妖精在吃唐僧肉問題上的古怪行為之物理學(xué)詮釋

西天取經(jīng)是個(gè)二維曲面上兩點(diǎn)間路徑之艱辛極大化的問題，路途越艱辛就越有教化的價(jià)值。參照構(gòu)建經(jīng)典力學(xué)的作用量原理可以更好地理解這一點(diǎn)。為了增加取經(jīng)的艱辛程度，二維曲面的度規(guī)張量由崇山峻嶺、深溝大河所主導(dǎo)，此外更以二維曲面為基流形點(diǎn)綴了一個(gè)妖精纖維叢。吃唐僧肉可長(zhǎng)生不老的謠言是因果律的要求，而多數(shù)妖精選擇蒸著吃則是利用了水的高沸點(diǎn)、大比熱容和大汽化熱的特點(diǎn)為孫猴子搬救兵贏得時(shí)間，從而化解吃這個(gè)湮滅算符消滅唐僧這個(gè)單粒子態(tài)的尷尬。是事件撐起了時(shí)間，并為時(shí)間提供了度量。物理學(xué)的亮光，照見了《西游記》作者編故事的艱辛。

撰文｜曹則賢（中國科學(xué)院物理研究所研究員）

《西游記》絕對(duì)是是名著中的名著。估計(jì)近代中國人沒有一個(gè)不知道《西游記》的。即便沒有讀過原著，各種文藝形式表現(xiàn)的《西游記》里的故事總是看過的，孫悟空、豬八戒的形象也是爛熟于胸?！段饔斡洝芬呀?jīng)深入到了中華文化的骨髓，在可預(yù)見的未來，世世代代的中國人還會(huì)人人閱讀《西游記》。

我本人大約是在9歲那年和《西游記》遭遇的。記得那是個(gè)炎熱的夏天，書是一本繁體字的、發(fā)黃的舊書。雖然每一行都有許多不認(rèn)識(shí)的字兒，我還是被它深深地吸引住了，那么熱的天在太陽底下眼都舍不得從書本上抬起片刻~孫猴兒、豬八戒還有沙僧，上天入地、降妖捉怪，多好玩啊。

幾乎每一個(gè)讀《西游記》的人都會(huì)有一個(gè)疑問：“為什么妖怪逮到唐僧不麻利地吃了，總是磨磨唧唧地直到孫悟空找外援把唐僧給救了？” 細(xì)心的讀者還會(huì)發(fā)現(xiàn)妖怪一般會(huì)選擇要把唐僧蒸了吃，結(jié)果因?yàn)橐翠炭赡苓€加上請(qǐng)客啥的就把時(shí)間給耽擱了。少年時(shí)的我讀《西游記》時(shí)一樣有這些疑問，如今很多年過去了，我覺得從物理學(xué)的角度給一個(gè)全面系統(tǒng)的合理化，也許是有趣的。

首先，西天取經(jīng)是個(gè)要建立起教化價(jià)值 (勸東土人民信佛) 的國家工程。事情必須有難度，充滿傳奇式艱辛，才更有教化的價(jià)值。取經(jīng)這件事設(shè)定在兩個(gè)固定點(diǎn)——大唐國都長(zhǎng)安和西天大雷音寺——之間，取經(jīng)這件事情的艱辛程度就在于什么樣的取經(jīng)者以什么樣的運(yùn)動(dòng)方式循著什么樣的路徑來連接長(zhǎng)安和雷音寺這兩個(gè)點(diǎn)了。這就是拉格朗日、歐拉和哈密頓他們構(gòu)建經(jīng)典力學(xué) (還有光學(xué)。在哈密頓那里經(jīng)典力學(xué)和光學(xué)是一體的！) 的套路，關(guān)鍵的數(shù)學(xué)是變分法 (variational calculus)。物理上就是用action (作用、作用量) 來衡量一條路徑

