生命的谜团,由物理学来解释 - Sabine Hossenfelder
Life's Mysteries, Explained By Physics - Sabine Hossenfelder - #521
嘉宾:Sabine Hossenfelder
全文文稿 · 按对话顺序保留完整内容,深入理解上下文。
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§01访谈实录§01访谈实录
朋友们好,欢迎回到本节目。今天的嘉宾是 Sabine Hossenfelder。她是一位理论物理学家,法兰克福高等研究院(Frankfurt Institute for Advanced Studies)的研究员,研究量子引力,同时也是一位作者。世界上有很多大问题,比如:过去是否仍然存在?粒子会思考吗?宇宙是否为我们而被精细调节过?我们有自由意志吗?我们是否生活在一场模拟之中?
既然我们还没有答案,为什么不请一位物理学家来试一试呢?你将了解到:为什么那些声称自己知道宇宙如何起源的物理学家并没有说实话;我们能否计算出一个人类大脑;为什么没有人会变得更年轻;如果数学是现实的终极基础,为什么宇宙中可能到处都有我们的副本;你的一生如何可能只是一个漂浮在太空中的大脑所想象出来的历史;以及更多内容。现在,女士们先生们,请欢迎 Sabine Hossenfelder。Sabine Hossenfelder,欢迎来到节目。嗨,Chris。你的新书开头有一句引文
那句话是:把宇宙理解成它真实的样子,远好过沉溺于幻觉,无论那幻觉多么令人满足、多么令人安心。这是 Carl Sagan 说的。这句话对你意味着什么?我碰到这句话的时候,就觉得它正好捕捉到了我想通过这本书表达的东西。人很容易被某种讨人喜欢的解释吸引,尽量不去看证据。但我认为最终还是要去看证据,至少对我来说是这样。这就是我的结论。因为否则的话,你总会有一种感觉:你在对自己撒谎。你觉得你的 Twitter 账号主要就是在击碎那些人的梦想吗——那些人对世界上、或者物理学世界里可能正在发生的事情,抱着没有证据支撑的想法?
嗯,除了那些动物照片之外,基本上是这样。不过,你知道,我写这本书的部分原因,就是我觉得我在社交媒体上做的事情有点太具破坏性了,甚至有点让人沮丧。如果有个标题宣称:很快我们就能用量子互联网以超光速传递信息,或者物理学家创造出了负质量,或者他们搞出了什么名堂。那么我就是那个必须出来说「其实不行,你做不到,这不管用,而且不,我们并没有和平行宇宙取得联系」之类的人。我确实认为这很重要,但这是对物理学非常片面的图景。它会给人这种印象
就是物理学只会告诉你你不能做什么、什么是不可能的。而我认为物理学还有另一面:它打开新的可能性,告诉你你能做什么。它提出一些你原本不会想到的新想法。嗯,所以与其一直只是防守,你也有机会主动提出一些想法。嗯,不是我自己提出的想法。我说的是多元宇宙这类东西,或者,我是说,另一些我想说在公众心目中几乎已经确立了位置的想法,比如在黑洞附近时间会变慢,或者虫洞,或者也许是瞬移。
这些都是从物理学中生长出来的想法,我觉得它们真的很有启发性,我也理解人们喜欢它们、想听更多。所以我想,那就写一本关于所有这些大想法的书吧。说到那些抓住了公众意识的想法,模拟假说这个东西被反复提起得非常多。你对模拟假说有什么意见?模拟假说就是这样一个想法:我们的现实基本上只是一个计算机程序。而一旦你接受了这一点,那就得有一个程序员
写出了这些代码,天知道这个程序员在干什么,也许他就是上帝。所以我认为,作为喝酒时闲聊的话题,这没问题,或者哲学家们想继续讨论它,那也没问题。但如果你声称它实际上是基于科学的,那我就有意见了。因为这是一个相当大的主张,关乎要重现我们的观测需要什么条件。它等于在说:嗯,你可以用一个放进计算机的算法重现我们所观测到的一切。而我想看到
那个算法,我要求你把它拿给我看,因为你基本上就是在声称你拥有一个万有理论。而这属于物理学基础的范畴,也正是我工作的领域。所以我觉得,那些写这方面文章、并说出「噢,你不需要考虑计算机的算力,因为如果宇宙的某个角落此刻没被观测到,你就不必计算它」这类话的哲学家,我的反应是:行啊,那你告诉我你打算怎么把它写进代码里。所以我就是不买账。
