探索宇宙，解密真相 宇宙的終極之問：為甚麼人類發明的數學，能描述整個宇宙規律？

第一個問題 你認為你所感知到的世界真實嗎? 第二個問題 為什麼宇宙的運行方式 恰好可以用人類發明的數學來描述? 如果宇宙的形成 是一種隨機概率事件 那麼在邏輯上它應該是混亂的 並且毫無規律可言 今天的蘋果會往天上飛 明天的太陽從西邊出來 後天的引力又突然消失 但現實偏偏卻不是這樣 為什麼隨機形成的東西 會充滿規律和邏輯? 所以今天要講的內容 是一個困擾所有人的終極質問 我們為什麼會存在? 宇宙為什麼會這樣? 為什麼我們會去思考這些問題的本身? 讓我們從一個最初的假設說起 假如遊戲裡的角色也有思想 他們可能會研究自己世界的規律 為什麼重力總是向下? 為什麼怪物總會在特定的位置刷新? 為什麼有些牆壁可以穿過去 有些卻不行? 在遊戲角色們看來 這些規律可能神祕莫測 但他們不知道的是 所謂的規律 僅僅只是程序員 隨意設定的幾行代碼而已 那麼在現實世界中 我們習以為常的事件 比如蘋果從樹上掉下來 月亮繞著地球轉 地球繞著太陽轉 這些毫不相關的事件背後 會不會也同樣源於某種 我們無法理解到的底層代碼呢? 公元1666年 艾薩克·牛頓通過蘋果的自由落體現象 發現了一個詭異般的巧合 能讓蘋果掉下來的引力 和讓月亮轉圈的引力 竟然是來自同一個東西 並且還能用簡單的數學公式去描述 這就是萬有引力定律 幾百年後 愛因斯坦用更精確的廣義相對論 進一步解釋了引力的本質 當麥克思維發現 電磁光是一種電磁波的形式之後 當現代物理學家們發現 電磁力和弱合力 其實就是電弱力的兩個側面時 一個更瘋狂的想法 開始讓科學家們冷汗直流 我們所看到的千變萬化的世界 會不會在本質上 只是同一條定律的其他形式呢 這就是所謂的大一統理論 就像我們看到水的三種形態 液態的水 固態的冰 氣態的水蒸氣 表面上雖然截然不同 但本質上卻是同一種物質 如果這是真的 你知道這意味著什麼嗎 意味著我們眼前的複雜世界 都源於一個極其簡單 極其優雅的源頭 就像一棵大樹 雖然千枝萬葉 但根系只有一條 因此 許多頂尖科學家們 窮極一生都在追尋萬物理論 他們相信 宇宙最深處的真相 一定簡潔地讓人落淚 可就算有這種大一統定律 那它為什麼偏偏是現在這個樣子 這不得不提到一種宇宙美學 對稱性 什麼叫對稱性 就是你做某種變換 系統始終保持不變 比如 你把一個球轉180度 它看起來還是一樣 這就叫旋轉對稱 20世紀初 一位天才女數學家 埃米諾特 發現了一個驚天的祕密 每一種對稱性 都對應著一條物理定律 總結起來就是以下這幾條 如果宇宙的規律 在任何時間上不變 那麼能量就必須守恆 如果規律在空間上保持不變 那麼動量就守恆 如果物理定律在旋轉中不變 那麼角動量就守恆 也就是說 我們的宇宙並非是混沌隨機 而是遵循著某種深層次的 可計算的邏輯結構 當愛因斯坦進一步用幾何語言 去重構引力 而量子力學又以概率波 描繪微觀世界時 我們越來越像是 在逆向破解一段 宏大程序的原代碼 越往底層挖掘 越發現這種規律 像是人工設計的一般 於是詭異的現象出現了 科學家們發現 宇宙中有一堆基本常數 比如引力強度 電子電荷 質子質量等等 這些數值在理論上 可以取任何值 但如果它們稍微改變一丁點 我們的宇宙將會變得死氣沉沉 就連物質都不會形成 如果電磁力稍微強一點 原子就會抱得太緊 化學反應就沒法發生 沒有了化學反應 就不會誕生生命 如果強力稍微弱一點 原子核就會不穩定 除了氫之外 宇宙中任何元素都不會形成 如果引力稍微強一點 那麼宇宙就會在誕生後 迅速坍縮成一個大黑洞 換句話說 我們宇宙的這些常數 就像是中了彩票頭獎一樣 它們被調得剛剛好 剛好能誕生星系 生命還有你 那麼問題來了 這僅僅只是巧合嗎 還是說有人微調了這些參數呢? 