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【转帖】宇宙只是“幻觉”,信息决定物质

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“物质、时间、空间、宇宙,其实都是人类的幻觉而已。”——爱因斯坦
一个世纪以来,物理学家们一直在思考这个问题:支配着无限小的规律似乎难以理解。然而,如果我们承认量子现实只是一种错觉的话,那么一切就清楚了!这一认识将掀起一场全面的革命。  
        “我们应该修改物理学教材了!”2005年8月,在德国康斯坦茨湖畔一所大学的最高建筑的顶楼,美国物理学家克里斯托弗·福熙(Christopher Fuch)用这样一个大胆的提议作为其组织的系列研讨会的开场白。康斯坦茨大学出资邀请了50多位美国、加拿大、英国以及意大利、法国和澳大利亚的理论学家和哲学家来参加这一为期一周的会议。他们都是微观物质运动规律研究领域的顶尖专家。其中的一些学者极具威望,但他们也毫不犹豫的推翻了自己曾经持有的观点。作为门外汉,我们无法深入理解研讨会期间专家们彻夜争论的深奥的数学问题。不过,他们讨论都是围绕着这样一个观点展开的:物理学为我们描绘的世界也许并不是真实的物质世界,而很可能只是一个巨大的幻象!  
        这让我们一下子坠入了云雾之中。在我们一贯的观念中,物理学的目的,正如字典里所清晰定义的那样,不就是“研究物质的属性”吗?物理学家们的确是通过对如同康斯坦茨湖畔的石头一般真实存在的物体的考察和研究,才得以提出了现有的物理学理论。那么凭什么说物理学描绘的只是一个幻象呢?很简单,这是因为物理学家们在抽丝剥茧般梳理“客观现实”这块织物的“纤维”时,令其支离破碎了。而物理学的本义,也因此突然变得支离破碎了。  
        这种观点最早是在20世纪初提出的,当时物理学家们刚刚能够深入探寻我们这个物质世界的奥妙。他们为自己的发现感到惊奇。在此之前,人们已经习惯性的认为,物体要么是波动,就像海面上荡漾的波浪;要么是在时空中运动着的粒子,就像绿色球台上滚动着的台球。然而,物理学家们进行了更加深入的考察,他们发现光、原子或电子的运动似乎并非如此。比如,在某些条件下,通常被看作波动的光却会像粒子一样的运动;同样,通常被当作粒子的电子有时则会像波一样运动!  
                           还物理学一个真相  
        短短几年间,理论学家们在创造概念方面作出了史无前例的努力,他们以纯经验论的方式渐渐构造起了一个数学大厦,用以描绘那种种“令人难以置信”的物质运动。就这样,量子力学在1925年正式诞生了,从此不可动摇。但是,要承认量子力学,就意味着必须抛弃海浪和台球,而承认物体——包括电子、原子、分子以至石头——都是由一个极其复杂的代数概念(即“希尔伯特Hilbert空间的态矢量”)组成的。这也意味着还必须接受一套支配物体演化的新规则,使物体之间能以超越空间和时间的方式发生联系,并同时具有几种不同的态,而当人们对它们进行观察时又会根据某些非常精确的概率法则任意缩减为一个单一态。物理学家们不得不接受这些如此“离奇”的概念。因为,据说,这个奇异的量子世界正是我们所处的世界这一理论从来没有受到怀疑;而且这一理论确实也曾成功的预言了各种化学元素的属性、激光和电子芯片的特性、DNA的稳定性甚至核反应的“爆炸性”。尽管康斯坦茨湖中的鹅卵石看起来似乎并未表现出这些奇异的特性(这些特性只在微观系统能够观察到),但量子力学的使命的确就是描述围绕在我们身边以及构成我们的物质的内部运动。  
        而在这里,我们显然看到了一个大问题!量子力学作为物理学领域中描述物质最深刻的理论,为什么它距离我们的传统观念如此遥远?为什么这一学说最基本的理论都如此难以理解?现实真的是如此超出我们的想象吗?30年来,每年都要举行一些大型的国际学术研讨会,目的是通过对目前掌握的十几条线索进行分析,再现能与当代物理学研究数据相一致的真实世界的面貌。然而问题的关键在于,每一种对于世界的“现实的”诠释看上去都那么超现实!最著名的一种诠释是1957年美国物理学家休·艾福雷特(Hugh Everett)提出的:针对“为什么量子物体能同时具备多态,但在人们对其加以测量时又缩减为单一态”这一问题,艾福雷特解释说,其他所有的态确实存在,只不过它们存在于平行世界中。  



1楼2010-12-26 09:53回复
    无论如何,这一观点目前尚不成熟。因为,即使我们原本以为的真实完全是或部分是一种幻象,那还必须要解释,为什么真实会具有这样一种表象而不是别的表象。因此在信息的基本概念上重新建构时间、空间乃至物质的概念,将是这一全新的物理学艰巨的任务。  
                                        通向量子引力学?  
