人類能夠理解宇宙嗎——淺談我的分形宇宙觀

根據傳說,希臘語單詞“Eureka”(意為“我發現了”)首先被數學家阿基米德使用,那時他發現了測定錫拉庫斯(Syracuse)國王王冠中金比例的方法。當人類的蹤影現身于茫然世界,向思想外的一切探索時,先哲前賢們發出過多少次“Eureka”的呼喊?證據表明,古希臘人已推斷出地球為球體,并力圖測量其大小;5000多年前的埃及和美索不達米亞就已經產生了化學;蘇美爾數學家知道如何解決包含二次方程的問題;希臘科學家阿基米德發現了杠桿原理和浮力定律。

再讓我們回望科學爆發式增長的歷史長河,從云波譎詭的科學江海中一瞥那些翻騰的巨浪。1543年,波蘭牧師哥白尼(Nicolaus Copernicus,1473——1543)出版了《天體運行論》,獻身掀開天文學新時代的帷幕;英國醫生哈維(William Harvey,1578——1657)提出血液循環理論,書寫自蓋倫以來第一部偉大的生理學著作《心血運動論》;生于愛爾蘭的英國科學家波義耳(Robert Boyle,1627——1691)開啟了化學研究的新時代;1686年,英格蘭數學家和物理學家向英國皇家學會呈現其著作《自然哲學的數學原理》,踏定近代物理學的基礎;1900年,德國物理學家普朗克(Max Planck,1858——1947)打開“量子化”的門閥,滾滾的洪流綿延至今;1905年,愛因斯坦發表四篇重要的科學論文,隨后點火筑起“物質、能量、時空”的熔爐。

上述種種,不過滄海一瞥所見,余下波濤,實難歷數。當人類在文字與思想的傳承中邁過幾千年,盛放的光芒已然點亮了世界。每每念想至此,萬般情緒入懷。

我們還要在這條路上走多久?哪里才是終點?我們能夠找到終點嗎?

人類能夠理解宇宙嗎?

我不得不想,也一想再想。

讓我們先跳脫這些問題,看看“分形”的宇宙。

什么是分形

分形,具有以非整數維形式充填空間的形態特征。通常被定義為“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(至少近似地)是整體縮小后的形狀”,即具有自相似的性質。

1967年,Mandelbrot在美國權威的《科學》雜志上發表了題為《英國的海岸線有多長?統計自相似和分數維度》(How Long Is the Coast of Britain? Statistical Self-Similarity and Fractional Dimension)的著名論文。文章說明海岸線在形貌上是自相似的,也就是局部形態和整體態的相似。在沒有建筑物或其他東西作為參照物時,在空中拍攝的100公里長的海岸線與放大了的10公里長海岸線的兩張照片,看上去會十分相似。1975年,他創立了分形幾何學(Fractal Geometry)。在此基礎上,形成了研究分形性質及其應用的科學,稱為分形理論。

分形幾何是一門以不規則幾何形態為研究對象的幾何學。由于不規則現象在自然界普遍存在,如:連綿的山川、飄浮的云朵、巖石的斷裂口、粒子的布朗運動、樹冠、花菜、大腦皮層,因此分形幾何學又被稱為描述大自然的幾何學。

分形的宇宙

為什么自然界會符合分形呢?這只是一定范圍內的特例么?在這個世界,分形處處存在,因為分形只需要很少的信息量便可以完成大規模的建設,生物運用這種特性,可以讓他們的DNA降低負擔,因而傳承變得簡單,也許曾有很多生長方向,然而自然的規律讓這種迭代趨于某種方向----只選擇最合理的去迭代,因而以最小的信息量就能很好的活下去。而對于宏觀物體為何分形滿足呢?因為在宏觀上,物理定律一直適用,這些物理規律的合理性決定了分形的合理性。人類的社會也是如此,縱觀時間長河,如果我們放大其中每一段,其中的社會現象也應當是相似的,因而古人才說以史為鑒可以知古今。

