Sunday, February 17, 2013

在傳統微觀體系,考慮到每一個粒子在三維空間中的位置和速度,可能出現的狀態數是無限的,由此也有了相空間的定義(phase space, 1901年提出),描述一個高維次(N個粒子,維次至少為N^6)的抽象空間,包含一個給定系統所有可能出現狀態。因此它本質上是個高維概率空間。這個空間上存在概率流,也就是系統某個時間的可能狀態,隨着時間在相空間里的遷流,從狀態甲遷流到狀態乙等

在傳統微觀體系,考慮到每一個粒子在三維空間中的位置和速度,可能出現的狀態數是無限的,由此也有了相空間的定義(phase space, 1901年提出),描述一個高維次(N個粒子,維次至少為N^6)的抽象空間,包含一個給定系統所有可能出現狀態。因此它本質上是個高維概率空間。這個空間上存在概率流,也就是系統某個時間的可能狀態,隨着時間在相空間里的遷流,從狀態甲遷流到狀態乙等


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世界 你從何處來
作者:圓浩法師,原美國田納西大學化學系博士後。
序言 為什麼談論世界觀
我們對於生存的世界,以及自己本身的存在,多多少少都會有一個基本的見地。不論這個見地是怎麼建立的,來自家庭熏陶,或學校教育,乃至整個人文環境的影響,更或者某次偶然的經歷,一旦這個見地建立了,它將自然而然地滲透到種種日常行為當中,並指導生命中的任何重大決定,以及決定死亡時採取什麼方式作最後的告別。這個基本的見地就是世界觀。
佛陀曾告訴我們,在無明的支配下,人由各種情緒引發八萬四千煩惱,最根本的煩惱可概括為十種。在這十大根本煩惱中,除了貪嗔痴慢疑,剩下五個都和見地有關。也就是說,如果在最根本的見地上出了問題,那煩惱就會像洶湧的波濤般無法止息。
那麼,最根本的見地是什麼呢?就是如何認識生命。到底該如何樹立呢?這是個有關生命本質的疑問。一個很現實的問題是,人死之後,到底有沒有來世?答案只有兩種:或者生命隨着肉體的消亡而消亡,或者生命將捨棄現有的肉體而繼續流轉。
這個問題具有現實意義的原因是,如果確信生命只有此世,人死如燈滅,那麼就如同確信沒有明天,大可今朝有酒今朝醉。所有的奮鬥目標,只為了去追逐眼前的利益,而所有的理想楷模也只是此生圓滿富足、功成名就的人。隨之而來的還有兩個信條:或者確信只要自己勤奮努力,一定會像他們一樣;或者埋怨生長環境、人文環境,乃至社會體制等種種客觀因素使自己的理想不能實現,自己的慾望不能滿足。人們大多時候在這兩個信條之間搖擺。很遺憾,世間大部分是這一類身心貧乏的人。
相反,如果確信有來世,生命將不斷流轉,那也如同確信有明天一樣,現在做的事情不得不為明天考慮,就需要一個長遠的計劃來安排當下的生活。更重要的是,因為確定有來世,就必須去了解,生生世世的流轉機理是什麼?只有相應於這個機理,才能從現在開始,為一個美好的來世而努力。否則所作所為很可能把自己帶入煩惱更加熾盛、痛苦更加不堪的來世。
因此,樹立一個正確的世界觀至關重要。特別在這個年代,自然、人為災難頻頻發生,倘若還沒來得及深挖我們的見地,就稀里糊塗死掉了,而恰好有個更加慘不忍睹的後世在迎接自己,那時的懊悔與恐怖必定會無法言喻。
1.輪迴
輪迴,梵語「流轉」之意。轉世之說不僅僅存在於印度的古老宗教,在中國,道教也承認轉世,比如老子有八十一化。另外,在東漢、三國、六朝和唐朝的典籍里,都有轉世之說的記載。
《太平廣記》記載,一個叫劉三複的人,能記三生事。曾為馬,傷蹄則心痛。轉世為人,乘馬至磽确之地必緩轡,有石必去。古希臘的哲學家也相信轉世論,如柏拉圖在《費多》和《理想國》里都有提及。據說畢達哥拉斯是第一位深入發展轉世概念的哲學家。在古老的瑪雅文明中,也闡述了死並不是人生的終點,只不過是新旅程的開始。
