>>> 2006年第11期
狂野之梦中的焰火
作者：田 松
前几年有一部《科学的终结》曾经轰动一时，作者霍根在书中记叙了惠勒的下楼法。惠勒送他下楼，步伐很快，在楼梯拐弯处，惠勒突然一跃而起，抓住扶手，身体腾空，利用惯性和离心力在空中完成了转弯，等身体落下时，继续下楼。这种对物理规律的特殊应用让霍根叹为观止，因为惠勒当时已经七十多岁了。
与其同时代的物理学家相比，约翰·阿奇博尔德·惠勒(John ArchibaldWheeler，1911～)的名气远远不如他的博士后合作导师玻尔，他的同事爱因斯坦，也远远不如他的学生物理顽童费曼。在“懂与不懂，读了就有收获”的霍金流行了几年之后，很多人都知道了黑洞这种奇怪的天体，但是很少有人知道，“黑洞”这个名字是惠勒给起的。
惠勒虽然没有得到中国人看重的诺贝尔奖，但是他无疑是美国最重要的物理学家之一。作为物理学家，惠勒最重要的工作是与玻尔合作，在1942年共同揭示了核裂变机制。并参加了研制原子弹的曼哈顿工程。他还是美国第一个氢弹装置的主要设计者之一。
而在我看来，惠勒对后人深远影响的是他作为物理学思想家或者哲人科学家的工作。惠勒终生关注终极问题，他说：“我无法阻止自己去琢磨存在(exis—tence)之谜。从我们称之为科学之根本的计算和实验，到这个最宏大的哲学问题，其间连接着一个不问断的链条。在这个链条上不会存在这样一个特殊的点，一个真正有好奇心的物理学家会说：‘我就到这儿了，不再往前走了。’”(JohnA．Wheeler and Kenneth Ford，1998，Geons，Black Holes and Quantum Foam，New York：W．W．Norton&Company．p．263)
董光璧先生提出了“后哥本哈根时代”的概念，用以指代玻尔逝世之后的物理学。而惠勒则是承前启后的人物。一方面，惠勒继承了量子力学哥本哈根学派的思想，并把哥本哈根学派的思想推到了极致，如其延迟选择实验、参与的宇宙等；另一方面，他又超越哥本哈根学派，如其万物源于比特、理论的变易性等思想，并提出了未来物理学的某种可能性。——当然，惠勒是否真能算得上承前启后，需要等未来的大事件发生之后才能回溯。
总体来看，当前物理学正处于一个相对平稳的时期，用惠勒本人的话说：“新 的发现，有；但是新的定律，没有。”而且已经没有了四五十年了。虽然有超弦理论、 膜理论等新鲜事物不断涌现，但与上个世纪此时的波诡云谲相比，只能以平庸无 奇来形容。若以库恩的科学革命说来衡量，现在的物理学无疑处于常规时期，或日 下一场科学革命的前夜。所以此时从事物理学哲学，一方面不妨静观其变，另一方面，对于惠勒这样的承前启后的人物进行总结和研究，也算是未雨绸缪吧。
二
惠勒一生经历丰富，在很多方面表现了他的智慧。他有很多黑洞之类的精彩 命名，也常有惊人之语。“大学里为什么要有学生?”惠勒说，“那是因为老师有不 懂的东西，需要学生来帮助解答。”1970年代初期，惠勒的学生贝肯斯坦 (Bekenstein)提出，黑洞的视界面积正比于黑洞的熵，这个思想与当时的霍金等 人“黑洞无毛”的观点相悖，几乎所有的黑洞物理学家都站在霍金一边，只有惠勒 支持贝肯斯坦，他说：“这个想法足够疯狂了，所以它很有可能是对的。”而贝肯 斯坦的确对了。
作为哲人科学家，惠勒的思想包含着丰富的内容，这里我简单地分成三个方 面，结合刚刚问世的惠勒文集《宇宙逍遥》中文版，做一个粗略的介绍：一、对实在论的冲击；二、方法论；三、对未来物理学方向的思考。
一、对实在论的冲击
毫无疑问，惠勒是一位非实在论者，他对实在论提出的几个反驳极具震撼力。国内学者所关注的主要在这个方面，这也是我本人在博士学位论文集中讨论的问题。同样，这方面内容在《宇宙逍遥》占有大量篇幅，分布在几个部分之中。这里做一个简要的综述。
惠勒最有代表性的思想是1979年在纪念爱因斯坦100周年诞辰学术研讨会上提出的延迟选择实验，这在该书《延迟选择实验与爱因斯坦——玻尔对话》、《超越黑洞》等文章中都有深入的描述，不赘。这个实验给出了一个颠覆我们通常时间次序的结论：“我们此时此刻做出的决定，对于我们有足够理由说它对已经发生了的事件产生了不可逃避的影响。”此时的决定，影响了，甚至决定了光子的过去。最绝的是，这个思想实验不但具有可操作性，而且可以在宇宙尺度上操作。藉此，惠勒反复强调：“没有一个基本量子现象是一个现象，直到它是一个被记录(观察)的现象”。“并没有一个过去预先存在着，除非它被现在所记录。”于是，惠勒把哥本哈根学派的整体论从空间拓展到了时间。
惠勒反对说有一个外在于我们的客观实在存在“在哪儿”。作为物理学家，惠勒喜欢使用图示、模型和故事来说明他的观点。《宇宙逍遥》第41页图是他给出的四种对于实在的理解方式，其中的R图示是他经常使用的，他指出：“实在是由一些观察的铁柱及其间的理论和想象构成的。”然而，他又指出，先定义术语，再繁衍理论，这是不可能的；先有实在，再有观察者的观察，也是不可能的。因为理论、概念、定律和测量方法是不可分离、同时呈现的(第14页。该书页码，下同)。因而，即使观察的铁柱本身，也是与理论相关的。这样一来，我们所看到的实在图景，几乎完全是我们的建构。如果用六祖惠能的手指与月亮的比喻，在惠勒这里，则手指就是月亮，月亮就是手指。
惠勒强调观察的意义，我们观察到什么，(部分地)取决于我们用什么方式提问。惠勒反复用20问游戏的惊奇版(第333页)说明这个问题：并没有一个词预先存在着，这个词是由一系列“是否问题”由提问者和回答者共同创造出来的。惠勒由此类比，我们所见到的世界，也是由于观察而成为存在的。进一步，惠勒提出了参与的宇宙(participatory universe)这个概念。指出宇宙是一个自激回路(第293页图6)。现在的观察，参与了乃至创造了宇宙之诞生。于是有“万物源于比特”(有生于微)的理念。纯粹客观的观察是不可能的。观察者必然成为参与者(第286页图4)。而实在，正是来自于古往今来的无数观察一参与行为。这些思想在该书《创世与观察》和《万物源于比特》有比较完整的表述。
在物理实体的意义上，惠勒也消解了实在的“实在性”。既然实在与理论是一体的，因而把理论推到极端，也就是实在的极端。在物理概念不能使用的地方，我们也会看到实在本身的裂痕。惠勒用了大量的类比来表述这种观念。比如布匹粗看起来是光滑连续的，但是到了边缘，会看到不连续的纤维(第328页)。我们通常以为时间和空间是连续光滑的，而在其边缘处，则是破碎的。惠勒找到了这样几个实在的边缘。
普朗克长度和普朗克时间。在深入到普朗克长度和时间的尺度之后，空时变成了量子泡沫。惠勒喻之以泡沫地毯，远看光滑连续，美轮美奂，近看则是一个个不断湮灭不断生成的泡沫。在这个尺度下，左右前后这样的概念都失去了意