我觉得那些人是想把这件事写进代码里。所以我就是不买账。我觉得那些人想得太便宜了。因为这是一个被当作哲学问题提出来的问题,对吧?它像是一个想法,在玩味宇宙可能以哪些有趣的方式存在。但我认为你的论点是,你得把它拖进物理学的领域。这其实不太是一个哲学问题,而是一个物理学问题。但它是被一位哲学家提出来的,而且确实一直被哲学家讨论。比如我觉得 David,他叫什么来着,Chalmers,刚写了一本关于它的书,我其实没怎么读。
我翻过,但我不会假装我真的把整本读完了。在这个抽象层面上讨论是没问题的:也许有一天会有人能在某种计算机上、在那个层面上写出代码。但当你主张,就我们目前所知道的自然定律和我们所知道的计算机而言,这件事实际上是可能的,那并没有什么东西支撑你把话说得那么满。而且我认为有些人已经做出过这类主张,比如 Elon Musk,还有 Neil deGrasse Tyson,他也是其中之一,都对此发表过说法。我认为他们过度强调了这件事究竟有多少是真正基于科学的。
而这就是我有意见的地方。哪一部分不是基于科学的?是我们没有那个算力,还是没有那个算法来做到这件事?嗯,我们没有算法。我们甚至不知道怎么做。我是说,有一些非常基本的问题,比如你怎么描述一个混沌系统?这一点,就还是拿这个例子继续讲。
气候科学在现实中必须应对这一点,而这真的很难,因为你们大概知道,这里有纳维-斯托克斯方程(Navier-Stokes equation)在尺度上……嗯,是尺度不变(scale invariant)的问题。所以严格来说,你不能把它在有限网格上直接截断。这要怎么进去?嗯,什么要进去,纳维-斯托克斯方程还是有限?对,这两个我都不熟。噢,纳维-斯托克斯方程是描述流体和气体行为的方程。比如大气,也包括海洋里的水之类的。
所以它就像是你在计算机上必须求解的核心方程,如果你想描述长期的天气或气候的话。而这个方程有一个性质:它是尺度不变的,这基本上意味着它会牵涉所有不同的尺度,长的和极短的都包括在内。但如果你想计算整个地球会发生什么,在计算机上你其实没法在所有尺度上计算。所以你只能给它套上一个网格。而网格的分辨率取决于你是要做全国范围的计算,还是整个地球的计算,以及时间跨度多长。但一般来说
对气候模型来说,现在大概是零点几公里的量级,也许对天气模型来说可以细到一公里或几公里。我不是气候科学家,我希望这大致是对的。应该是这个数量级。但这显然不是尺度不变的。所以你其实修改了方程,而这会带来后果。所以会有一些情况是这些模型无法正确预测的,我们知道这一点,气候科学家知道,搞天气的人也知道,这是个问题。所以人们在谈模拟的时候,我提出的正是这一点:我们完全忽略了把我们的现实放进计算机时所面临的问题。而这还只是
在一个世界、甚至只是一个国家的尺度上,网格尺寸——或者说像素的等价物——大约是一平方公里。所以想要做一个横跨整个宇宙、精细到普朗克长度(Planck length)的东西,那是非同小可的。好,我明白了。那么如果我们没法模拟一个宇宙,我们能创造一个宇宙吗?嗯,这是个有趣的问题。我做过一个视频讲这个,
我在里面试图论证:如果我们所知道的关于宇宙早期阶段的一切都是对的——这是个很大的「如果」,但我们就先假设它是对的——那么答案是:是的,很有可能,有一天我们能够造出一个宇宙。很多人以为我在开玩笑,因为他们知道我一向是那个说「不,你做不到,这都是垃圾,别信」的人。而这也是我想写这本书的另一个原因,因为我觉得自己
把自己逼进了一个角落,采取了这种非常负面、破坏性的视角。我们怎么可能创造一个宇宙,却无法模拟一个宇宙呢?嗯,说得好。这取决于你说的「模拟」是什么意思。人们通常谈的,是一个由某人编写过程序的计算机。而这一点在这个宇宙上是做不到的。你只是创造出了一些条件,让宇宙在其中诞生。然后,至少就我们目前所知道的
关于这些东西如何运作的知识而言,它会造出一个小的泡泡,基本上是这样,而这个泡泡会从我们的宇宙中掐断出来。所以它就离开了。你无法控制它,也无法给它编程。它很可能继承了我们宇宙的大部分条件。而且你再也无法和它取得联系。
那样的话,你究竟能知道自己造出了一个宇宙吗?嗯,这是个好问题。你得去想一些与它相关的可观测量,人们也考虑过一些。不幸的是,它看起来会非常像一个小黑洞,所以要分辨出来可能非常困难。但我大概应该补充一句:这不是我们接下来就能做到的事,可能要过一万年。
这需要把宏观尺度的物质——估计大概是 10 公斤这样的量——放进一个特定的量子态,让这类事情能够发生。所以理论上它是可能的。原则上没有什么东西阻碍有一天做到它,但它肯定不是我们这辈子里会发生的事。好,暂时还没有新宇宙。那自由意志呢?那是另一件会在我们有生之年发生的事。好,暂时还没有新宇宙。那自由意志呢?