在以千萬年為單位的無盡循環的歷史長河中,瑪雅人認識到生與死都如同朝露般短暫,並且他們相信依照生前的善和惡,死後會進入天堂或墮入地獄。現代盛行的天主教、基督教、伊斯蘭教等,亦相信遵從上帝或真主的旨意行善,可以在死後前往上帝的天堂。
由此看來,除了近三百多年來伴隨着工業革命、世界大戰而興起的現代科學,大部分宗教信仰是承認有來世的。其實在佛陀年代唯獨有一個教派不承認來世,叫作順世外道。據說諸位大智者、大成就者,都認為這種觀點太下劣,而不會花太多篇章去破斥。當今時代科學所立足的基本見地,最接近於當年順世外道的觀點。
因此,本文接下來會先列舉一些轉世的證明,然後給出佛陀對於輪迴的教言。最後再分析現代科學發展到今天,在描述世界和生命的真相這一至關重要的問題上,所遇到的種種局限和一些啟示,以此來審思我們內心的見地,是否真正相合於真理。
2.現代的轉世證明
對於任何一個現象,無論是科學或哲學命題,證明它不存在往往要比證明它存在困難千萬倍。因為前者要把所有可能存在的情形逐個破除,而對於後者,只要尋找到一個實例,就算完成了存在的證明。對於轉世或者生命不息的證明,從古至今已有很多公案,涉及到未成年人、成年人,宗教徒、非宗教徒,佛教徒、非佛教徒……大量實例不勝枚舉。
堪布慈誠羅珠仁波切在《前世今生論》中舉出的回憶前世的案例,全部都有當時的見證人,可以說是鐵一般的事實,不容狡辯。而近代西方盛行的瀕死體驗,也客觀地證明了肉身之外,還有一個叫做靈魂、意識、神識的,可感知的生命體存在,而且它曾經經歷了或者正在踏上現存的肉身完全不可能跟隨的旅途。
美國蓋洛普(Gallup)公司在1992年的統計調查表明,僅在美國就有130萬人有瀕死體驗的經歷;德國2001年一次2000人的抽樣調查表明,在本國人口中有瀕死體驗的比率是4%;而荷蘭的一次長達13年的調查發現,344名心臟病猝發病人,從昏迷狀態中清醒過來後,確定經歷了瀕死體驗的有8~12%,其中有18%知道在他們被認定臨床死亡後發生了什麼事(Lancet, Dec 15, 2001);另外,肯耐斯·瑞恩博士等人的研究更表明有大約35%的人,接近死亡時有瀕死體驗。
很多有瀕死體驗的人能精確描述,在他們臨床死亡時,在感覺器官不起任何作用的情況下看到的周圍事物。很少有人否定瀕死體驗的存在,即使是無神論者。海明威19歲在意大利前線的救護車隊服役時,曾有過一次靈魂離體的經歷。當時是191878的午夜時分,一枚彈片擊中了海明威的雙腿,使他身受重傷。事後他告訴他的朋友蓋伊·希科說:我覺得自己的靈魂從軀體內走了出來,就像拿着絲手帕的一角把它從口袋拉出來一樣。絲手帕四處飄蕩,最後終於回到老地方,進了口袋。
德國偉大詩人歌德、法國批判現實主義作家莫泊桑、俄國19世紀著名作家陀思妥耶夫斯基、美國著名小說家愛倫坡、英國著名作家勞倫斯等,都曾有過類似的體驗。他們認為:人的靈魂藏於肉體之內,而且是肉體完美的複製品,由極輕的東西組成,發光、半透明、十分適合於進行體外的活動,靈魂離開身體時,跟做夢差不多。
雷蒙·穆迪(Raymond Moody)博士在他的一本書《光亮之外》(The Light Beyond)提到了一個九歲女孩的瀕死體驗,她在一次闌尾手術中失去知覺,被搶救過來以後,她回憶道:我聽見他們說我的心跳停止了,我發現我飄在天花板上往下看,我從那兒可以看見所有的東西,然後我走到走廊上,我看見我媽媽在哭,我問她為什麼要哭,但她聽不見我,醫生們認為我死了。然後一位美麗的女士走到我面前想幫助我,因為她知道我害怕。我們走過一條隧道,隧道又黑又長,我們走得很快,在隧道的盡頭是很亮的光,我感覺非常愉快。