還是回到取經(jīng)這件事兒。如果取經(jīng)過程費(fèi)力、費(fèi)時(shí)還路程遠(yuǎn)，那教化的價(jià)值肯定大，碰巧力乘上距離再乘上時(shí)間的量綱就是作用量。所以，這個(gè)取經(jīng)的工程要遵循的就是最大作用量原理。顯然，這事兒安排孫猴兒去干就非常不合適，他一個(gè)筋斗就到雷音寺了，估計(jì)等他圓滿取經(jīng)回來給他送行的唐王還沒回宮呢。這里特別要指出的是，孫悟空是從空中走的，而連接長(zhǎng)安和雷音寺的這一段空中是沒有任何物質(zhì)分布的，故根據(jù)愛因斯坦引力場(chǎng)方

吳承恩都寫不出來。唐僧只能貼著地走，意思是說他是被約束在地面上的，且約束他的地形在取經(jīng)時(shí)間尺度上可以認(rèn)為是不隨時(shí)間改變的，故唐僧去取經(jīng)的運(yùn)動(dòng)可描述為一個(gè)約束在二維曲面上的運(yùn)動(dòng)，且約束是holomnomic (可用方程表示) and scleronomous (方程不顯含時(shí)間) 。

這樣的取經(jīng)方式，一個(gè)僧人步行，在二維曲面上翻山越嶺、登高伏低，用于教化其宣傳價(jià)值是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。這相當(dāng)于物理上的時(shí)空結(jié)構(gòu)只由引力決定，只需要學(xué)點(diǎn)廣義相對(duì)論和微分幾何就能搞定，算是平庸問題。要給唐僧的取經(jīng)工程增加難度，就要在路上添加其它的磨難，

就要借助妖怪了。以地面這個(gè)二維黎曼流形作為基空間 (base)，在上面引入一個(gè)妖精場(chǎng) (demonic field)。妖精本事大，在它的地盤的鄰域可以上天入地，這相當(dāng)于妖精自家附近的切空間 (tangent space) 是個(gè)三維歐幾里得空間。

可是，妖怪干嘛要費(fèi)勁巴拉地難為一個(gè)取經(jīng)的和尚呢？這就牽扯到物理學(xué)的一個(gè)基本定律了——因果律 (law of causality) 。也就是說，一個(gè)事件的發(fā)生，必有它發(fā)生的理由。雖然總有人有在微觀粒子理論中破壞因果律的沖動(dòng)，關(guān)于宏觀世界因果律總是成立的。物理學(xué)家篤信因果律，所以遇到不明白的事情不會(huì)咋咋呼呼~物理學(xué)家相信一個(gè)事情不好理解，可能只是促成它的背后原因我們不知道而已?，F(xiàn)在，要給妖怪難為唐僧找一個(gè)強(qiáng)的理由：吃唐僧肉可以長(zhǎng)生不老，一般職稱的妖精能完成草雞變鳳凰的相變 (phase transition)。這個(gè)說法十分誘人，不，是十分誘妖。

這下子妖精們就有了攔路逮唐僧的動(dòng)力了。不過，且慢。妖怪逮住唐僧不能真吃了啊。真吃了那和尚，這個(gè)事件若用量子力學(xué)的方式表達(dá)，吃相當(dāng)于一個(gè)針對(duì)被吃對(duì)象的湮滅算符，

宏觀操作沒法找補(bǔ)啊。真吃了就沒有到雷音寺這件事兒了。所以，妖怪既要有吃唐僧的強(qiáng)烈動(dòng)機(jī)，能吃到，還堅(jiān)決不能吃成了！咋辦呢？接著編！