那是近年来被 Dan Dennett 和 Sam Harris 这类人普及开来的另一个话题。我有个朋友,我把他拖进了三周的抑郁,因为我发给他一个 Sam Harris 在 Joe Rogan 节目上讲自由意志的视频。而在这之后,他从另一头走出来,其实还挺感谢这件事的,
但那三个星期里……对不起,Luke。物理学与自由意志的关系是什么?你在这件事上得出了什么看法?嗯,我也走过那一遭,只是我花的时间比三个星期长得多。这也是为什么我的书开头有一点警告的意味:我们要谈的一些东西并不轻松。我觉得这就是其中之一。但我也认为,任何对物理学有所了解的人,迟早都会撞上这个问题。所以我们就谈它吧,然后你可以走过去,从另一头出来。
我希望我的书能帮上这个忙。所以,是的,我基本上……我同意其中一些,我喜欢他的书,我是说,首先,那是本很短的书,所以我真的很推荐,你可以很快翻完。我喜欢这本书,除了他讲物理学的那一段,我在那一段觉得:这不太对。那是关于普朗克尺度的某句话,这本书没有那一段会更好。但总之,这就是那个基本问题:就我们所知道的自然定律而言,它们是
决定论与随机性的结合:未来由过去发生的事所决定,然后每隔一阵会有某个来自量子力学的随机事件,但你无法影响它,因为没有什么在影响它,它完全是随机的。而你认为这是否排除了自由意志,取决于你说的自由意志是什么意思。所以这件事才会有这么多争论。我在书里尝试处理这个问题的方式,是先解释我们所知道的自然定律——也就是我刚说的,决定论加上偶尔的量子随机跳跃。然后你就可以问:那么,这是否意味着自由意志不存在?你怎么看这件事?现在,
就我个人而言,我从这里面得出的结论就是:好吧,自由意志不存在。我们接受这一点,然后用另一种方式思考我们自己。但当然,你也可以尝试为自由意志提出不同的定义。比如 David Arbor 就做过这件事,还有很多人提出了略微不同的定义。只要我们知道彼此谈的是不同的东西,这些我都可以接受。嗯。量子层面上到底发生了什么,导致了这种随机性?因为据我所知,这意味着如果你回到过去,把同一段时间
再跑一遍,可能会有不同的事情发生。但我以为,给定初始条件,从那里开始一切都是预先决定的,可你听起来是在说,这里真的有一次掷骰子,可能这一次掷出一,下一次掷出三之类的。如果你认真对待量子力学,按我们现在使用它的方式,事情正是这样。当然,你实际上没法回到过去再跑一遍。所以这里有点小问题。但至少就这个理论的运作方式而言,偶尔会有那些测量事件,你无法预测结果。你只能预测得到某个结果的概率。而那些结果通常是随机的。它们是非决定论的。
所以量子力学是一个非决定论的理论。但当然,量子力学可能在根本上并不正确。它可能只是对别的某个正在发生的事情的近似,而那个别的东西可能又是决定论的。而正如你肯定知道的,还有多世界诠释(many worlds interpretation),它试图把测量更新整个去掉。那样你就只剩下决定论的演化。所以这事有点争议。但嗯,我是说,我认为就自由意志的讨论而言,这其实并不重要。你知道,你要么是决定论演化加上偶尔的随机事件,要么是决定论演化没有那些随机事件。但在两种情况下,我都觉得很难让自由意志说得通。是的,因为我想的是多世界
是不是每当事发生的时候,你就分叉出去?是这样吗?对,基本上是这样。在标准诠释里——通常被称为哥本哈根诠释(Copenhagen interpretation)——你进行一次测量,波函数坍缩成一个确定的结果,但你不知道到底是哪一个结果。这就是那种非确定性。在多世界诠释里,你不让波函数坍缩。你只是说:好,现在有两个宇宙,或者三个、四个、五个,取决于本来有多少种可能的结果。而每一个都在它自己的宇宙里发生。对。那这意味着每个宇宙都是决定论的,因为你是在沿着
其中一条路走下去。如果你继续沿着那条路走,那就意味着那是它唯一可能得出的结果。而所有其他的也都是决定论的。是这样吗?不,实际上决定论的是所有宇宙的整体。但如果你身处其中一个宇宙之中,
它看起来仍然会是非决定论的。而这正是我们看到的情况。它看起来是非决定论的。啊,这正是我们看到的情况,对吧?它看起来是非决定论的。啊,我明白了。那这个说法对吗?你经常听到:如果我们知道大爆炸开始时所有物质的初始条件,我们就能准确预测此后所有时间里将要发生的一切。这是不对的吗?嗯,在多世界诠释里,对所有这些平行世界的集合来说,这是对的。在我们的宇宙里,如果你让波函数坍缩,那就不对,因为你会得到