目前有關瀕死體驗的科研論文、專著、網站層出不窮,比如瀕死體驗研究基金網站專門列出種種研究成果,並鼓勵更多的人把自己的瀕死體驗發布在網站上。為了確保這些體驗是真實經歷而非憑空捏造,網站會要求發布者先填寫一個一百問的調查試卷。《後世的證明》(Evidence of the Afterlife)一書正是基於這些素材而出版的。
瀕死體驗的種種證據給醫學家、心理學家、物理學家和哲學家提出了許多具有挑戰性的問題。如:人的靈魂是永存的嗎?人的意識產生於大腦嗎?人的善惡行為有記錄有後果嗎?人生的目的是什麼?不管科學家怎麼解釋,絕大多數瀕死體驗經驗者的世界觀都發生了重大的變化,這是一個令人深思的現象。
3.佛陀的教言
「佛」就是覺悟的意思,就像從混亂的夢境中醒來一樣,是完全的、絕對的、最究竟徹底的覺悟,因而也叫大覺。作為佛陀的追隨者,相信前世後世之流轉,以及輪迴中因果不虛的法則,是佛陀證悟並開示於我們的最根本的見地,也即一個佛教徒的世界觀。有了這個見地才能真正了知苦及苦因,從而生起出離輪迴的意樂,趨入諸位智者證悟的道,乃至獲得涅槃的大自在。
那麼,當年佛陀是如何給世人證明前後世存在的?《楞嚴經》第二卷首段所記載的佛陀與波斯匿王的對話,很明確地回答了這個問題。
波斯匿王問佛:我在未受佛教化之前,曾聽說,此身死後,一切都斷絕滅亡,即是無因無果,沒有後世,這樣就叫做不生不滅的涅槃法。我現在雖然遇到佛教化,但此心還有狐疑,是不是真的死後都沒有了?怎樣才能證明這個真心自性,確是不生不滅?」
佛對波斯匿王說:你相信外道,死後斷滅,但我不問你死後事,就問你現在之事。你這個肉身,是同金剛之堅固、永遠不變壞,還是會腐朽變壞呢?王答:世尊,我這個肉身,終歸會變壞毀滅的。
佛說:大王,你身還未曾變滅,怎能知道將來必定會變壞滅亡呢?王答:世尊,我這個無常而隨時變壞的身體,現在雖然還沒有變壞,但是當我仔細觀察,現前的情形,是念念變遷,前念滅,後念生,如波浪一樣,一波起,一波滅,時時刻刻都在變遷謝落。因此我堅決地相信,這無常變壞之身,一定會終歸滅亡的。
佛又對大王說:你看到變化,遷移不停,就領悟到身體一定會滅亡。但在變遷的過程中,你能知道一個不生滅的自性存在嗎?王答:我實在不知道。佛說:你既然不知道,我現在就指示你,這個不生滅的自性。
佛再問:你二十歲時,身體衰於十歲;乃至現在,隨著年月的變遷,更加衰壞。但當你三歲的時候,看見恆河,到十三歲的時候,再看見恆河,它的水又怎樣呢?王答:那河水還同我三歲的時候一樣,直到現在,亦沒有變樣。
佛再問:你現在自悲衰老,發白面皺。但是你觀看河水的見性,和童年時觀看河水的見性,是否有童耄呢?是否有變動衰老呢?王答:世尊,一點都無變異。
佛說:你的身體面貌,雖然衰皺,但這個能見的見精自性,並未曾衰皺。所以知道,能變皺者才是變,見性不變,就不會皺。會變壞當然有生滅,那個不變壞的,自然無生滅。原無生滅的見性,云何會在你身中,受你能變之身一同生死呢?因此應該知道,能變之身雖壞,真性是常存的。為何要引彼諸外道,都說此身,死後完全滅亡呢?
王聽見佛所說,才相信此身死後不致斷滅,只是舍這個生,而再趣別個生。這樣他斷滅的疑心終於被解除了。
4.科學的局限與啟發
不幸的是,我們沒有生在佛陀那個年代,或者確切地說,往昔我們沒有依照佛陀的教導而覺悟,所以在如今這個紛繁複雜、五光十色的時代里,不得不再度思考我們的見地這個最基本的問題。毫無疑問,我們大多數人在所謂科學的熏陶下成長,並切身體驗到科學帶來的種種便利。很大一部分人以此覺得這個時代比古代優越多了,現代人通常會有這種相對於古人的傲慢。或者更近一點說,當我拿着iPad在機場登機時,肯定不願意回到我的父輩那個在布滿石頭的小路上騎自行車顛簸的年代。
但與此相反,也讓我們不得不面對的是,現代人的生活就像上緊的發條一樣,已經失去了「採菊東籬下,悠然見南山」的悠閑,現代人的焦慮和壓抑是古人無法想象的。這就是一個很現實的問題:科學到底會把我們帶到哪裡?
