我们感知的宇宙,受制于光的规定,光是打开宇宙之门唯一的钥匙

光:信息的使者


宇宙中呈现的各种光怪陆离以及异彩纷呈的现象,实际上无不是光的赐予,我们是如此依赖于光的存在,以至于我们完全想象不出没有光的世界会是什么样子的。

我们作为宇宙间与其他事物未必同死但一定共生的一员,生命实现的唯一方式,便是通过自我与环境的相互作用获得机体必需的基本物质,并同样经由相互作用,获得并维持自己的生存和生活空间。

显然这种相互作用的基本前提,便是对与我们发生相互作用的客体的信息的获取,只有在充分的信息基础上,我们才能根据自己的认知采取恰当的作用方式,从而在理解的基础上把握我们所在的世界。

而信息的获取,至少绝大部分,是基于光的。


我们以光作为媒介获取信息的方式,除了温冷觉神经末梢对热辐射的感知,便唯一的在于视觉。

光首先到达我们视作心灵窗口的眼睛,在与视觉细胞的作用中,将光数量差异代表的某个物体的二维空间信息,和光到达的时间差异表征的三维空间信息,以及波长不同反映出的物质属性,转换成时序性的二维生物电信号,经由神经纤维的“全”或者“无”的不衰减传递,到达视觉区域,最终转变成以神经细胞自身组织结构决定的可以储存并随时提取的生物信息。

就我们已有的认知来说,能够通过上述方式直接获取的信息,包括事物的形态、色泽、位置以及部分内在属性,如果再结合基于知识的综合判定,则无疑会获取更多,因为视觉信息是某一个具体事物的所有属性信息中的一部分,如果能够通过单纯的视觉信息足以进行事物是是而非的准确判断,则我们通过事物的概念,便能轻易获取包括在概念中的事物的其他信息。


事物能够被我们感知的前提条件,在于它能够与光发生某种形式的作用,比如衍射、折射或者反射光线,以及自身属性决定的吸收和发射光线,而且上述的作用本身,能够切实表征事物的属性。比如基于衍射和反射的空间属性,再比如吸收和产生光的内在属性。实际上不同组成、结构以及运动状态的物体,确实表现出不同的衍射、反射、折射、吸收或者发射谱系不同光的特征,所以光在与不同事物相互作用后的改变,以及不同谱系光的吸收和发射,便能真实表征事物的空间和内在属性。

但是很显然,不是所有的事物属性的信息都能够直接通过光来传递,但如果认为即使间接的认知根本上来说也是大部分基于光的,我们就可以认为,对于事物的有效认知在很大程度上归功于光的存在。

而我们之所以能够经由光感知事物的属性,在于特定感觉器官能够在与光的作用中把光的变化包含的事物属性信息转换成神经电信号并传达到感觉中枢,最终形成某种与事物属性严格对应的生物信息,并在提取储存的信息时,能以某种固定的机制还原成物质属性本身,或者与事物属性严格对应的生物信息。


于是我们对视觉对象的认知程度,完全取决于上述信息的传导、储存、提取及还原,是否存在失真以及存在多大程度失真。

在我们对视觉的本质有一个真正的认知之前,我们其实无法准确判定上述问题,尽管通常认为我们只能以生物自身的方式将事物属性还原为生物信息,通过这种还原后的生物信息与事物属性严格的对应关系,间接的认知事物。至于对这种说法的进一步评判,因为不在我们的讨论范畴,暂时就此搁置。

不过有一点是必须认同的,就是这种对应性,即使不是完全没有失真,也不应该超过一个最低限度,否则,我们对事物的认知将更多具有个体色彩因而毫无意义。

所以我们只有在对感知各个环节的失真,进行详实的考察并基于考察的结果进行合理的修正,才能得出事物真实的属性信息。


可以简单进行判断的失真,存在于事物形态的感知,以及位置的判断。


我们对三维空间感的获得,首先依赖于不同三维结构反射的光在与我们的相对位置的决定下,从各个维面进入眼睛的数量差异,其次依赖于不同维面与我们相对距离不同所致的光到达眼睛的时间差异。

看起来这两个条件对于产生关于事物的空间感已经足够,但事实并非如此。因为空间维度不同所致的距离差异,即使很多时候足够大,但相对于量值巨大的光速来说,表征空间不同维面的光到达的时间差异实际上微乎其微。我们眼睛能够识别的最小时间差异为0.04秒,而多数经由光传递的位面不同导致的时间差,换成光速计量,实际上远远超出眼睛的感知范畴。因此,空间感的真正获得,不得不同时依赖于我们身体力行的具体经验验证以及基于间接经验验证的相关知识。