            这些物理学家们用爱因斯坦在1905年至1915年间完成的事业为例激励自己。起初,爱因斯坦这位年轻的天才为了建立自己的狭义新相对论而对那些高深玄妙的经验方程(洛伦兹方程)进行了重新诠释。两年后,他在此基础上又创立了广义相对论,成了物理学的一根支柱。广义相对论描述的是空间和时间的对称以及万有引力。然而,就像克里斯托弗·福熙所强调的那样:“很难想象一个人——即便他是爱因斯坦——能够实现从洛伦兹变换这样一个抽象结构到广义相对论的直接飞跃。”  
            爱因斯坦创立相对论是一个充满吸引力的记录:对于量子力学的重新诠释会不会在将来的某一天超越这一记录?信息的概念能否协调量子力学与相对论的矛盾,并最终实现朝向“量子引力理论”的飞跃?这可是物理学家们的最高梦想。吕希安·哈代已经走上这条道路。他在康斯坦茨大学首次介绍了他的“通往量子引力学的新途径”。如果他能够坚持到底,那将是对这一观点的真正的确认。尽管这必将会让物理学家们头痛不已,但物理学教材将因此而彻底改变。  
          我们曾经以为的客观现实已经被打破,在这片废墟上渐渐诞生了一门“新物理学”:这是一种以信息概念为出发点研究万物的学科。它雄心勃勃的想要重新定义时间、空间和物质。它的最终目标,就是探索一个新的世界——我们的世界。  
            “欢迎来到世界的源头。”物理学家们孜孜不倦的研究着在微观层次上主宰着我们世界的法则,他们为我们带来了这样一条令人晕眩的消息。他们承认,量子力学远远不能描述物质的属性,它告诉我们的只是“信息”。结论就是:虽然我们一直以为只要伸手出去就能触及到世界的真实基础,但就在我们伸出手去的那一瞬,这些真实的基础便突然消失了,留在我们眼前的只是一种集体的幻觉、一种由我们自己的研究模式所造成的伪迹。  
            这一切不由得让人联想到几年前由沃卓夫斯基兄弟编导的三部曲电影《黑客帝国》(Matrix)。在这部影片中,无处不在的电脑程序控制了人类,让他们以为自己生活在一个安详的世界之中,然而那个世界却是虚拟的。英国剑桥大学的数学家约翰·巴劳在去年发表的一篇文章,就描绘了一个“仅仅比我们的文明先进一点点”的文明世界。在那个文明世界中,人们“能够模拟星辰的升落和星系的形成;通过整合生物化学法则,还能观察生命和意识的进化、见证不同文明的成长并与他们沟通;人们努力的进行研究和探索,想要知道天空中是否存在着一个创造了他们的宇宙的凌驾于一切之上的超级程序员。”简单的说,他提出了一种观点,即我们可能只是一个巨大的电子游戏里的虚拟存在而已,这种观点并不荒谬。只不过,在目前看来,这种观点还谈不上是科学的,而更多的是一种科学幻想,因为我们无法通过实验来证明或驳斥它。和《黑客帝国》中的主人翁们相反,我们可没有什么红色药丸可以让我们穿透电脑屏幕!既然如此,那么构建这样一个可能永远只是假设的“超宇宙”又有什么意义呢?  
