人类能够理解宇宙吗——浅谈我的分形宇宙观

根据传说,希腊语单词“Eureka”(意为“我发现了”)首先被数学家阿基米德使用,那时他发现了测定锡拉库斯(Syracuse)国王王冠中金比例的方法。当人类的踪影现身于茫然世界,向思想外的一切探索时,先哲前贤们发出过多少次“Eureka”的呼喊?证据表明,古希腊人已推断出地球为球体,并力图测量其大小;5000多年前的埃及和美索不达米亚就已经产生了化学;苏美尔数学家知道如何解决包含二次方程的问题;希腊科学家阿基米德发现了杠杆原理和浮力定律。

再让我们回望科学爆发式增长的历史长河,从云波谲诡的科学江海中一瞥那些翻腾的巨浪。1543年,波兰牧师哥白尼(Nicolaus Copernicus,1473——1543)出版了《天体运行论》,献身掀开天文学新时代的帷幕;英国医生哈维(William Harvey,1578——1657)提出血液循环理论,书写自盖伦以来第一部伟大的生理学著作《心血运动论》;生于爱尔兰的英国科学家波义耳(Robert Boyle,1627——1691)开启了化学研究的新时代;1686年,英格兰数学家和物理学家向英国皇家学会呈现其著作《自然哲学的数学原理》,踏定近代物理学的基础;1900年,德国物理学家普朗克(Max Planck,1858——1947)打开“量子化”的门阀,滚滚的洪流绵延至今;1905年,爱因斯坦发表四篇重要的科学论文,随后点火筑起“物质、能量、时空”的熔炉。

上述种种,不过沧海一瞥所见,余下波涛,实难历数。当人类在文字与思想的传承中迈过几千年,盛放的光芒已然点亮了世界。每每念想至此,万般情绪入怀。

我们还要在这条路上走多久?哪里才是终点?我们能够找到终点吗?

人类能够理解宇宙吗?

我不得不想,也一想再想。

让我们先跳脱这些问题,看看“分形”的宇宙。

什么是分形

分形,具有以非整数维形式充填空间的形态特征。通常被定义为“一个粗糙或零碎的几何形状,可以分成数个部分,且每一部分都(至少近似地)是整体缩小后的形状”,即具有自相似的性质。

1967年,Mandelbrot在美国权威的《科学》杂志上发表了题为《英国的海岸线有多长?统计自相似和分数维度》(How Long Is the Coast of Britain? Statistical Self-Similarity and Fractional Dimension)的著名论文。文章说明海岸线在形貌上是自相似的,也就是局部形态和整体态的相似。在没有建筑物或其他东西作为参照物时,在空中拍摄的100公里长的海岸线与放大了的10公里长海岸线的两张照片,看上去会十分相似。1975年,他创立了分形几何学(Fractal Geometry)。在此基础上,形成了研究分形性质及其应用的科学,称为分形理论。

分形几何是一门以不规则几何形态为研究对象的几何学。由于不规则现象在自然界普遍存在,如:连绵的山川、飘浮的云朵、岩石的断裂口、粒子的布朗运动、树冠、花菜、大脑皮层,因此分形几何学又被称为描述大自然的几何学。

分形的宇宙

为什么自然界会符合分形呢?这只是一定范围内的特例么?在这个世界,分形处处存在,因为分形只需要很少的信息量便可以完成大规模的建设,生物运用这种特性,可以让他们的DNA降低负担,因而传承变得简单,也许曾有很多生长方向,然而自然的规律让这种迭代趋于某种方向----只选择最合理的去迭代,因而以最小的信息量就能很好的活下去。而对于宏观物体为何分形满足呢?因为在宏观上,物理定律一直适用,这些物理规律的合理性决定了分形的合理性。人类的社会也是如此,纵观时间长河,如果我们放大其中每一段,其中的社会现象也应当是相似的,因而古人才说以史为鉴可以知古今。