简单的以平面形式的图画和影像为例,确实能让让我们产生空间感的图画和影像,其实不过是一个二维平面,我们在二维平面中获得的空间感,仅仅出自于一种纠缠于直观感觉的基于知识的思维的习惯认定。


同时,经由光介导的事物的空间位置信息的失真,同样司空见惯,但尤其应该给予足够的重视。

位置判断失真来源于两个方面,其一在于光自身必定存在的折射、反射和衍射现象,这意味着光线并不总是直的;其二则在于我们心理反应对光传播路径的直觉判断,在这种判断里,光的传播路径被认定为唯一的直线形式。于是,在折射、衍射及发射源未被确切感知的情况下,我们通过光获得的物体的位置信息,便可能有失偏颇甚至南辕北辙。

于是,在一个极端的情况下可以说,一旦不确定传播途径中光是否被反射、折射以及衍射之前,我们呈现在我们视觉中枢的具体事物,可能存在于空间的任何一个地方。


另外,我们对事物空间形态的位面差异和距离差异仅仅依赖于进入眼睛的光线的多少,但这种光线的数目,对于引起有效视觉而言,存在一个最低限度的光子数,这个数字是3。

于是,我们对空间范围的直接感知,便存在视觉自身局限性规定的边界,即最远的距离为22万光年,最小的尺度为0.2um。

很明显,我们确实有很多方法拓宽人类的视界,而人类认知的进步,很多时候也的确是由不断扩大的视界首先开启的。但是,即使我们看得越来越远,识别至愈来愈微,在可以轻易想象的限度内,很容易发现实际上不容置疑并且令人沮丧的存在一个由感觉自身、信息传播媒介以及事物距离和尺度共同规定的边界。

对于置身视界之外的任何事物,至少我们目前所知的任何手段的直接感知必将完全失效,进一步的认知,将主要取决于思辨认知的能力及可能同样存在的思辨认知能力的边界。


如果我们把辐射波一并纳入光的范畴,则能够传递事物温度信息的热辐射,也属于我们的考察对象。

温度的感知相对于视觉感知而言,明显简单得多。较低的温度兴奋冷敏神经末梢,较高的温度作用于热敏神经纤维,经过信息转导直达感觉中枢引起冷和热的感觉。

进一步考察温度信息的失真情况,则不难发现冷和热的感觉与事物的本质属性之间,可谓大相径庭。我们感觉到的冷或者热,实际上仅仅是物体分子或者具有电荷属性的颗粒运动的快慢。因为能够与我们的温度感觉神经末梢发生作用的光,仅仅存在物体分子或者微粒决定的频率或者波长的不同,这意味着温度神经末梢直接感知的只是分子或者颗粒的运动速度。

不过对应关系显然是存在的,热代表运动更快的微粒,我们的热感神经元只能与振动更快的微粒产生的光发生作用;而冷感神经纤维则相反,能够引起自己兴奋的是振动更慢的微粒发生的辐射。

而且更令人诧异的是,冷感和热感很多时候存在相对性,即你能够感知到的冷和热,并不是由事物自身的属性唯一确定的。真实场景内的冷和热,取决于你某个身体感知的部位的温度或者你所在某个场所的,与更大的环境温度之间是否存在差别。换句话说,只有相对于更大环境的冷热,才能被感知出来。这种现象取决于温度感觉神经末梢的信息转导机制,在此亦不予详述。


可见,我们对事物的有效认知,除了基于光传递的事物信息的直观体验,还必须结合充分的知识进行综合判断。


对于宇宙的几乎完全依赖于光的深空观测,上述的感知机制和失真现象,显然必须被给予足够的重视,并采取合适的方法进行修正,否则,我们必定无法得出合乎天体自身情况的相关知识,因为我们不可能像处理生活环境的对象那样对观察对象进行直接或者间接的经验验证。

宇宙观测的有效性更主要的取决于作为信息传递媒介的光的速度,以及对于光的传播途径中是否存在对光具有扰动能力的事物的感知。


显而易见,在宇宙巨大尺度与传递信息唯一载体光的相比之下极为有限的速度共同规定下,我们通过天文望远镜感知的宇宙图像,显然更多时候只具备历史意义。

在某个时刻拍摄的宇宙面貌中,尽管不同距离的天体发射或者反射的光线到达望远镜的一刹那具有同时性,但是这种同时性展现的不过是几百亿年、几亿年、几百万年以及几十万年前不同时间依从性的距离不同的天体的历史图像,不同的距离对应不同的时间,于是任何一个呈现出来的天体,在自己的时空中可能不过是孤单寂寞的唯一,使得至少在望远镜中展现的宇宙的群星共聚,不过是个仅仅存在于直觉判断中的假象。

