有句話叫做“人死不能復生”,這是一句殘酷的現實。
但在物理學家的眼裡,世界是另一個模樣。比如在物理學家龐加萊的眼裡,世界沒有絕對的生與死,只有粒子變成了無序最後又迴歸有序,聽不懂沒關係,就是人死了還能活過來,只不過不是立刻,而是要經過很長很長的時間。到底要多長?也就10^(10^(10^(10^2.08)))年的時間。
這數字一看人眼就發黑,這時間人類可能都滅絕了,還復活呢!不要覺得不可思議,也許這個看似荒誕的龐加萊迴歸,會在未來得到運用,使“人類死而復生”這一“幻想”成真也說不定。
無序的宇宙
如果問,我們的宇宙是有序的,還是無序的,大部分人可能會回答有序的。他們以我們的太陽系為例子,八大行星都待在自己的軌道上,圍繞太陽旋轉。就連大家認為最不聽話的小行星,也被安排得明明白白,聚集在火星與木星之間的小行星帶裡。以此類推,我們的太陽也在圍繞銀河系中心旋轉,而銀河系又在宇宙中圍繞另一個未知的天體運轉。
可如果告訴你我們的宇宙其實是無序的,會不會覺得整個人生受到了震撼?其實這也很好理解,如果學過化學物理就會明白,熱力學第二定律就解釋過,事物都自發地朝著熵增的方向發展,熵增就是物質從有序變為無序。我們穩定的太陽系也好、銀河系也好,有序是暫時的,整個宇宙中還存在著一股力量,在延緩這個無序的發生。
大約140億年前,一個點發生了大爆炸,產生了宇宙,爆炸產生的能量使整個宇宙開始膨脹,直到現在膨脹依舊在進行。天文學家們預計,當這股能量耗盡,宇宙就會停止膨脹,現在看到的所有一切天體,都會脫離現在原有的位置和運動,成為宇宙中無序的一員。然而,宇宙沒有永恆,宇宙又會在某個時刻,重新迴歸有序的狀態,開始一個輪迴。
這個就是龐加萊迴歸,而一切的源頭來自於麥克斯韋“作妖”。
宇宙輪迴設想繪圖
麥克斯韋妖
一提起麥克斯韋大家會想起他的電磁學理論,事實上,麥克斯韋是一位全面的物理學家,精通電、磁、熱等多個領域。在熱力學方面,麥克斯韋主要研究的是氣體分子的運動。他根據分子在運動時出現某一速度的機率推匯出了麥克斯韋分散式。而他在熱力學第二定律中更是提出了一個問題,困惑了後來的物理學家許久。
麥克斯韋架設了一個系統,裡面有兩個空間,一邊裝著熱空氣,另一邊裝著冷空氣。它們中間被隔絕,僅留下一個很小的孔,只允許一個分子透過。
按照熱力學第二定律,熱空氣分子無時無刻不再運動,它是無序的,熵值更大;相反,冷空氣分子的熵值更小。這個時候開啟中間的小孔,熱空氣分子會竄到冷空氣分子那邊去,直到兩個空間的熵值維持一致,所有分子歸於平靜。
麥克斯韋提出,如果有一個妖怪,它可以觀察這個體系,熱空氣分子一旦要竄過去,它就關閉那個小孔,這樣,熱空氣永遠在那個空間,而冷空氣也一直待在原來的地方,其後果就是,熱空氣那邊越來越熱,冷空氣那邊越來越冷,這明顯不符合熱力學定律。
麥克斯韋妖
這就是被後人稱為“麥克斯韋妖”的假設,大家討論了幾十年,直到有人提出,此“妖”它監視了整個系統的運動,然後在適當的時機關小孔,這本身也是一種能量。相當於要在往這個系統裡注入能量,保持它的原本狀態,這其實符合熱力學定律。事情到這裡,似乎就應該劃上句號了,然而此“妖”帶來的後遺症才剛剛開始。
龐加萊迴歸
當大部分的物理學家試圖破解“麥克斯韋妖”的時候,龐加萊選擇支援麥克斯韋,並在他原有的基礎上提出了“龐加萊迴歸”。
龐加萊(左)和麥克斯韋(右)
龐加萊是法國的數學家與物理學家,他認為,原子的運動是無序的,宇宙中有大約10∧80 個原子,它們的運動軌跡是不可能完全確定的,但是根據麥克斯韋分散式可以推斷出它們出現在某一個區域的機率,如果有足夠多的原子,就能透過疊加這個機率大致還原出它們無序時期的運動軌跡。
這個時候會發現,當機率無限逼近於1的情況下,原子會回到自己原先的位置,這樣看下來,一切就回到了之前的狀態。
所以他認為,宇宙最後趨於無序,但是很快又會回到有序的狀態,因為有足夠多的原子,它迴歸的機率是1。以此類推,這個迴歸可以放在任何事物上,比如我們人類本身。
人是由細胞構成的,細胞是大分子蛋白質們組成的,而分子又是原子構成,因此人類也是多原子集合體。我們的死亡就是體內的原子走向無序的過程,人吃東西就是在往自己這個體系裡面充能,維持自身原子的有序。
人體的幹細胞
這個過程本身是違背熱力學第二定律的,人不可能永遠用這樣的辦法維持,所以人的壽命沒有永遠,終將走向無序,也就是死亡。