    


    4楼2010-12-26 11:49
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      这场辩论一直没有定论。几十年后,同样的“本体论”和“方法论”之争又随着量子力学的诞生而展开了。在物质最深处发现的奇异性将物理学家们逼进了死胡同,他们中的许多人早早的就预感到有必要换一个角度进行思考。不过,这要一直等到20世纪50年代初洛德·香农提出信息数学理论以及20世纪80年代中期该理论与量子理论发生碰撞之时,这种“信息学的态度”才渐渐成为了科学研究的一个计划。这个计划之所以如此吸引人,是因为香农的理论和物理学都有一个共同的目的:最大限度的对信息进行压缩。事实上,在香农看来,这种压缩是估算一条消息中所包含的信息量的唯一方法;而在物理学家们眼中,这种压缩就要求我们要找到能够归纳尽可能多的现象的、具有足够普遍性的法则和概念。尽管信息的概念依然很难定义,但今天新一代的物理学家们已经准备好了要重新继承麦克斯韦和玻尔兹曼的渎圣的勇气。  
                 “时间,就是无知”  
              只不过,如今,他们要用信息术语重新诠释的是物理学用来描述世界的所有概念:空间、时间、物质、定律。要实现这个计划,就不可避免的要对爱因斯坦用来描述物质、时间和空间之间关系的广义相对论进行重新诠释。进行这样的重新诠释,人们还没有什么把握。最困难的并不是空间概念。传统上认为,空间一词指的是物体在其中运动的几何环境。但在卡尔洛·罗维利看来,“空间就是关系”。这位任职于马赛地中海大学的意大利理论学家证明了从基础的互动网络——即信息交换网络——出发,就能建构一个拥有一切空间属性的实体。这就有点像是古代军人穿的锁子甲,凑近一些观察,就会发现它并不是一个平面,而是交织在一起的许多小球。为了得出这一结论,罗维利运用了源自“球体量子引力学”(这门正在兴起的学科的目的是将量子理论和相对论统一起来)的一些方法。因此,一直被当作运动的范畴的空间,可以从信息学的角度,被重新定义为无数数据本地传送的结果。  
              “至于时间。人们已经有了一些奇思妙想,不过仍然很模糊”,罗维利进一步解释道。尽管如此,他还是和法国数学家阿兰·科纳一起,揭示出时间流并不存在于微观层次,而是产生于宏观层次上我们的那种对信息进行压缩的必然需要。更确切的说,只有忽略各种基本态之间的信息差别,我们才有可能观察到参数t,这个参数不隶属于任何态,并且具有时间的所有特性。就像熵一样,如果戴上信息学的眼镜去考察时间这个概念,就会发现它也取决于观察者的信息处理能力,它也是只存在于像我们这样“仅具有中等认知水平的人的头脑中”。可能时间并不是一个用来标记事件进度的独立的流,而是我们没有深入了解事件细节的能力的标志!年轻的俄罗斯哲学家阿列克谢·格兰邦在其论文中也花了一部分篇幅来探讨这个问题,他就此提出了一句令人惊骇的格言:“时间,就是无知。”  
              那么,对于物质和能量的概念又该如何重新诠释?目前,人们暂未找到任何明确的途径。但是,就像阿列克谢·格兰邦锁强调的那样:“电子或原子,它们首先是一些词语,是普通语言中的一些词汇;有了这些词,我们就可以不去考虑这些物体到底是由什么构成的。”而在方法论的浩大计划中,就必须使用信息术语对这些词加以重新定义。也许有一天,会有一种新的理论能够通过信息概念将量子力学和广义相对论统一起来,到那时我们就能找到答案了。而这正是英国物理学家吕希安·哈代所接受的挑战,为此他提出了一个全新的概念:“原因曲线”,也就是理解我们所具有的为涌入大脑的信息提供逻辑解释的意愿。尽管目前我们还无法判断这种“通向量子引力学的新途径”是否正确,但这种“原因曲线”可以被看作是那些方法论新概念的范型,它们的使命就是全面主导物理学。在人类进入到“信息时代”的今天,物理学的目的不再只是描述世界的本来面貌,而更多的应该是描述我们那被困在颅骨之中的大脑为了理解世界所进行的顽强努力。物理学要作的,不再是通过方程式去对在时间和空间中运动的物质进行计算,而是要以我们为了掌握数据浪潮而做的有限然而勇敢的努力为出发点,使这些概念显现出来。说到底,物理学正在重新定义的,不仅是外部世界,而更多的是我们人类的境遇。是的,从某种意义上说,我们的确是被关在一个类似《黑客帝国》所展示的虚拟世界之中!但和影片所表现的不一样,这个世界并不是一个普普通通的电脑程序:在与这个世界共处时,我们所得到的,就是我们自己对信息进行计算的结果。这个结果不仅不能奴役我们,相反还能使得我们得到解放,防止我们被那汹涌澎湃于我们周围的信息巨浪所淹没。而且,今天,新一代的物理学家们已经下定决心要解开这个结果的密码。
      


      6楼2010-12-26 11:50
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