本文試圖分析,科學發展到今天所面臨的種種局限,以及對於如何建立世界觀的一些啟發。以下總體的分析思路,是以作者有限的知識為出發點,但其中提到的任何學術觀點,都為科學界認可且有據可查。
4.1科學的見地或出發點
1972年,諾貝爾物理學獎得主安德森(P.W. Anderson)結合另一位著名物理學家威斯科夫(V.F. Weisskopf)的觀點,在《科學》雜誌上發表了一篇文章 (More Is Different, Science, 177, 4047),來闡述科學研究的基本出發點與實際的偏離。文中首先給出威斯科夫的觀點:現代科學發展可明顯分為兩個趨勢:深度研究和廣度研究。
其中深度研究在於探索基礎原理,比如核物理;而廣度研究則是把已有的基礎理論迅速應用於新的領域去解釋未知現象或發展新應用,比如固態物理、等離子物理,乃至生物學,它們的理論基礎源於核物理。
科學家或國家政府,往往在廣度研究上比深度研究投入更多精力。安德森接著說,在人們的想象中似乎有這樣的科學架構:從簡單系統得到的理論知識可以應用於複雜系統。
比如對基礎粒子的了知可以應用於多粒子系統,而多粒子系統的知識可應用於普通物理,再從普通物理到化學,從化學到分子生物學、細胞學,甚至最後推到心理學和社會學。這個過程在學術上叫歸約化。
安德森根據自己的經驗說,對基礎粒子物理研究得越多,就越發現我們從中得到的理論,與其他科學或者社會學相關甚少,根本不能解決實際面臨的問題。對於科學研究,當一個系統尺度變大後,它將又是一個全新的系統,有待於重新認識。馬克思曾說,事物的發展是從量變到質變,這個過程用數學公式,很難跟蹤或統一描述。
然而在過去一個世紀,科學確實建立了這種基本架構,試圖用人類有限的基於簡單系統的知識去研究複雜的自然和社會,甚至深廣無邊的宇宙。比如牛頓經典物理學、量子力學作為基礎理論,代表了物理史上兩個輝煌的時代,它們都試圖用數學公式來描述地球和宇宙的基本法則,而且也確實使現代文明大大邁進。但至今讓人爭論不休的是:這些數學公式里並沒有表達時間的不可逆性,也就是說,只要某種條件成立,經典和量子物理都允許時間回到過去,融化的雪人可以復原。這樣的時間機器真的存在么?這仍然是現代科學要回答的問題。
威斯科夫還說過一句話,人類的存在基於兩點:慈悲和知識。沒有知識的慈悲是無用的,而沒有慈悲的知識是非人道的。作者認為它恰如其分地表達了現代科學的迷茫。(Human existence is based upon two pillars: Compassion and knowledge. Compassion without knowledge is ineffective; knowledge without compassion is inhuman.)
4.2基礎理論的缺失
4.2.1對稱破碎
對稱破碎描述這樣一種現象:當一個穩態系統接近極限點時,一個微小的,或者無限小的擾動會決定這個系統以後新的狀態。理論上這個系統可產生的結果不唯一,它們具有對稱性,但擾動只會促使一個結果出現,而這個結果是隨機出現的,理論無法預測。
用日常生活來解釋,在一個尖尖的山頂上放一個球,這時球具備對稱性,但是它不穩定,突然一陣微風或者一聲尖叫,球會掉落山底,於是對稱性就被打碎了,因為它掉落的方向是單一的,隨機不可預測。這個觀察看上去很無聊,然而對稱破碎在微觀世界裡很重要。因為量子力學遵循對稱性,它給出量子化的能級和能級的疊加態,以及這些疊加態發生的概率,並確保可觀測值的穩定性。
對稱性破碎意味着某種程度上量子理論的失效。上述山頂的例子恰恰是用來解釋某些粒子現象的,此山在數學上叫墨西哥帽勢能(the Mexican hat potential)
1957年李政道和楊振寧因發現在弱交互作用下對稱破碎(宇稱不守恆,parity,左右對稱),並推測其為普遍性的基礎科學原理,而獲得諾貝爾獎。2008年諾貝爾物理學獎頒給了兩位日本科學家和一位日裔美國籍科學家,因為他們發現了分別在強和弱的交互作用下對稱性破碎的機理。這也恰恰說明目前科學仍在與對稱性這一高深莫測的命題奮鬥。