但是,人死了,人身體裡的原子不會死亡,它們會出現在地球上的任何一個地方,用龐加萊迴歸進行推導,那麼人身體裡的原子會在10^(10^(10^(10^2.08)))年後,回到它們原來的地方,也就會原來那個人類的身體。
人體細胞的分裂
這就意味著它們會重新組成一個人類,原來那個人就復活了。可是有一個問題,人復活了,他的記憶會復活嗎?他還是原來那個個體嗎?龐加萊不是醫學家,他無法解釋記憶是否算作原子。那個人復活的僅僅是生命而已,無法確定他是否保留思想和記憶。
如果再擴大了看,整個宇宙中的一切都有可能出現這樣的輪迴,包括宇宙自己,誰能肯定140億年前的爆炸,是整個宇宙的第一次爆炸?又或是不止一個宇宙的存在。
萬物輪迴
根據質量守恆定律,宇宙的原子數量是恆定的,但是宇宙沒有永恆,一些星體會消亡,比如我們的太陽,地球上所有的人都知道,太陽將會在50億年後熄滅,因為它是靠自己上面的氫發生核聚變產生能量的。
所有的恆星在滅亡前都會發生坍塌和爆炸,質量越大爆炸越狠,爆炸的時候會將它樣本的原子甩出去大部分,形成星雲。而這些星雲是一個恆星形成的前提條件,也就是說,一個恆星伴隨著另一個恆星的新生。
恆星爆炸(想象圖)
如果按照龐加萊迴歸,這些死亡恆星的原子會回到原來的地方,再次形成星系。這不禁讓人想象,我們的太陽系也許就是曾經的某一個星系,我們的地球在過去的某個時候就和現在一模一樣,也許整個地球上的生物也是一種迴歸,我們不記得,可能真的這個迴歸裡面不包括記憶吧。
想起《獅子王》說的,都在這個迴圈裡,生生不息。生物圈最著名的碳迴圈,可能也是龐加萊說的迴歸。
地球的碳迴圈
生物體裡面的碳原子,在生活活著的時候,組成的身體,在生物死後,它與氧原子結合成為了二氧化碳,進入大氣中,被植物吸收,經過光合作用進入植物身體裡,然後動物再吃下去,它參與組成了維持動物生命活動的有機大分子。也許當它成為二氧化碳的時候,它在空中的軌跡是一個迴歸,它變成植物的時候是一個迴歸,它變成動物一部分的時候也是迴歸。
之前認為的宇宙趨於無序論,只是宇宙在未來的一個狀態,它不會永遠無序,也不會永遠有序。
生命輪迴
記憶迴歸
人腦是一個極其複雜的器官,我們至今都沒能搞懂記憶屬於什麼物質。有一種說法是,記憶是一段腦電波被儲存在大腦的某個地方,當下一次遇見頻率相似的電波時,就會與儲存的腦電波形成共振,加速腦部的運轉,使得人不用再去熟悉這段電波。
那麼理論上記憶是一種電磁波,具有波粒二象性,還是有粒子存在,只要是粒子,都可以參與龐加萊迴歸。這麼看,全副迴歸的個體,應該具備記憶。
不同的腦電波
假設這個說法成立,那就可以解釋記憶閃現這種情況。人們有的時候總會在腦海裡冒出從來沒有過的記憶,比如一個從來沒有去過的地方,或者從來沒有見過的人,有人說這是前世的記憶,不過現在看來,這更像是龐加萊迴歸過程中帶來的副作用。前面說到過,原子迴歸前是在做無序的運動,所以很有可能會參與其他物質的組成。
假設一個個體死亡,全身的原子進入無序階段,這個時候一部分原子遇到其他原子參與另一個生命體的構成,然後這些原子裡面,有一部分還是原來組成腦細胞的,上面有記憶電磁波的粒子,可能只是一部分並非全部。這也是為什麼這種記憶閃現都是斷斷續續的。
海馬體掌控記憶
生命的意義
有人說,龐加萊迴歸對於生命來說沒有意義,尤其是對人這樣的高階生物。人類有記憶,一個沒有記憶的軀殼就算是活的,怎麼能代表復活?就算帶著記憶復活,迴歸也要10^(10^(10^(10^2.08)))年,且不說人類能否活到那天,真到了時候,一切都變得完全不一樣了,原來的記憶有什麼用,拿來幹什麼呢?
至少作為現在的個體,人類逃不掉死亡,固有一死。人能做的,是在死亡到來之前,讓人生有意義,如司馬遷所說,要麼重於泰山,那麼輕於鴻毛。在龐加萊迴歸之前,人們想要追尋永生,中國古代更是一群煉丹的術士,本來可以活久一點的,非要吃含有汞和其他重金屬的丹藥。
放輕鬆一點,我們相信如果龐加萊迴歸成立,人類就能夠死而復生,但那是太久之後的事情了,而且它迴歸也不一定迴歸到死亡那一瞬間的狀態,帶著記憶又怎樣?不帶記憶又怎樣?只要記得這個時間的美好,記住在作為個體生活的就完全足夠了。我們沒必要懼怕死亡,如果人真的是原子組成,那麼往無序方向進行反而是一種自由。
如果人類也和那些沒有思想的星體一樣,等待輪迴,那我們為何會發展出文明,為何會去探索宇宙?不就是為了以個體組成群體然後為了群體的利益而挑戰極限嗎?理論上龐加萊迴歸可以復活人類,並且2018年維也納大學也在一次實驗中證實了一種龐加萊迴歸現象。這些是人類科學的進步,卻絲毫不影響人類個體享受現在的生活。