不知从哪里来的桥

T“存在的问题是所有哲学中最黑暗的问题。”威廉·詹姆斯在思考最基本的谜语时得出结论：事物是如何从无到有的？詹姆斯意识到，这个问题激怒了他，因为它需要解释，同时否认了解释的可能性。“从无到有，没有逻辑桥梁，”他写道。

在科学中，解释是建立在因果基础上的。但是如果没有什么是真的，那么它就缺乏导致的力量。这不仅仅是因为我们找不到原因右翼explanation-it就是解释自己在没有任何事情的情况下失败。

这次失败击中了我们的痛处。我们是叙事的物种。我们最基本的理解来自于故事，而最终的故事，原始的叙述，比英雄的旅程或男孩遇见女孩更基本。然而，这是一个削弱故事概念的故事。这是一种编织着自我毁灭和悖论的叙事。

怎么可能不是呢?它以“无”为主角，这个词的存在本身就是一个悖论。它是一个名词事情，但它什么也不是。从我们想象它或说出它的名字的那一刻起，我们就用意义的污点来破坏它的空虚。人们不禁要问，到底是虚无的问题，还是我们的问题?它是宇宙的还是语言的?存在或心理?这是物理上的悖论还是思想上的悖论?

不管怎样，这里有一件事要记住：解决悖论的方法在于问题，而不是答案。在某个地方一定有一个小故障，一个有缺陷的假设，一个错误的身份。用一个如此简洁的问题，比如“什么东西是如何从无到有的？”没有多少地方可以隐藏。也许这就是为什么我们一次又一次地以新的和改进的伪装回到相同的旧想法，像赋格曲一样演奏科学的轨迹，或是主题的变化。每一关，我们都试图在詹姆斯难以捉摸的桥上铺设另一块垫脚石。

T最古老的石头是这样的:如果你不能从无到有，那就试着让一切变得更像一切。古希腊人认为，空的空间充满了物质——空气，乙醚。亚里士多德认为以太是一种不变的第五元素，它比土、气、火或水更完美、更神圣。真正的虚无与亚里士多德的物理学是不一致的，亚里士多德认为，物体的上升或下降是由它们在事物自然秩序中的合法位置决定的。然而，“虚无”是完全对称的——它从每个角度看都是一样的——使得“上”和“下”这样的绝对空间方向完全没有意义。亚里斯多德认为，以太可以作为一种宇宙指南针，一个最终的参照系，用来测量所有的运动。对于那些厌恶真空的人来说，以太驱除了真空的所有痕迹。

古老的以太存在了数千年，直到19世纪末，詹姆斯·克拉克·麦克斯韦等物理学家对它进行了重新想象，他发现光的行为就像波一样，总是以特定的速度传播。是什么在波动，速度相对于什么?以太是一个方便的答案，它既提供了光波传播的媒介，又像亚里士多德最初设想的那样，提供了一个参照系，在这个参照系下，宇宙中的一切变化都将展开。但是，当阿尔伯特·迈克尔逊和爱德华·莫雷在1887年开始通过“以太风”测量地球的运动时，他们没有找到它。爱因斯坦用他的狭义相对论很快就把以太的棺材钉上了最后一颗钉子。

海森堡的测不准原理是量子蛆的天然来源。

几十年来，我们一直将以太视为一个历史奇点，一个倒退。但它比我们想象的更难杀死。今天，它可以以一种新的形式被瞥见：希格斯场，它渗透到真空中，其激发是现在著名的希格斯玻色子。希格斯场被称为标量场，是唯一的实验验证这意味着它在空间的每一点上只有一个值（不同于描述光的场，光在每一点上都有大小和方向）。这很重要，因为这意味着无论观察者是静止还是加速，场对任何观察者来说都是一样的。

更重要的是，它的量子自旋为零，确保了它从每个角度看都是一样的。自旋是衡量一个粒子在看起来和开始时一样之前需要旋转多少。携带力的粒子(光子、胶子)具有整数的自旋，360度的旋转将使它们保持不变。物质粒子(电子、夸克)有半整数自旋，这意味着你必须旋转它们两次，720度，才能回到它们开始的地方。但希格斯粒子的自旋为零。不管你怎么旋转它，它看起来总是一样的。就像一片空白。对称=隐形。

按照亚里士多德的直觉，物理学家今天认为没有任何东西是对称的终极状态——一种无情的相同，它排除了定义任何“事物”所需要的区别事实上，当物理学家们倒转宇宙电影，追溯历史的时候，他们看到不同的现实碎片重新组合并合并成一个不断增长的对称，一个象征着起源和虚无的对称。