这个,你会得到这个随机的量子成分。而且这些量子事件未必……但那些量子事件仍然很小。它们当然可以长成宏观的差异。这正是薛定谔(Schrödinger)试图用他那著名的猫的思想实验来说明的。他想说的是:看,可能你有一只猫,它是死是活取决于原子核是否衰变。所以它所做的,基本上就是把这种非决定论的结果从一个小小的宏观量子物件——也就是那个原子核——放大成一个大东西,也就是一只猫,但那也可能是你,也可能是整个行星,你知道,如果你,我不知道,引爆
一颗炸弹之类的东西。那么回到宇宙的开端,人们在看待大爆炸、看待宇宙起源时,现在搞错了什么?你在 Twitter 上或者别的地方一直揪着不放的,是哪些主张?是的,问题在于,我们有一个相当成熟的关于宇宙如何演化的理论,而且是的,在暗物质和暗能量上还有些小问题,但我们暂且把它们放一边。我们有爱因斯坦的广义相对论,它告诉我们,如果我们知道物质内容、物质能量内容,宇宙作为一个整体如何随时间
变化。所以我们可以用这些方程把现在的状态往回外推。而事情是这样的:在某个点上,这些方程就失效了。我们最后得到的是一个能量密度和宇宙曲率都无限大的状态。这就是所谓的大爆炸。而问题在于,大多数物理学家,包括我,都认为这大概不是实际发生过的事。它只意味着那些方程失效了,而我们需要一个更好的理论
也就是引力的量子理论,但我们没有。那么宇宙是怎么开始的?嗯,我们不知道,因为我们没有这个理论。当然,很多物理学家对这种状况不满意。他们试图做的,是在很早的时候修改方程,然后给宇宙的开端安上另一个故事。于是你得到的不是大爆炸,而可能是大反弹(big bounce),这是某些循环模型里很流行的一种做法。
你有一个先前存在的宇宙在坍缩,然后在中间又开始膨胀。这些反弹可以重复,于是你得到一个循环宇宙,但在某些情形里也不一定是这样,也许只是单次反弹。但也可能是别的东西。你知道,还有别人声称我们是从一个黑洞里出来的,而那可能是一个更高维的黑洞,所以它可能有五个维度,或者可能是高维
膜之间的某种碰撞,或者与一团弦气(gas of strings)的碰撞,或者有人说也许它根本没有任何几何结构,只是某种网络。所以有各种各样的故事。而我对这些故事的意见是:它们把一个简单的故事变得更复杂,这不是科学家该做的事。所以我认为,作为物理学家,对「宇宙如何开始」这个问题能给出的诚实答案是:我们不知道。物理学家在所有这些夸张的故事上撞到的根本问题是什么——「撞到」这个词可能用错了——关于大爆炸之前可能
发生了什么,或者是什么造成了大爆炸。根本问题是什么?是从无到有吗?那其实是更难的问题。不,它跟我们目前使用的那类理论有关:这种理论把某一时刻系统的状态描述,通常被称为初始状态,但有人会混淆地把它也用在最终时刻。所以这只是在某一时刻对状态的一次指定。然后我们有某个方程,用它来告诉我们
从这个初始状态出发,在任何其他时刻会发生什么。而对于宇宙,它的运作方式是我们取宇宙早期的一个初始状态。它不能正好取在大爆炸那一刻,因为就像我说的,那是一个奇点。所以那不管用,但可以是这之后某个时刻。然后你套用你的演化定律。
在这个简单的例子里,那就是爱因斯坦方程。然后你可以计算宇宙今天应该是什么样子。然后你可以把这个和观测比较。如果行得通,你说,中大奖了,好理论。而现在,如果你看所有那些其他的解释,基本上你做的就是在这之前接上一个更复杂的故事。
而这是你永远都能做的事。我们的理论允许它,但它让理论变得完全含混,因为你可以用很多不同的方式来做。而这实际上是科学方法不允许的,所以我认为这是一个我们无法用现有理论真正解决的问题。有可能某一天我们会提出一种不同类型的理论,能够克服这个限制,但至少目前,我认为
我们只能卡在这儿。在我看来,理论物理学现在有很多问题,它像是在撞上我们现有的一堆理论的极限。我请过 Michio Kaku 上节目,跟他聊过,他的解释看起来……总有这样那样的保留。总有那种「嗯,这个我们不太清楚,但这算是最好的猜测」。我们有这个,但为了让它行得通,我们得加上 11 个维度。有大量的假设。就像,我知道,我这是在迷迷糊糊地摸索着说,对吧?但看起来,我们现在用来描述宇宙的东西,显得不实在、不扎实,而且
这正在促使人们围着正在发生的事情往回编故事,好让理论能行得通。是的,对。而所有这些,对于真正解释我们所观测到的东西来说,完全是多余的。所以这就是它的问题。于是你得到许多个故事,它们全都能被调整到符合当前观测。然后你反过来看,后果就是:你无法用观测把这些故事区分开。有意思。说到宇宙如何开始,那它将如何结束呢?