事實上,從目前人們可以認知事物的角度看,自然界很多奇特景象、美麗的圖案,都可能是在對稱性破碎的狀態下隨機出現的。甚至把一杯水燒開,或者凝結成冰,這個相變的過程也離不開對稱性破碎。
如前所述,科學家試圖從簡單到複雜來研究這個世界,在對稱性破碎這一事實前,這個見地失敗了。我們或者承認這個世界有隨機產生的可能,或者承認科學的缺失。當然科學家仍然在不辭辛苦地尋找出路。
對稱性破碎不只限於微觀世界,它在宏觀世界也被廣泛地研究。比如針對經濟漲落或發展,有人推測為什麼看上去宏觀指標都相似的兩個區域,最終也會發展成一個富有、一個落後。人們可以從各方面找原因,勤勞或懶惰,是否具備企業精神、地理因素、氣候等等。但對稱性破碎要傳達的一個核心概念是,一個看似均一平等的狀態,會因為看上去不相關因素的微小變化,而出現顯著差異。從這點來說,很多經濟學家建立數學模型的努力,也許是徒勞的。
佛陀早在兩千多年前就教導我們,諸法因緣生,諸法因緣滅。在漫長的輪迴中,因果絲毫不虛,如是因必得如是果。佛陀又告誡我們,即使是阿羅漢或者登地菩薩,想要洞徹種種前因後果,以他們的智慧也是不可能的,更何況凡夫。
佛陀雖然徹底了知世界上任何一個現象的緣起,包括孔雀的羽毛為何有若干顏色,一棵樹上的葉子有多少……但他不會為弟子宣講這些,因為與解脫無關。佛陀只會宣講令眾生從無明黑暗中覺醒的法門,而覺醒意味着顯露我們本有的、無邊的清凈智慧。相反,如果背道而馳,隨逐外境尋找實相,只會困在自己分別念的牢籠里無法出離。
4.2.2混沌,碎形,複雜
這些仍然是遍及很多領域的現代科學名詞,是科學理論發展中的重大障礙,但又與我們日常生活直接相關。近半個世紀以來,與對稱性破碎類似,科學家發現許多自然現象即使可以化為單純的數學公式,但對其行徑卻無法加以預測。
美國數學家(Stephen Smale)發現某些物體的行徑經過某種規則性變化後,隨後的發展並無一定的軌跡可循,呈現失序的狀態。這就是所謂的「混沌」。人們熟知的蝴蝶效應就是一個典型的混沌現象。
混沌理論認為在混沌系統中,初始條件十分微小的變化,經過不斷放大,對其未來狀態會造成極其巨大的影響。這個放大用數學公式描述,其速度通常是自然指數級的(exponential)。簡單來說:混沌是科學不能準確估量的現象,但它存在於最簡單的現象中。
「碎形」一詞於1975年由曼德博(B.B Mandelbrot)提出,可以說是混沌現象在空間尺度的體現。碎形指一個粗糙或零碎的幾何形狀可以分成數個部分,且每一部分都(至少大略)是整體縮小尺寸的形狀,這一相似的性質稱為自相似。
自然界有許多現象屬於碎形,比如雪花、海岸線、山脈,乃至一片樹葉或者土壤的堆積。對於研究基礎粒子的物理學家來說,原子本身就是碎形的體現:原子分成原子核和電子,原子核又分成質子和中子,又分到夸克,它們之間有很大的自相似。一個簡單的數學方程沒辦法完全表達「碎形」,然而它又是如此簡單的自然現象。
曼德博曾於1967年在《科學》雜誌上發表文章,題為《不列顛的海岸線有多長?》,這是科學家研究「碎形」的一個經典代表(Science, 155, 636)
你也許會驚訝,對於複雜這一現象,至今還沒有統一的科學定義,因為這個現象對於科學家而言,遠比混沌、碎形更加複雜。引用麻省理工學院一位理論物理學家(Michel Baranger)的描述如下:複雜系統里有很多不同的部分,它們互相依存;複雜系統有從大到小的不同尺度系統;複雜系統中混沌和非混沌並存同時發生作用;複雜系統的行為有湧現性和自組織性。
生物系統、人體、人類組織、社會、文化都是複雜這一現象的代表。比如人體,可分為頭、四肢和軀體,再分出骨骼、肌肉、內臟、神經,又可分出不同的細胞,最後分到染色體、DNA、基因……任何一個尺度系統都不能用簡單的理論表達。
簡單的行走是一個湧現,因為它牽涉到全身;湧現行為在某種條件下,可改變或產生新的組織結構。事實上,整個自然就是在如此美妙地運作,但科學卻遠遠落在了她的後面。人類建造出來的現代文明大都市,從自然的角度來看是多麼的生硬和冷酷。
4.2.3微積分的缺陷
上述這些現象,雖然簡單而自然,但基本上都顛覆了傳統的科學概念,讓我們認識到科學的理論架構有很大的缺失。這裡試圖從數學角度,來解釋一下上述不足的原因。