希格斯粒子以赋予基本粒子质量而闻名，但这掩盖了它的真正含义。毕竟，赋予粒子质量是很容易的，把它们的速度降低到光速以下，瞧，质量。困难的部分是在不破坏过程中原始对称性的情况下赋予粒子质量。希格斯场通过在其最低能量状态下呈现非零值来实现这一非凡的壮举。蜷缩在空旷空间的每一个角落里，坐着246千兆电子伏的希格斯粒子，只有我们永远不会注意到，因为它在每一点上都是一样的。只有标量场可以隐藏在明显的视线中，并逃脱惩罚。但是基本粒子会注意到。每当一个粒子的质量打破了宇宙的对称性，希格斯粒子就在那里，假装成一个空的空间，修复破坏。希格斯粒子不断地在阴影中工作，使宇宙的原始对称性完好无损。人们可以理解（如果不能原谅的话）这位记者对“上帝粒子”的宗教化倾向——即使创造了这个被辱骂的词的莱昂·莱德曼最初称它为“该死的粒子”，尽管他的出版商不让它飞。

所有这些都意味着希格斯场比麦克斯韦的以太更接近于零。这是我们最新的用于填补空白的画笔。由于其不寻常的对称性，希格斯玻色子的作用就像什么都不是的隐蔽伪装一样——但它本身并不是什么都不是。它有结构;它进行交互。其246gigaelectronvolts的物理来源仍然未知。有了希格斯玻色子，我们可以接近虚无的边界，但我们无法跨越它。

我f使一无所有变得更像一无所有并没有回答“一无所有是如何产生的”这一问题也许我们应该让原因不那么像一个原因。这也是有历史的。蛆虫在腐烂的肉面前突然出现，这导致了亚里士多德时代的一个普遍信仰：自然产生；生命的气息可以从稀薄的空气中实现。虚无和某物之间的界限与虚无和虚无之间的界限是相同的生命与死亡，精神与物质，上帝与地球。这反过来又承载了整个宗教与信仰的复杂关系，为我们的悖论提供了一个相当全面的答案。我们接受这一理论大约2000年，直到微生物学家路易斯·巴斯德在1864年将其推翻。全身和体外-所有的生命来自生命。在随后的几十年里，我们看到自发生成是另一个历史上的奇怪现象。但是，就像以太一样，今天它又回来了，披着量子涨落的羊皮。

由不确定性造成的量子波动是没有原因的效应，是信号下的噪音，是一种原始的静态，对骨骼来说是随机的。量子力学的规则允许，需要-能量（和，通过E=mc²，mass）以“从无到有”的方式出现。尼希罗创造酒店-至少看起来是这样。

海森堡的测不准原理是量子蛆的天然来源。它说，位置和动量、能量和时间的某些物理特征对被一个基本的不确定性联系在一起，因此我们越精确地指定其中一个，另一个就变得越模糊。它们一起构成了所谓的共轭对，它们一起排除了虚无的存在。家在一个空间位置和动量将大幅波动，以弥补；指定更小、更精确的时间量和能量将在更大范围的不可能值上摇摆。在最短的眨眼时间内，在最短的距离内，整个宇宙都可以沸腾而存在，然后消失。把世界放大到足够近的地方，我们平静、结构化的现实让位于混乱和随机。

只是这些共轭偶本身并不是随机的:它们是观察者不可能同时测量的一对特性。尽管量子涨落是典型的描述方式，但世界上“外面”的东西并不是某些已经存在的、四处摆动的现实。实验一直证明，坐在“外面”的东西根本不是在坐，而是在等待。未出生的。量子涨落不是存在的描述，而是有条件的描述——如果观察者选择做一个特定的测量，它们不是真实的反映，而是可能的反映。就好像是观察者的能力测量决定什么存在本体论概括了认识论。自然的不确定性是观察的不确定性。

当时空是时间时，时空如何在时间中演化?

根本无法为物理系统的所有特征分配确定值，这意味着当观察者进行测量时，结果将是真正随机的。在量子效应占主导地位的小尺度上，因果链遭受致命的扭曲。量子力学的创始人尼尔斯·玻尔说，“这与因果关系的观点是不可调和的。”爱因斯坦有句名言，他犹豫了。“上帝不玩骰子，”他说，波尔回答说，“爱因斯坦，别再告诉上帝该怎么做了。”

但也许是我们首先要为因果关系的存在承担责任。进化训练我们不惜一切代价寻找因果模式。当我们的祖先漫步在非洲大草原上时，从其原因中找出影响的能力标志着生与死之间的界线。她吃了那只带斑点的蘑菇，然后病倒了。老虎在扑来之前蹲了下来。叙事等于生存。自然选择对量子物理学毫无用处。我们是如何看待它的到来的？尽管如此，它在这里。因果关系是一种近似。我们渴望故事的头脑在旋转。

那么，是这样吗？对“为什么存在”这个问题的答案很简单，就是没有“为什么”，存在是一种随机的量子涨落？然后我们可以完全忘记解释，简单地跨越詹姆斯的桥进行量子跳跃。有东西是如何从无到有的?没有理由。不幸的是，这个技巧只能帮到我们这么多。虽然宇宙学家确实相信量子力学定律可以自发地产生一个宇宙，但这个故事只是推卸责任。律法从何而来?记住，我们想要解释一些东西是怎么来的没有什么-而不是什么东西是如何从已经存在的物理定律中产生的。从等式中去除因果关系是不够的。悖论。