是大挤压(big crunch)、大冻结(big freeze)?还有一个是什么来着?大热寂?是有热寂吗?大撕裂(big rip),对。热寂也是其中之一,对。好,那我们会怎么结束?这一切会怎么收场?是的,恐怕答案又是:我们不知道。不过在这个问题上,我觉得比较好理解。如果我们想说宇宙将如何结束,我们就得把宇宙当前的状态向未来外推,可能要推上万亿年。而问题在于,可能存在某些物理过程,它们非常罕见,或者小到我们
一直没能测量到。一个例子是:宇宙学常数(cosmological constant)其实并不是常数,它可能非常非常轻微地在变化。而在上万亿年的尺度上,这可能成为决定宇宙命运的关键因素。而这是那种我们永远无法排除的东西。所以基本上,如果我们把当前状态向未来外推,不确定性就会爆炸式增长,最后你什么都说不出来。所以这有点像一种有趣的思维游戏,我想,试着去弄清楚:假设没有别的事情发生,宇宙学内容
实际上是常数,也没有其他我们还没听说过的过程,等等等等。你可以试着推测会发生什么,但我会说,别太当真。如果什么都不改变,如果未来没有藏着什么诡异的改动,那在这种情况下你觉得最可能预期什么?我想如果我记得没错,至少在目前宇宙学的标准模型里,那会是热寂。因为宇宙学常数加速了宇宙的膨胀。于是星系彼此越来越远,然后恒星逐渐死去,坍缩成黑洞,一切
都会变暗,然后黑洞蒸发,你剩下的是这些基本粒子组成的残余气体,大概就这样。但我是说,如果你有另一种理论,比如 Roger Penrose 就有循环宇宙的想法,那么整个东西最终会转变成一种新的大爆炸。我知道这让事情有点含糊,但我是说,他有一些数学可以拿出来。而我觉得这并非完全疯狂。我其实对它相当有同感,但我大概还没被说服。说到数学和 Roger Penrose 的工作,你会说数学是终极语言,或者说现实的基础吗?
一切是不是都建立在它之上?是的,这是个很有意思的问题。信不信由你,我确实想过这件事想了相当一阵。嗯,目前它确实是我们最好的东西。而且我认为在相当长一段时间里它还会是最好的东西。我们还没有完全开发出它的潜力,尤其是在我们刚谈到的混沌系统或复杂系统方面。我们才刚开始理解数学是怎么运作的。但我们要怎么判断它最终是不是最好的东西?比如我们才刚开始理解自然,才刚开始尝试用数学的形式来表述我们对它的假设。也许在十万
年之后,会有人提出比数学更好的东西。还能有什么呢?我不理解能有什么比数学更好。还能有什么呢,我不理解能有什么比数学更好。嗯,对,我想这就是问题所在,对吧?也许我们只是不够聪明。所以我当然希望,随着时间推移,这个星球上会出现一个更高级的物种,天知道他们会想出什么。但我玩味过的一个想法是:原则上,不用数学作为中介也能做科学。而我们实际上在做计算机模拟的时候
在一定程度上就是这样做的。我们现在做计算机模拟的方式是:我们把从观测中提取出来的数学,用算法的形式表述出来,然后把它放进计算机。所以我们把数学当作中间人来得到模拟。但严格来说,你并不真的需要这个,你可以试着找到另一个系统,直接模仿你想描述的那个东西。而实际上,这在量子模拟里就在做。
所以有,嗯,首先,有些类型的量子计算机就是基于这个想法的。但更一般地说,你可以模拟某些基本粒子的性质。比如希格斯(Higgs)就是人们研究过的一个例子,还有像马约拉纳粒子(Majorana particles)之类的东西。你可以在凝聚态系统里模拟它们。
而现在,这又是把数学当中间人,没错,但严格来说你并不需要它。你完全可以说:好,我把这个模拟本身拿过来,我只是试着弄清楚它告诉了我关于另一个系统的什么。所以你可以把现实直接映射到现实。而我认为这是一种我们还没有充分探索的做科学的不同方式。也许这就是我们某一天能够超越数学的方式。但这真的是非常非常遥远、最狂野的猜测。是不是说,其他外星文明也必须发现数学