無論經典力學或量子力學,它們的基礎都是數學微積分,它們的表達形式在數學上相同,都叫二次偏微分方程。微積分的基礎假設,是所研究的對象必須平滑連續。平面上一條看似很不規則的曲線,只要它是平滑連續的,都可用微分的概念,把它分成無數個小線段,每一個線段,可以用線性方程準確表達。
積分則是通過這些小線段,來求取相對於某條參照線而言這條曲線所覆蓋的面積。這就是微積分在實際應用中的核心思想。相反,如果這條曲線不是平滑連續的,比如有很多不規整跳躍,微積分就失效了。
兩百多年前微積分的建立,給科學家提供了強大有效的工具,來描述這個世界。它給人類社會帶來了不可估量的作用,以至於人們很少去回顧連續平滑這個前提,直到混沌現象逐漸浮出水面,讓科學家無法迴避。
在微積分世界裡,混沌有時被稱作噪聲(noise)而忽略。從另一個角度,混沌、碎形、複雜,都是無法線性化的現象,因為這些系統的本質是非線性。人體、自然界、宇宙,恰恰都是非線性系統。不應該說恰恰,而應當說,科學意欲把複雜系統線性化的想法,比較天真。這個時候我們或許可以引用米蘭·昆德拉的名言:人類一思索,上帝就發笑。因為人們愈思索,真理離他越遠。
也許你有這樣的疑問:兩百多年前的假設,為什麼一直可以把它放在一邊高枕無憂呢?物理學家不是不了解混沌,但從整個時代有限的眼光來看,微積分已經足夠翻天覆地地改變人類生活,新科技層出不窮的應用甚至把人類送到月球。我們的五官已經來不及追蹤時代環境的變遷,因此對於難以歸約化的混沌,或許可以暫時不管。
正如前文所說,人們對廣度研究往往要比深度研究更加重視。當我們對科學產生這樣一種盲目而強大的自信後,它所帶來的環境污染、生態破壞,以及臭氧洞出現,乃至種種現代心理疾病,也就不足為奇了。
4.3熵,熱力學定律,統計力學
對基礎理論科學做一番簡單介紹後,還有必要談一下統計力學(Statistical Mechanics)
理論研究和統計力學,應該說是科學研究的左右手。對於上述複雜系統,基於理論的歸約化公式無能為力時,概率統計就顯得很必要。從微觀世界到宏觀社會,都可以從基本的統計原理展開研究。統計中的一個核心概念就是「熵」,表達系統的混沌狀態,或者說相反於系統已知的信息量。
1865年,德國物理學家克勞修斯提出熵的概念,來描述系統熱量改變相對於溫度的商數。這時「熵」僅限於熱力學的一個狀態函數,而熱力學是一門建立在實驗基礎上,研究熱、功、內能等狀態函數的學科。
比如燒開一杯水需要多少熱量?蒸汽做功的效率有多大?對於封閉系統,熱力學第一定律說能量守恆,第二定律說熱量只會從高溫傳到低溫,也即系統向熵增的方向發展,第三定律說溫度趨近於絕對零度時,熵會趨於零,但這個狀態基本不可能達到。
1877年,玻爾茲曼把熵引入統計力學,用來描述一個微觀體系所有可能出現的狀態數。比如扔一枚硬幣,朝上的只有兩種可能性,正面或背面,所以扔硬幣這個系統的熵值正比於ln(2)(自然對數)
在傳統微觀體系,考慮到每一個粒子在三維空間中的位置和速度,可能出現的狀態數是無限的,由此也有了相空間的定義(phase space, 1901年提出),描述一個高維次(N個粒子,維次至少為N^6)的抽象空間,包含一個給定系統所有可能出現狀態。因此它本質上是個高維概率空間。這個空間上存在概率流,也就是系統某個時間的可能狀態,隨着時間在相空間里的遷流,從狀態甲遷流到狀態乙等。
對熵的重新定義被認為是統計力學的基礎,以此對系統的宏觀狀態展開分析,會發現熱力學與統計力學是一回事。熱是無序的狀態,熱力學在描述系統有序和無序之間的變遷。
明白了熵的統計學內涵,人們更加意識到,熵增原理如同射出去的時間之箭,不可阻擋地統宰着我們這個現實世界,一杯熱茶自然會變涼,人自然會變老,覆水難收,聚際必散,逝者不返。在現實中沒有什麼能超越熵增原理。
熵代表混沌,也即對某個系統的未知程度。從這個角度看,概率、熵、相空間,只是人們對於這個世界的主觀認知。我們只選擇自己可以解讀的規律,然後把自己不能跟蹤的信息丟掉。特別是在數值計算中,給它取了個名詞叫噪音。那麼由此出發,我們對世界認知了多少呢?
