子場是否僅僅是理論工具,或是否描述了物理實在的核心的、真正的和不可消除的不確定性,仍是一個有待回答的問題。量子物理學家傾向於前一種解釋,他們把量子場看作是為了計算的目的而權且使用的解釋工具,如果有了更好的工具出現就可拋棄它。這裏我們將把這一問題留作一個待解決的問題,直到我們能檢驗出物理學上的“第五種力”在自然界中存在的可能性為止。如果“第五種力”確實存在,量子場就可能是那個作為基礎的場的效應或結果(然而,它可以證明在其本身意義上是非經典的,它可能具有經典場所沒有的特性)。

讓我們繼續進行討論。什麼是記憶?它是時間關聯的嗎?在經典物理學中,物體之間的表示時間關係的關聯被認為是由連續的因果鏈,而不是由場來傳遞的。通過假設普遍運動規律和嚴格的因果鏈,物理學家追蹤假定的原因所引起的可觀察到的結果,每一過程的初始條件都被看作是以前的原因的結果,而這以前的原因又是更以前的原因的結果。這樣,不斷裂的因果鏈似乎又延伸回到了假定的最初時刻(即宇宙開始運動的時刻)。主宰最初時刻的初始條件被假定為決定了自那以後發生的一切事。