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第350章 柏拉圖模型

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儘管有時候覺得萬分奇怪。

張曉辰發現如果你傾向於柏拉圖模型,你會覺得平行宇宙是很自然的,我們感覺第三層平行宇宙是“不可思議的”,只是反映了青蛙和鳥的視角的極端不同。

我們破壞了對稱,把後者當作不可思議的,只是因為我們從小就被灌輸了亞里士多德模型,那時我們還遠沒有接觸數學——柏拉圖觀點是後天培養出來的品位。

在第二種柏拉圖)模型下,任何物理學最終都歸結為一個數學問題,一個擁有無窮智慧的數學家,給他宇宙的基本方程,原則上他就能計算出青蛙視角,也就是,宇宙中會包含怎樣的有自我意識的觀察者,他們可以感知到什麼,他們會發明何種語言來向同類描述他們的感知。

換句話說,在圖中,樹的頂部是“大統一理論”toe),其公理都是純數學的,而英語中的假設,是指可以被推匯出來,從而是多餘的解釋。而另一方面,在亞里士多德模型中絕不會有toe的存在,我們終究只是用一些語言表述來解釋另一些語言表述——這被稱為無限迴歸問題。

第四層:終極集合。

即其他數學結構,具有不同的基本物理方程

假設你認同了柏拉圖模型,相信在圖中的頂部確實存在一個toe——只是我們還沒找到正確的方程。那麼就會遇到這樣一個令人困窘的問題,也是惠勒教授所強調的:為什麼是這些特殊的方程,而不是別的。

就讓我們來探索數學的民主思想,由此得到其他方程所支配的宇宙也同樣真是。這就是第四層平行宇宙。不過,我們先要消化另外兩個想法:數學結構的概念,以及物理世界也是一個數學結構的觀點。

數學結構是什麼。

很多人認為,數學就是我們在學校裡學的一堆用來操縱數字的小技巧。但大多數數學家對他們所研究的領域持有不同觀點。他們研究更抽象的物體,例如函式、集合、空間和算符,並試圖證明它們之間某種關係的定理。事實上,現代數學的文章如此抽象,以至於你在裡面能找到的唯一的數字就是頁碼。

一個十二面體能和複數集合有什麼相同之處。儘管數學結構明顯過剩,但它們在20世紀顯現出驚人的基本統一性:所有數學結構都只是同一個東西——所謂形式系統for—asyste)的特殊情況。

形式系統包括一些抽象的符號,以及操縱它們的規則,具體規定新的符號稱為定理)應該怎樣用已有的符號稱為公理)推匯出來。

這一歷史性的進步,是解構主義的一種表現形式,因為它去掉了傳統上賦予數學結構的所有意義和解釋,只留下它們最根本的抽象關係。結果,現在計算機能夠不借助任何關於空間是什麼的物理直覺,直接證明幾何定理。

圖中顯示了某些最根本的數學結構和它們之間的關係。雖然這棵學科樹的延伸是不確定的,但它仍然說明數學結構一點都不模糊。它們就在“那裡”,從某個意義上來說數學家發現了它們,而不是創造了它們,沉思的外星文明也會發現同樣的結構不管是由人、計算機,還是外星文明來證明,這個定理都同樣成立)。

第四層平行宇宙存在的證據。

我們以猜測程度越來越高的順序描述了四層平行宇宙,那麼為什麼要相信第四層的存在呢。邏輯上,這主要依賴兩個獨立的假設:

假設1:物理世界特別是第四層平行宇宙)是一個數學結構。

假設2:數學民主性:所有數學結構在同一個意義上都在“那裡”。

在一篇著名的評論中,魏格納1967)寫道“數學對自然科學的幫助大得神乎其神”,而“這並沒有理性的解釋”。這個論點可以被看作是對假設1的支援:數學在描述物理世界上的便利,正是後者本身就是數學結構的自然結果,而我們正逐漸認識到這一點。

我們現有物理理論中的許多近似理論很成功,原因在於,簡單的數學結構能夠較好地近似描述sas怎樣感知更復雜的數學結構。換句話說,我們成功的理論並不是模擬物理的數學,而是模擬數學的數學。

魏格納的評論並不是建立在僥倖的巧合基礎上,在他提出這個觀點的數十年後,自然中更多的數學規則被發現,包括粒子物理的標準模型。

支援假設1的第二個論據就是,抽象數學是如此的一般,以至於任何可用純形式術語不依賴模糊的人類語言)定義的toe也必定是數學結構,例如,一個包含一組不同型別的實體比如,用詞語表示)以及它們之間的關係用附加詞語表示)的toe,就是一個集合理論模型,而且我們可以一般地找到它所在的規範體系。

這個論據同樣使假設2更令人信服,因為它意味著,任何可能想到的平行宇宙理論都可以在第四層被描述。

第四層平行宇宙,被泰格馬克1997)稱為“終極集合”,因為它包含了所有的集合,從而終結了平行宇宙的層次,不可能再有第五層。考慮一個數學結構的集合也沒有增加新內容,因為它只不過是另一個數學結構。

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考慮另一個經常被討論的觀點,即,宇宙是一個計算機模擬嗎。這個想法常在科幻小說中出現,並且實質上也被相信闡述過。數字計算機的資訊內容是一串位元。

比如“…”,雖然很長但仍有限,等價於一個很大但有限的整數n用二進位制寫出來。計算機的資訊處理就是將一個記憶態變成另一個的確規則反覆應用),所以在數學上就是一個函式f,反覆地將一個整數對映到另一個上去:

ni→fn)i→ffn))i→…

換句話說,即使是最複雜的計算機模擬,也只是一個數學結構的特殊情況,包含在第四層多元宇宙裡順帶一提,迭代連續函式,而不是整數函式,能形成分形)。

假設2的另一個吸引人的特性在於,目前,只有它唯一回答了惠勒教授的問題:為什麼是這些特殊的方程,而不是別的。

讓宇宙隨著所有可能方程的曲調而起舞,一勞永逸地解決了微調問題,即使是在基本方程層次:雖然很大數學結構都是死的,而且不包含sas們,不能形成sas們需要的複雜性、穩定性和可預測性,但我們當然以100的機率住在能支援生命的數學結構中。

由於這個選擇效應,對問題“到底是什麼把活力注入方程,使宇宙能被其描述”的答案,就是“你,sas。”

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