物质与辐射并没有看上去那么不同——它们无非是量子场的两种不同的经典极限

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物质与辐射并没有看上去那么不同——它们无非是量子场的两种不同的经典极限


打破物理学家二分法的方式似乎有很多。因为一致总是一致的，而不一致会有各种各样的不一致。敏锐的读者会发现，我在上面讨论二分法之强化的历史，无非是还原论的发迹史。所以，这种二分法的确立与破除，同还原论与层展论（emergence）的对立有密切的关系。简言之，层展论对不同尺度下物理规律的独立性的强调，自然是对规律一致性之信仰的反动。特别地，在层展论的图景中，物理规律自身随着尺度会发生演化。当然，如果这种演化本身完全可控（比如通过重整化群方程），则二分法依然有效：因为我们所做的无非是将一些以前认为是规律的东西挪到了二分法的另一端[1]。然而，层展论所强调的正是不同尺度规律的独立性。
关于还原和层展，我以前的日志曾有一些涉及，此处不拟多论。在本文最后一部分，作为“撬动”二分法的另一个例子，让我们将目光重新转向天空[2]。
根据现代宇宙学，宇宙正经历膨胀的过程，在此膨胀的作用下，远处的星系正远离我们而去。初次接触这个事实时，我们很可能会认为这体现了地球的独特之处：一切星系在均匀地远离我们，是否意味着我们居于宇宙的中心？这是否回到了古希腊式的世界图景：地球居于宇宙中一个特殊的位置？
事实上，哥白尼已经为我们回答了一个类似的问题：“一切恒星都围绕地球旋转，是否意味着地球居于宇宙的中心。”哥白尼用他的模型展示了，考虑进地球的自转，恒星的圆周运动可以自然地出现在这样一个宇宙：地球在其中并不占据特殊的地位。与此相仿，物理学家通常用“膨胀的气球”向人们解释，为什么星系的远离并不意味着地球的特殊性。
对这种解释的进一步推广，被物理学家称为“哥白尼原理”。大体上，这原理说，人类在宇宙中并不占据特殊的位置。以上所举二例，正是实现哥白尼原理的典范案例。
不难发现，哥白尼原理的内在气质与物理学家二分法是一致的：如果人类在宇宙中并不特殊，那么在地球上所发现（或发明？）的物理规律，可被用于理解离我们极远的宇宙深处的物理——因为按照哥白尼原理，物理规律在各处应该一致。这就是确立二分法的牢固前提。
但是，将物理学家的二分法应用于宇宙学时，会有新的微妙之处。请回忆，我们刚才提到，二分法之于物理学家的重要性在于，面对大量的样本时，它带来了大量的简化。然而，对于宇宙学，我们只有一个样本，那就是我们置身其中的宇宙。于是，会有诸如此类的问题：如果我们观测到宇宙本身大范围的各向异性，则，它应当被归结为理论自身的各向异性，还是被归结为宇宙的初始条件的各向异性。幸而，对于多数这样的问题，我们可以指望通过实验或者观测回答之。然而，在那些实验和观测所不及的地方，我们的二分法就面临任意性。对于这种任意性，物理学家通常只能求诸个人喜好。好在（或者遗憾的是？），物理学家在面临这种选择时往往是谨慎而保守的。
在结束本文前值得一提的是，向来富有哲学气息的物理学家Lee Smolin曾给出过具体的例子，展示了如何在宇宙学模型中打破这种二分法[3]。