人類的分形

在進行暢想之前,我們需要拋開是非道德的約束,單純從其可行、可信的角度去深入地假想、創造、分析和理解。在這里,我只談談我所思考的一例:宇宙、人類、癌細胞。

人類在中間位置,因為它既是宇宙的極小,也是癌細胞的極大。

宇宙保羅萬象,人體也一點不差。

宇宙有無數的星系,人體神經元也如恒河沙數。

宇宙被萬物規律支配,人體也難逃自然規則束縛。

俗話說,麻雀雖小,五臟俱全。人體相對于宇宙雖小,細想豈不也是“五臟”俱全?

拋開感官的干預,細細琢磨一番,人體不正是縮小無數的宇宙?宇宙難道不正是放大無數的人體嗎?

再談談人類與癌細胞。為什么我會用癌細胞,而不是細胞?因為如同人類之于動物有了思想,癌細胞之于細胞也多了“自主力”。其余人類與癌細胞形狀、組織結構、信息傳遞等等的一切的分形比較與宇宙之于人類一般都不難想到。

人類能夠理解宇宙嗎

問題的答案全在理解里。而接下來談的,便是我的理解。

當我們目瞪可呆地止步在宇宙大爆炸的圖景前,無緣一瞥璀璨發生前的一縷光華時。另一個選擇是,我們不妨嘗試跳出這個宇宙,俯覽其中萬象。

但是,我們有可能跳出這個宇宙嗎?

我們能否通過追蹤癌細胞的痕跡來探索人類的最終歸宿?

分形的存在給我們提供了這樣的視角。

這時可能就會有人想罵我了,人類怎么可以等同于癌細胞!

但是,你心平氣和地細想一下,就算加上道德的比較,我們人類對這個世界所做的一切與癌細胞想要做的一切本身便沒有什么區別。

當我們在“破壞”世界之時,癌細胞在“破壞”我們。

我們“破壞”世界以求生存,癌細胞何嘗又不是如此?

那我們在探索宇宙呢?是不是癌細胞也在探索人體?!

那么,人類能夠理解宇宙嗎?

你想想,癌細胞是否能夠“理解”人類。

這時可能有人說了,我早就知道你要得出否定的結論;或者說,我不贊同你。

我要回答的是,前者不對,后者我尊重你。

當正常細胞變異成癌細胞,意圖探索人體的秘密時,要么被殺滅,要么人體死去。

都是自然偉力的產物,我們不能容忍癌細胞;宇宙能否容忍我們?

當癌細胞想要掙脫人體的束縛,一看它寓身的偉人時,兩者盡皆死去。

真正的解答在于,人類是否愿意為理解宇宙犧牲一切?

后記

時常置身于一場大夢,夢卻空空如也,然而我仿佛從中看到了我想要追尋的一切。靜謐和空曠的意境將一切人類的煙塵洗去,架構靈性與萬物的橋梁,夢醒時再難尋覓。道路的盡頭一眼難望,然而多少的前輩先我而尋。除了那些科學先賢們的貢獻,在殊途同歸的道路上,劉慈欣在《鏡像時代》寫下對第一推動力的遐想,又在《朝聞道》中預示理解宇宙真理的結局;更有方白羽作品《游戲時代》中,主人公跳出游戲的層層迷霧,在黑洞中的坐悟;更有《星際穿越》、《2001太空漫游》等等無窮的哲思。每個人對于宇宙的理解,本身便是一個宇宙,思想相承,吾道不孤。

參考文獻:

[1] 百度百科:分形理論
[2] 羅斯納. 科學年表[M]. 科學出版社, 2007.
[3] 劉慈欣. 時間移民[M]. 江蘇鳳凰文藝出版社, 2015.
[4] 基普·索恩, 索恩, 茍利軍,等. 星際穿越[M]. 浙江人民出版社, 2015.
[5] 方白羽. 游戲時代[M]. 羊城晚報出版社, 2006.


一篇大概一年前發在科學網的一些想法,如今看來也頗為有意思。

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