4.3.1相空間上的劉維爾定律 (Louiville Theorem)
前面提到人們利用相空間來描述對於給定系統,某個時間下所有可能狀態(概率密度)隨着時間的遷流,劉維爾定律給出了遷流的原則,即概率密度的流動守恆。簡單來說,在初始狀態T0下系統有N個可能性,在相空間上是體積為V的一個集合體。換句話說,對於這個系統,我們僅了知T0時刻它一定存在於這個體積為V的集合內。
隨着時間的推移,N個可能性會向不同的方向遷移,這個過程就像清水中的一滴墨水一樣,不斷擴散,直到均勻布滿整個空間。結果使我們對於這個初始的系統再也無法了知,就好像原來認識的一個人逐漸隱沒在茫茫人海中再也無法尋覓一樣。這就是我們每時每刻所體驗的熵增原理。
因此這個擴散的過程是一個無法追蹤的混沌現象。但同時劉維爾定律又告訴我們,正如同那滴墨水,事實上這個系統並沒有憑空消失或者增加,擴散到整個相空間後它的體積仍然是V,只是表面積無限增大了,超出了我們所能了知的範圍。因此人們會對蝴蝶效應如此驚異,但事實就是如此。
由此想到了因果法則里的業力不空。不要忘記那滴墨水代表的是某個狀態發生的可能性。佛陀說,當下每件事、每個念頭,如果它的力量強大到可以積業,那麼這個業力在久遠的將來是不會空耗的,必然以不同的形式表現出來。
斷見派或者某些禪定有限的宗派看不了前後這麼久遠的事,故否定了因果存在。作者個人的解讀是:把當下造的業納入那滴墨水,或者體積為V的集合體,劉維爾定律便隱射了在相空間中,這個狀態將繼續以不同的形式遷流下去,不會憑空消失。當然劉維爾無法跟蹤每個狀態的遷流軌跡,遍知的佛陀卻可以。
4.3.2隨機行走與細緻平衡 (random walk & detailed balance)
在哲學上有決定論和非決定論。關於決定論,可以引用1814年的拉普拉斯信條(Laplace's demon)來說明:誰若知道某一刻所有的事實並對其分析,則所有控制世界的自然法則都會包含在一條公式中。對於智者來說,沒有事物是含糊的,未來只會像過去般出現在他面前。當然科學發展到今天已經不會再承認這種觀點,但在哲學上它仍然是決定論的一個代表。
叔本華是非決定論的一個代表。他曾說,大家都相信自己先天是完全自由的,甚至涵蓋個人行動。但後天,從經驗上,他會驚訝地發現自己並不自由,而是受制於必需品,而且儘管他有這樣那樣的決心,他終究無法依此改變自己的行為,而這就形成從他生命開始到結束的生活,他必須扮演自己譴責的角色。愛因斯坦說這個觀點影響了他一生,使他更易於接受他人的那些令人煩惱的行為。
在計算機模擬中,人們通常用隨機行走模擬一個粒子在格子空間(lattice space)上的軌跡,或者一條分子鏈在某個環境中的自然形狀。簡單來說可以這樣解釋隨機行走:一個球沿一條直線運動,它只可能向前或向後,如果旁邊有人投硬幣,面朝上時球向前一步,面朝下時後退一步,球下一步的方向和之前的移動完全沒關,即沒有記憶,這就是一個隨機行走的過程,在計算機模擬中發揮着很基礎的作用。
但同時對於一個封閉的物理系統,統計學上還有一條叫做細緻平衡的規律,對於兩個狀態,當狀態A發生時前往狀態B的概率PAB一定等於當B發生時前往A的概率PBAPAB的值和隨機行走時的概率分布有關,即上述例子硬幣正反面出現的概率。
在數學上可以推導隨機行走和細緻平衡是統一的,但光看結論,也許可以引發一些決定非決定論的思考。通常人們當下的每個決定,是結合那個時候自身和環境種種因素而考慮的,如同硬幣給球的啟示。對於久遠的過去,沒有記憶;對於遙遠的未來,也沒有預測。但在無始無終的時間之流中,細緻平衡似乎揭示了一個上下沉浮的相似流轉。當經歷事件A時,與之同行的事件B也必然會在某個時間出現。
4.3.3熵和宇宙的起源
放眼浩瀚宇宙,若它作為一個孤立系統,熵值不斷增大,這個世界是如何起源的?宇宙大爆炸學說於1949年提出後,不斷得到實驗證明,已被科學界接受。
1951年教皇也聲稱,大爆炸理論和天主教的創世概念相符合。依照大爆炸理論推算,宇宙現在的壽命約是137億年。但在熵增原理的前提下,如果宇宙由大爆炸而來,那麼最初必然有個極低的熵值。對於宇宙誕生最早期的那一刻,人們還幾乎一無所知。同時人們還疑惑,既然漫長的時間以來熵值不斷增大,那麼為什麼我們如今觀察到的仍然是一個秩序井然的宇宙?