T这是什么。然后，发生了一些事情。

这个故事的主角是时间，变化的使者。解决我们悖论的关键是否定时间本身吗?如果时间就像爱因斯坦说的那样，只是一个顽固的持续的幻觉，那么我们可以立刻放弃，不仅是自然法则产生的因果关系，还有这些法则从何而来的问题。它们不是来自任何地方，因为没有进化。叙述溶解。没有故事。没有桥。

永恒宇宙的概念——或由永恒回归推动的循环宇宙——出现在我们最早的神话和故事中，从班图神话到澳大利亚土著的“梦想时间”，再到阿纳克西曼德的宇宙论，再到印度教的往世书。人们可以看到它的吸引力。永恒躲避虚无。

到了现代，这一古老的思想又以稳态理论的形式回归，由詹姆斯·吉恩斯爵士在20世纪20年代提出，弗雷德·霍伊尔等人在40年代末加以完善和推广。他们说，宇宙在膨胀，但新的物质不断地出现以填补空白，因此，在网络上，宇宙根本不会改变。那个理论被证明是错误的。它被大爆炸理论所取代，永恒的时间缩短到了138亿年。

但在20世纪60年代，永恒的宇宙以一种奇怪的新形式重新出现，特别是在一个类似于这样的方程式中：H(x) |Ψ> = 0。物理学家约翰·阿惠勒和布莱斯德维特写的方程现在被称为Wheeler-DeWitt方程,虽然德威特更喜欢叫它“这该死的方程”(该死的粒子没有关系)——他们试图把量子力学的奇怪的法律应用到宇宙作为一个整体,正如爱因斯坦的广义相对论所描述的那样。右边值得注意的是，0。系统的总能量是零。没有时间进化。没有什么可以发生。最终的问题是，爱因斯坦的宇宙是一个四维时空，是空间和时间的结合。与此同时，量子力学需要物理系统的波函数来演化在时间。但时空如何演变在什么时候是时间？这是一个令人恼火的两难境地——量子力学所描述的宇宙不可避免地被冻结。惠勒-德维特方程是稳态宇宙学的倒转。与一个一直存在的宇宙不同，我们发现自己拥有一个永远不会存在的宇宙。

观察者将现实一分为二。

惠勒-德威特方程本身优雅地解决了我们的问题。事情是怎么从无到有的？没有。当然，这是一个复杂的解，我们在这里。

这正是问题的关键。在量子力学中，在观察者(无论是人类还是其他粒子)进行测量之前，什么都不会发生。但是当我们把整个宇宙看作一个整体时，就没有观察者了。没有人能站在宇宙之外。宇宙作为一个整体是停留在永恒的瞬间。但在这里，事情看起来不一样。

在内部，观察者无法衡量整个宇宙，必然会将现实分为两个观察者和被观察者——观察者无法衡量自己这一简单而深刻的事实。正如物理学家拉斐尔·布索(Raphael Bousso)所写的那样，“显然，仪器必须至少拥有与它试图建立量子态的系统同样多的自由度。”科学哲学家托马斯·布鲁尔(Thomas Breuer)用Gödelian论证强调了这一点:“没有观察者能够获得或储存足够的信息来区分包含他的系统的所有状态。”

作为旁观者，我们永远注定只能看到更大谜团的一小部分，而我们只是其中的一部分。事实证明，这可能是我们的可取之处。当宇宙一分为二时，等式右边的零就有了一个新值。事物是变化的。物理学发生了。时间开始流动。你甚至可以说宇宙诞生了。

如果这听起来像逆向因果关系(未来导致过去的事件)——是的。量子理论需要这种奇怪的时间箭头的反转。惠勒在他著名的延迟选择实验中强调了这一事实，他最初提出的是一个思想实验，但后来在实验室中成功地证明了这一点。在延迟选择中，观测者现在的测量结果决定了粒子过去的行为——过去可以追溯到数百万年，甚至138亿年。这条因果链在自己身上转动，它的末端连接到它的起点:詹姆斯的桥是一个循环。

有没有可能某样东西从里面看不出来?如果是这样的话，我们对虚无的不适可能已经暗示了一些深刻的东西:是我们的人性对虚无的概念望而却步，但也可能是我们有限的人类视角最终解决了这个悖论。

阿曼达·格夫特(Amanda Gefter)是一位物理学作家，著有《闯入爱因斯坦的草坪:父亲，女儿，虚无的意义和一切的开始。她住在马萨诸塞州的剑桥。

本·A·普鲁奇尼/盖蒂图片为佩斯伦敦拍摄

本文最初发表于2014年8月的《虚无》杂志。