呢?经常听到数学是宇宙的通用语言之类的说法。这有道理吗?对我来说这看起来很可信,但我们怎么知道呢,我们又没和任何外星物种说过话。所以我是说,数学确实是某种对某些规律性的通用描述。所以在我看来,这很可能也是成立的,但我想我们得等到见到那些外星人才能知道。我想,如果你设想某个外星人坐在它那颗小绿星上,它
夜里抬头看天空,它会说:天上有一个光点。天上还有一个光点。天上还有一个光点。我猜由此可以推断出:看,这就是计数的基本基础,对吧?你面前已经有了一些数学。而我猜从那里一直到 E=mc²,都只是更多的计数,数东西、摆弄它。对,论证通常就是这么走的。但再说一次,我是说,这在很大程度上是基于我们对世界的经验。那我们要怎么判断,外星人不会以完全不同的方式看现实呢。
你前面提到过宇宙学常数,它属于这套东西的一部分,被用来为宇宙的精细调节理论(fine-tuning)辩护,也就是你有一个不可思议的刀锋般的平衡:这个宇宙的一堆不同特征,引力、强核力与弱核力、宇宙学常数。我想得没错的话,如果其中任何一个哪怕稍微有一点点不同,基本上我们就很可能不存在,而它恰好出现的可能性看起来超级超级低。因此人们说:看,这很明显,宇宙是被精细调节
得适合生命的。但这也极具争议。你能给我讲讲精细调节理论吗?可以,这是一个被提出很久的论证,运作方式基本就是你刚才总结的那样。你取自然定律里的那些常数,我想是 26 个,取决于你怎么数。你知道,其中很多常数其实就是零,比如我们知道光子的质量。然后你就可以争论:如果它是零,那还算不算一个常数。所以,你知道,这就是在抠字眼。
但是,是的,所以你可以问这类问题:如果宇宙学常数稍微大一点,或者稍微小一点,会发生什么?或者你可以问精细结构常数(fine structure constant),也就是电磁相互作用的强度 alpha。如果我们把它变得稍微大一点或小一点,会发生什么?或者引力常数。而在很多这类情况里,答案是:某些东西会严重出问题。恒星无法发光,或者星系
永远无法形成。一切都会坍缩成黑洞,或者整个宇宙可能立刻坍缩,或者不可能形成任何我们认为是生命所必需的复杂分子。人们已经举过很多这类例子。而有些人借此说:嗯,这样的事情靠偶然发生,看起来真的太不可能了,
一定存在一个创造者。而在另一边,有些物理学家说:嗯,这看起来太不可能是碰巧如此了,所以一定存在多元宇宙。所以可以说是同一枚硬币的两面,尽管在某种程度上它们彼此完全相反。它们出自同一个想法,那就是:这里似乎有某个东西需要解释,也就是为什么
自然常数恰好是这些值。而整个论证的问题在于,我们没有办法量化这件事发生的概率。所以如果你告诉我:嗯,这看起来真的很不可能,我就会问你:你怎么知道?我是说,你又不是能收集样本然后问「这种事多久发生一次」?因为我们只有这一组自然常数。而我们没有办法判断它有多可能或多不可能
发生。所以通常这类论证都依赖于某种关于自然常数的变化算不算「小变化」的说法。但这一点你也可以质疑:多小才算小?为什么这个是太小,而另一个不是?所以我认为这些全都……而我对这些论证中的任何一个都完全不服气。还有一个奇怪的事实:在过去几年里,你大概不会相信,在这些问题上居然有了不少进展。有些物理学家提出了
一些自然常数的可能组合,它们与我们现在的宇宙非常不同,但看起来仍然允许复杂的化学发生。物理学家其实不怎么谈生命,但这些其他自然常数组合也很可能允许复杂化学,甚至可能允许生命。所以我认为这个论证其实就是错的,人们不该再谈它了。不过想想外面还有另一种组合能让复杂
生命演化出来,还是挺酷的,因为那样一来,精细调节理论整体就被消解了,对吧,你有另一个版本也能成立。而我真的很喜欢这个想法:即便——如果我们去看的话,我想宇宙学常数是一个很小的数,或者还有几个别的,比如弱核力,和其他一堆常数里的某些数字相比,小得难以置信。但当你谈你想把它改变多少时,就像你说的,谁来定义什么算是