在具體吃唐僧這個(gè)操作 (operation) 上妖精就得磨蹭，直到孫猴兒找到恰當(dāng)?shù)木缺烟粕攘艘岳^續(xù)他的行程。怎么耽擱時(shí)間的呢？書中表明，多數(shù)妖精逮著唐僧都是選擇蒸著吃。那為什么要選擇蒸呢，妖精吃熟食多不自然?。恳?yàn)槲锢砩蠒?huì)告訴你，蒸比用油烹炸更花時(shí)間?！段饔斡洝返谄呤呋兀骸靶〉膫儯鍌€(gè)打水，七個(gè)刷鍋，十個(gè)燒火，二十個(gè)抬出鐵籠……”果然很費(fèi)事。此外，請(qǐng)客來一起吃是個(gè)拖延時(shí)間的有效方式，等逮著八戒把唐僧和豬一起蒸也是個(gè)理由。這就牽扯到什么是時(shí)間這個(gè)物理的本原問題了。要用事件撐起一段時(shí)間，事件提供了對(duì)時(shí)間的度量——這樣的一段時(shí)間還要能夠容納足夠多的其它事件。此事件度量的時(shí)間是彼時(shí)間展開的舞臺(tái)。在唐僧被泡在清水里跟泥鰍一樣吐泥兒的時(shí)候，孫猴子正滿世界求人。

圖：三兄弟開籠屜看唐僧熟了沒有?；\屜直徑約兩米，高約三米，鋁合金外殼

烹飪之蒸法耗時(shí)耗能量。我們知道，我們的地球神奇的地方就在于它表面有水，而水的各種物理性質(zhì)都是反常的。它有反常地高的沸點(diǎn)、比熱容、汽 (氣) 化熱和熔化 (融化) 熱。在給水加熱到沸點(diǎn)的過程中，水的熱容量一直大約為4.187kJ/kg·℃ (酒精約為2.4kJ/kg·℃，不到水的一半) ，同時(shí)，水的汽化化熱為1.996kJ/kg。這樣，大鍋蒸唐僧如果用30公斤水的話，光燒開水就夠小妖忙乎半天的~柴灶的熱效率很低的 (要不是傳熱總有損耗，熱機(jī)效率很低，人類也不會(huì)想出熱力學(xué)來)。這段時(shí)間就夠?qū)O猴子去搬救兵的了。孫猴子有時(shí)候還往蒸鍋里放一條冷龍。冷龍實(shí)際上就是大比熱容的熱沉材料 (heat sink)，吸收熱量能力強(qiáng)，但溫度上升不大, 這樣孫猴子大可以從容旅游一圈再去搬救兵。順便說一句，孫猴子一個(gè)筋斗十萬八千里，按一個(gè)筋斗耗時(shí)一秒鐘算，孫猴子的運(yùn)動(dòng)速度約是光速的1/6，確實(shí)很快。

好了，到此為止，我用我有限的物理學(xué)知識(shí)算是理解了為什么妖精非要把唐僧蒸熟了再吃。是因?yàn)樾≌f家要為孫猴子搬救兵留出足夠的時(shí)間來~兩個(gè)定點(diǎn)間路徑選擇的故事，主角不能被湮滅 (annihilate)了。燒開水撐開了一段時(shí)間，這段時(shí)間要容納足夠多的物理事件——孫猴子先大哭一場(chǎng)，然后有人指點(diǎn)他去找救兵，救兵不好使還得換一家，終于有救兵把妖精收服了，而這時(shí)水溫才剛夠洗澡的~“那長(zhǎng)老從蒸鍋里出來，洗脫了一身疲乏，此時(shí)紅光滿面，煞是好看?！比欢@么編，終究不是很令人信服。不得不說，論編故事的能力小說家比物理學(xué)家可差遠(yuǎn)了。物理學(xué)家編的關(guān)于自然的故事，The BOOK of physics, 又大又圓，處處漏風(fēng)還非說是自洽的 (consistent) 。想知道我說的啥意思？那你得好好學(xué)物理。等你有一定的物理基礎(chǔ)了，咱們好好聊。

喲，光顧著聊，差點(diǎn)忘了正事兒了。巡山的，唐僧到哪兒啦？

作者簡(jiǎn)介：曹則賢，現(xiàn)為中國科學(xué)院物理研究所研究員，著有《物理學(xué)咬文嚼字》 (四卷)，《至美無相》，Thin Film Growth，《一念非凡》, 《驚艷一擊》，《量子力學(xué)-少年版》，《相對(duì)論-少年版》，《云端腳下》等。