有一種解釋叫 人則原理 他說 我們之所以看到宇宙這麼適合生命 是因為如果不適合的話 我們根本就不會存在 聽起來像廢話 但其實很有道理 就像一個魚在問 為什麼水這麼適合我 那是因為不適合你的地方 你根本就活不下來 你活不下來 就不會去問這個問題 所以宇宙的微調可能不是奇蹟 而是觀察者的選擇效應 但這個解釋並不能讓人完全滿意 因為它沒有回答 為什麼這些常數是這樣的問題 只是說 我們剛好存在一個 規律完美的宇宙中 但如果世界上 根本就不止我們這一個宇宙呢 於是 這就引發出多元宇宙的假說 這種假說認為 我們的宇宙 可能只是無數宇宙中的一個 每個宇宙都有自己獨特的物理定律 獨特的物理常數 以及獨特的物理規則 有些宇宙可能一片死寂 沒有任何結構 有些宇宙可能充滿混亂 連原子都沒有 而我們這個宇宙 剛好是那個能誕生生命的幸運兒 就像買彩票 雖然中獎概率極低 但只要買的人足夠多 總會有人中獎 而我們就是那個中獎的 這個想法聽起來很胡扯對吧 可問題是 多元宇宙這個概念 並非只是憑空想像出來的 它是從多個獨立的 永恆暴漲理論預言了我們的宇宙 可能只是無數泡沫宇宙中的一個 弦理論與暴漲理論相結合 暗示著可能存在 其他具有不同性質的宇宙 量子力學的多世界詮釋 更是直接假設了 每個量子事件 都會分裂出平行世界的事實 然而到目前為止 沒有任何直接的證據 能證明其他宇宙的存在 它也只能被允許存在假設之中 但正是因為 它能解釋宇宙微調理論 所以科學家們不得不去認真地探討 隨之而來的 便是一種更加顛覆性的想法 也許所謂的物理定律 根本就不是最基本的東西 它們只是湧現出來的 那麼什麼叫湧現 它就像溫度 並不屬於單一的基本屬性 而是由無數分子運動的結果 還有天空中的鳥群 它們沒有領隊 只是每隻鳥遵循了幾條簡單規則 就形成了壯觀的隊形 同樣的道理 也許在最微觀的層面上 宇宙只是遵循了幾條極其簡單的規則 而我們所看到的複雜物理定律 從化學到生物學 再到天體物理學 僅僅只是這個底層系統 變得龐大複雜後 湧現出來的有效定律 如果事實真是這樣的話 那麼為什麼物理定律 會存在這個問題 就演變成 為什麼這些簡單規則會存在 而要回到這個問題 就變得容易多了 因為簡單規則不需要解釋 它們本來就是如此 最後一個瘋狂的想法就是 也許宇宙就是數學本身 物理學家馬克思·泰格馬克 提出了一個大膽的觀點 宇宙和數學是同一回事 我們通常認為 數學是我們發明 來描述現實的工具 而泰格馬克認為 數學現實就是物理現實 我們所感知的物理世界 只是我們從內部 體驗數學結構的方式 這個想法聽起來很瘋狂 但它能解釋一個 長期困擾科學家的謎題 為什麼數學能夠 如此精確地描述宇宙 為什麼抽象的數字世界 與現實世界如此契合 如果宇宙本身就是數學結構 那麼這一切就順理成章了 就像三角形這個概念 它不依賴於物質存在 可以是一種抽象的關係 三角形可以在紙上畫 也可以在腦子裡想 但三角形本身是一種數學結構 那問題來了 如果宇宙是數學 那數學家又是誰 於是這不得不提到一個 連科學家都無法反駁的觀點 那就是造物主 也許有一個造物主 設定了這些常數 也許有一個程序員 編寫了這個宇宙的代碼 也許我們活在 某個高等文明的模擬器裡 就像我們模擬遊戲世界一樣 但科學家們對此說法非常謹慎 物理學家弗蘭克·威爾切克說 物理定律之美令人嘆為觀止 它讓人相信 有一個高雅的更高級生命 創造了我們 但這個假說 遠遠超出了證據的範圍 在採納它之前 我們應該探索更經濟的替代方案 換句話說 與其相信一個無法驗證的設計師 不如先看看 我們能不能用更簡單的原理 去解釋這一切 並且這個理論 還有一個邏輯漏洞 如果宇宙是被設計的 那設計師又是誰設計的 如果設計師不需要被設計 為什麼宇宙卻需要呢 也許最令人震撼的事實 不是宇宙為什麼存在這些規律 而是我們竟然有能力 去理解這些規律 在這個浩瀚的宇宙中 在無數可能的世界裡 我們恰好生活在一個 可以被理解的宇宙中 我們恰好擁有足夠的智慧 去探索這些最深奧的問題 或許宇宙之所以存在 是為了被理解 而我們本身 就是這個宇宙理解自己的方式 這裡是無語百科 感謝您的凝視與思考