较大的变化或较小的变化,谁来定义那是个大数字还是小数字?然后当你谈某个东西被精细调节、是被设计出来的,你谈的是某个东西被小幅度地调整,但如果你是那个在之前就已经先做出「什么算大、什么算小」这个决定的人,那这就只是你在做出,我猜,
一种价值判断,或者说一个预先设计好的判断,关于你认为它是否应该改变。对,这是一种看法。通常物理学家是随意地划线的,比如说,如果变化量是一的量级,那就算大。而低于这个量级的一切就变得非常主观。但接着你可以说,它是不是小于百分之一,
或者小于千分之一?那就算小。但当然,你完全可以从,就像你说的,千分之一之类的开始,然后把一切都相对于它来测量。而这正是物理学家提出的这个论证变得循环论证的地方。你怎么看玻尔兹曼大脑(Boltzmann brains)?我去年才知道这些东西:可能存在我们的其他版本漂浮在以太中,而这场对话里的你和我,可能只是某个远在百万万亿十亿英里之外的大脑短暂的一闪,而我可能只是在想象这一切。
对,所以确实可能不是完整的你,而只是你的大脑,它有一种幻觉,以为自己在跟我说话。是的,这是你如果把统计力学太当真,就会得出的一个东西。所以基本上,这个想法是:如果宇宙永远延续下去——正如我们前面讨论过的,如果你只是把当前状态向未来外推,这很可能会发生——那么宇宙中所有种类的基本粒子组合,在某个时刻都应该出现。前提是自然定律具备某种性质,叫做遍历性(ergodic),我待会儿会回来说这个。然后就可能发生
这样一个巧合:你知道,基本粒子组合成了某个特定的分子,而这需要非常长的时间,你知道,我们说的是万亿又万亿年。然后你再等久一点,它们组合成了类似细胞的东西,而如果你等得足够久,它会形成一个大脑,事实上,只要你等得足够久,它会形成任何可能的大脑,这些大脑会思考所有可能的想法。但这件事的坏处是:东西越大,它持续存在的时间就越短,因为它被所有这些随机性包围着,而这些随机性来自其他分子的相互作用,那些分子并没有
自发地组合成这么大的东西。所以这个东西存活得越短,它出现的可能性就越大。而这就引出了玻尔兹曼大脑的想法。所以在宇宙末端的某个地方,在非常非常遥远的未来,有所有这些大脑自发地把自己组装起来。只想一个念头:哦,你好,我在这儿,或者,你好,我在跟 Sabine 说话,然后它们又散架了。我看到你在笑。是啊,这看起来有点荒唐。看起来有点荒唐。但问题在于,如果你认真对待这件事,认真对待我们所知道的自然定律和统计力学,那你就有点
不得不咬下这颗酸苹果。我想这是个德语说法,但我希望它能翻译出来。所以很多人觉得这只是傻话,但我认为它其实告诉了我们一些关于自然定律的东西。因为如果你想阻止这件事发生,我们就可以推断出自然定律不可能是遍历的。而这是关于那些基本定律性质的一个陈述。我该补充一句,其实已经有一些迹象表明,引力,或者很可能是强核力,可能不是遍历的。
所以我认为这是一个有意思的事实。所以它并不像乍听起来那么傻。为什么同在一个宇宙里,力会因为距离远就改变呢?噢,不,力不会改变。这个论证是说:所有可能的基本粒子组合都会在某个时刻发生,这个说法只对具备某些性质的自然定律才成立。而这个性质就是遍历性。
基本上就是这个意思。所以如果理论是遍历的,那么所有这些可能的事情都会在某个时刻发生。但并不是你能想到的所有可能相互作用都如此。特别是,如果你有一些束缚得非常紧的相互作用,比如强核力,
这会让它极不可信。因为你把一些粒子放在一起,它们就卡在一个束缚态里。就像强核力把夸克束缚在质子里面之类的。为什么所有能发生的事情,也都真的会在某个时刻发生?为什么它们不能就永远卡在一起?