人类的分形

在进行畅想之前,我们需要抛开是非道德的约束,单纯从其可行、可信的角度去深入地假想、创造、分析和理解。在这里,我只谈谈我所思考的一例:宇宙、人类、癌细胞。

人类在中间位置,因为它既是宇宙的极小,也是癌细胞的极大。

宇宙保罗万象,人体也一点不差。

宇宙有无数的星系,人体神经元也如恒河沙数。

宇宙被万物规律支配,人体也难逃自然规则束缚。

俗话说,麻雀虽小,五脏俱全。人体相对于宇宙虽小,细想岂不也是“五脏”俱全?

抛开感官的干预,细细琢磨一番,人体不正是缩小无数的宇宙?宇宙难道不正是放大无数的人体吗?

再谈谈人类与癌细胞。为什么我会用癌细胞,而不是细胞?因为如同人类之于动物有了思想,癌细胞之于细胞也多了“自主力”。其余人类与癌细胞形状、组织结构、信息传递等等的一切的分形比较与宇宙之于人类一般都不难想到。

人类能够理解宇宙吗

问题的答案全在理解里。而接下来谈的,便是我的理解。

当我们目瞪可呆地止步在宇宙大爆炸的图景前,无缘一瞥璀璨发生前的一缕光华时。另一个选择是,我们不妨尝试跳出这个宇宙,俯览其中万象。

但是,我们有可能跳出这个宇宙吗?

我们能否通过追踪癌细胞的痕迹来探索人类的最终归宿?

分形的存在给我们提供了这样的视角。

这时可能就会有人想骂我了,人类怎么可以等同于癌细胞!

但是,你心平气和地细想一下,就算加上道德的比较,我们人类对这个世界所做的一切与癌细胞想要做的一切本身便没有什么区别。

当我们在“破坏”世界之时,癌细胞在“破坏”我们。

我们“破坏”世界以求生存,癌细胞何尝又不是如此?

那我们在探索宇宙呢?是不是癌细胞也在探索人体?!

那么,人类能够理解宇宙吗?

你想想,癌细胞是否能够“理解”人类。

这时可能有人说了,我早就知道你要得出否定的结论;或者说,我不赞同你。

我要回答的是,前者不对,后者我尊重你。

当正常细胞变异成癌细胞,意图探索人体的秘密时,要么被杀灭,要么人体死去。

都是自然伟力的产物,我们不能容忍癌细胞;宇宙能否容忍我们?

当癌细胞想要挣脱人体的束缚,一看它寓身的伟人时,两者尽皆死去。

真正的解答在于,人类是否愿意为理解宇宙牺牲一切?

后记

时常置身于一场大梦,梦却空空如也,然而我仿佛从中看到了我想要追寻的一切。静谧和空旷的意境将一切人类的烟尘洗去,架构灵性与万物的桥梁,梦醒时再难寻觅。道路的尽头一眼难望,然而多少的前辈先我而寻。除了那些科学先贤们的贡献,在殊途同归的道路上,刘慈欣在《镜像时代》写下对第一推动力的遐想,又在《朝闻道》中预示理解宇宙真理的结局;更有方白羽作品《游戏时代》中,主人公跳出游戏的层层迷雾,在黑洞中的坐悟;更有《星际穿越》、《2001太空漫游》等等无穷的哲思。每个人对于宇宙的理解,本身便是一个宇宙,思想相承,吾道不孤。

参考文献:

[1] 百度百科:分形理论
[2] 罗斯纳. 科学年表[M]. 科学出版社, 2007.
[3] 刘慈欣. 时间移民[M]. 江苏凤凰文艺出版社, 2015.
[4] 基普·索恩, 索恩, 苟利军,等. 星际穿越[M]. 浙江人民出版社, 2015.
[5] 方白羽. 游戏时代[M]. 羊城晚报出版社, 2006.


一篇大概一年前发在科学网的一些想法,如今看来也颇为有意思。

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