因此,通过这种方式展现出来的宇宙图像,除非各个天体在最远天体距离决定的时间跨度内都保持实质上的稳定,不可能为我们带来足以判定宇宙真实结构和组织方式所需的有效信息。

即使对于具有相同距离的天体,我们也只有在确定其运动轨道,并在有限的时间跨度,给出一个同时性的距离和时间依赖性的宇宙的相当有限的部分空间结构,而且必须结合我们通过连续观测并计算的天体运动状态。

而对于某个特定的天体,我们只有通过连续观测,并结合宇宙学相关知识,方能综合判定观测对象的运动轨迹,以及能够稳定存在的时间跨度。


于是,对于广袤无垠的宇宙,我们熟悉的关于时空的直觉观念在宇宙自身时空的直观判断上完全失效。时间是距离或者空间依从性的,而空间,是时间依从性的。至少在我们的感知中,宇宙的时间和空间相互纠缠彼此决定,空间意味着时间,时间同时意味着空间,相对独立的时间和空间不复存在。

只有我们对每一个观察的天体,在结构、运动、距离、保持某种稳定状态的时间跨度,以及相对稳定的空间轨迹进行连续的观测,才能具备足够的信息,并结合计算,重塑宇宙在某一时刻的整体图景。不过显然,积累这些足够的可以完成上述重构的信息,需要花去我们很长很长的时间,以至于我们完全有理由认为,我们对宇宙的认知,在一个相当长的时间跨度内,都处于原始的信息积累阶段。在信息有限的历史条件下,重构出来的宇宙图像,只能是历史决定的,因此可能仅仅是幻像。


如果我们再同时考虑上述的光信息传递的失真机制,则我们对宇宙的认知,无疑更加任重而道远。

我们必须确定在光的传播中是否存在对光进行扰动从而导致光子本身的能量改变的事物(在我们《光的本质》的描述中,能量减少意味着唯一表征能量的频率降低,在光速绝对的规定下,必然导致波长增加),我们也必须确定这种扰动的程度,以及在扰动下光子波长改变的范围、性质和规律,否则,我们无法依据光谱的改变对某个天体的位置及天体用光谱表征的组织属性进行有效判断。

我们也必须确定在光的传播途径上,是否存在能够引起光折射、衍射或者反射的事物,以及折射、衍射和反射的程度及路径的变化,否则,我们基于光沿直线传播的无论直觉还是计算方式,便不可避免导致对天体距离的判断部分甚至大部分失效。


在我们确定无疑拥有可以对宇宙进行真正认知的足够的信息之前,我们所有关于宇宙起源、发生发展以及存在方式的认知,都不可能是最终的真理。同样,在具备足够的信息之前,基于万有引力或者广义相对论的对天体空间、时间和质量的判断,将未必是真实的,用于修正理论计算结果的与宇宙现有物质和能量截然不同的暗物质和暗能量,未必有存在的充足理由。


大爆炸理论实际上是广义相对论给出的数量逻辑的极致推演,如果我们无法在整个宇宙的范畴内,观察到即使不是全部也应该大部分存在的大爆炸本身决定的对称性、动量与能量守恒,以及在光能量损耗的机制和程度的时间依从性足够认知基础上,对作为大爆炸证据之一的宇宙背景微波辐射在更广泛的距离类似的范围内,进行能量损耗时间特性决定的频谱分析,我们也无法判定是否在同一个距离的空间跨度出现的这些微波辐射,确实能够表明宇宙存在一个能量逐步衰减的初始中心。

至于天体光谱红移现象和广义相对论共同推导的宇宙膨胀,必须首先确定膨胀本身是光谱改变的唯一原因,不可能在光子不可避免存在的能量损耗下实现。否则,光谱红移不可能得出并佐证宇宙膨胀的理论模型。同样的道理,单纯的光谱分析也不一定能够为我们提供某个依靠光谱分析判定的天体组织结构的可靠信息。


所以,我们无论对于具体事物还是宇宙的认知,不可避免打上了光的烙印,在对光本身缺乏完全充足的认知前,任何关于事物和宇宙的真理,

都只能依旧走在不断完善的道路上,

因此不可能是不容置疑的。

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页面更新:2024-05-21

标签:宇宙   神经末梢   天体   跨度   反射   认知   能量   属性   钥匙   差异   事物   视觉   距离   时间   空间

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