劍橋大學教授Roger PenroseThe Road to Reality《真實之路》,2004)猜測,這個低熵狀態出現的概率是10-10^122,怎麼可能出現呢?
一種觀點認為,宇宙也許只是由於真空里能量波動而出現的,也就是從一無所有產生。這個概率似乎比大爆炸的概率更高。
還有觀點認為宇宙總體是圍繞平衡狀態波動,熵值維持最大。但平衡狀態中偶爾發生的波動會把系統帶到一個熵值很低的狀態,而人類推測的大爆炸,只是那個巨大波動所引發的瞬間現象。就像無邊的大海,偶爾掀起一個巨大的浪花,大爆炸就在那個時候發生了,然後熵值開始持續增大,有了現在的我們。
一百多億年過去了,這個波動仍然沒有回歸到平衡狀態。其實,宇宙由隨機波動而產生的觀點,類似於19世紀麥克斯韋提出的假設。我們自身,以及我們所觀察到的有序世界,都只不過是混沌的宇宙一次隨機波動的結果。這一命題被稱為麥克斯韋大腦。
當然,研究宇宙起源的科學家還有一個最關鍵的人擇原則:我們觀察到不可能存在宇宙,因為我們人類早已存在於這個世界了(We observe this very unlikely universe because the unlikely conditions are necessary for us to be hereWikipedia)
故而,既然我們存在,那麼概率再小的事件也已然發生了。想象一下宇宙無邊無際,時間也漫漫無盡,這個概率相對於我們基本上為零,但也許相對於宇宙還是可能實現的。似乎愛因斯坦過去也提起過,他說你恰好出生在這個時代而不是新石器時代或者古羅馬時代的概率不需要去關心,因為你已經出生了。
上述觀點,一方面表現了目前科學家對於人類自身存在的迷惑不解;另一方面,假設這些推斷趨近於事實,回顧佛陀所說的人身暇滿難得,如盲龜值軛,也許我們可以用科學家的勇氣,想象一下人身難得的概率。
盲龜所在的海洋大如三千大千世界。一百年浮出水面一次的盲龜,恰好頭伸入漂浮在海上的木軛孔的概率,遠遠比大爆炸低。佛陀是實語者,不會用一個誇張的例子來描述暇滿,但是實際的可能性,遠遠小於我們分別念所能計算的概率,故只好用比喻說明。也正如科學家們所說,概率確實趨近於零,然而人類確實存活在這個星球上了。故而我們既然已經身為人,確實應該思維一下生命的何去何從。
5.結語
本文試圖論述前後世的存在,卻把重點放在了科學所面臨的局限上。因為作者猜測同我一般的大眾,若要認真思索和建立世界觀,也許需要一定的科學來輔助探討,畢竟從小到大,科學與我們的生活息息相關。
當然,依照佛陀的智慧,我們無需探索深廣的宇宙,只觀察當下這個念頭的生滅,就足以洞察萬法。比如宗薩仁波切在巴西宣講入行論時,有人曾問這個世界怎麼運作,人類是如何進化或發展的。仁波切反問了三個問題作為回答:
你看到的杯子和我看到的杯子是一個么?
在你不認識我之前,對你而言我存在么?
客體先於主體產生么?
很可惜,在科學知識的訓練中,思維已經習慣了在外境中尋找二元對立,總有一個很自信的常識,在比較大小、長短、好壞、真假、美醜,等等。
但這完全不是指責或者嘲諷科學家的迷失。他們的勤奮、嚴謹、熱情,以及堅持不懈的投入,具有顛覆精神的大膽猜想,並付諸行動,絕對值得任何人敬仰。在探索真理面前,無論宗教徒或非宗教徒,也許都需要這種勇於面對的大無畏精神吧。
作為結尾,權且再次引用昆德拉的話以自警、共勉。
人類一思索,上帝就發笑,
因為人們愈思索,真理離他越遠。
因為人們從來就跟他想象中的自己不一樣。
思考從來就不是阻礙自己進步的原因,
思考的目的在於找出自身的弱點並實踐改進,
想太多而不做,或是不想而假裝接受,
這才是上帝發笑的原因。
因為這種思考,
叫做自己騙自己。
6.迴向致謝
但願以此文之緣,作者和讀者都能重新審視自己,所持的見地是否與真理相合,並紮根於心田堅不可摧。但願輪迴和因果的真理,滲透在每個人的心念中,成為行為取捨的智慧。但願我們對未來無有恐懼和妄想,一心安住於證悟之道!
祈願所有的眾生都能圓滿證悟佛陀般的智慧,獲得最究竟的解脫。祈願佛法智慧明燈永久住世,遣除眾生的無邊黑暗。





 

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