而这种相互作用会让你撞上这类问题。而公平地说,玻尔兹曼在思考这件事的时候,对强核力一无所知。这大概只是他没想到的问题。那是不是说,说「你会在很远的地方进行这场对话」是错的?人们用的是不是同一个模型:如果可观测宇宙之外的宇宙是无限的,那就意味着你这场对话会在百万个不同的地方、以百万种不同的方式发生。嗯,我会这样表述:要么
要么自然定律不是遍历的,那样我们就能从中学到东西。有意思。你说的知识和人类可预测性是什么意思?你那里是什么意思?有意思。你说的知识和人类可预测性是什么意思?你那里是什么意思?其实,David Deutsch 谈过这个。所以我去采访了 David Deutsch,非常有意思。他有一个论证:知识不可能被预测,因为如果你能根据我们已经知道的东西预测出知识,那它就不是新知识了,这说得通。根据我们已经知道的东西,那它就不是新知识了,这说得通。而我认为这也是我们在物理学里、也在其他科学学科里看到的情况:我们发展出的任何新理论,都需要这种直觉的跳跃。
它需要某种新东西。严格来说,你不能只是从先前的东西里把它推演出来。所以你经常看到的是:事后,物理学家常常编出某种故事,说明自己是怎么得出这个结论的。它是从他们之前听到的东西里推演出来的,等等等等。但在我看来,中间总是有某种魔法般的成分,你知道,就是那个突然冒出来的洞见。而我认为这正是 David 想说的。不过我该说,这像是某种
处在非常高的涌现层面的东西。在你我讨论的这个层面上,你完全可以论证:从根本上说,如果你谈的是那些底层的东西和它们所遵循的定律,那它很可能是决定论的。只是在实践上,我们永远没法预测它。那你觉得,这是否意味着知识是被发现的还是被创造的?嗯,我猜两者都是,对吧?有时候知识是你发现的,有时候是你创造的。我知道人们在数学上大量讨论这个,但我一直对此有点含糊。
我不觉得它非得是其中之一。它完全可能两者都是。明白了。说到意识,显然我们谈过自由意志、谈过模拟。我们有可能计算意识吗?这是个很好的问题。
你大概知道,Roger Penrose 持的观点是不可能。他有一个基于哥德尔定理(Gödel's theorem)的论证,我在书里就这个对他做过访谈。我并不真的被这个论证说服,但你知道,他是诺贝尔奖得主,我不是,所以也许你该听他的而不是听我的。这就是为什么我在书里放了访谈,这样你不只是听到我的想法。所以他认为意识里有一个不可计算的部分。而我们目前使用的自然定律是可计算的。而我认为这是他相信量子力学里还有某些我们尚未完全理解的东西的原因之一。
所以他提出了一些量子力学的替代理论,他认为意识的成分就在那里进来。所以我觉得这很有意思。我不认为它完全正确,但也许其中有值得的东西。所以如果他是对的,那就意味着人工智能——至少以我们目前能用算法在计算机上表述的那种方式——永远不会真正有意识。对,嗯,我想那大概是 10 年前,
或者《超级智能》是哪年出的?2014 年,Nick Bostrom 写的,差不多那样。那本书出来的时候,我读了它,我当时坚信通用人工智能的末日会在 10 到 15 年内降临到我们头上。而看起来,AI 安全社群、围绕 AI 的整体讨论,在那段时间里有点转变了。
倒不是说我对这个领域最酷的进展有什么第一手把握,只是从我的角度看。现在看起来,定义良好的问题,是人工智能变得极其擅长的那类。而定义不清的问题,就我所能看到的,基本上没取得什么进展。而通用人工智能恰恰会来自那些定义不清的问题。所以我觉得,他们管那叫什么,「博斯特拉达穆斯」(Bostradamus)式的担忧,那些末日前的预言,看起来变了。看起来围绕这类讨论的叙事变了,恰恰
是因为我们在计算这些东西上越来越吃力。对,这很有意思。据我理解,它们也越来越撞上资源限制,比如算力。对,算力、能源。然后还有一个问题,就是那些叫什么的,超参数(hyperparameters),必须以某种方式找出来。噢,那些通常用于人工智能的神经网络,它们有所谓的超参数,必须选好,网络才能正常学习。而这有点像黑魔法:那些超参数是从哪来的?这方面有很多讨论,至少据我理解,而且跟你一样,我并不
真的做这个方向,我只是从外部关注。因为这种黑魔法,他们取得的成果有点不可复现,因为你不知道他们是怎么想出那些参数的,他们试了多少次,失败了多少次。所以现在社群里有了一种动向,想让这件事更透明,这样更容易弄清到底做了什么。嗯。我一部分觉得庆幸,我想,
让一个能自我编程的超级智能通用人工智能晚一点到来,而我们也许能多获得一些智慧。能自我编程的超级智能通用人工智能晚一点到来,而我们也许能多获得一些智慧,与技术同行。这在我看来是个相当好的主意。即便这不是出于选择,而只是因为编程语言的限制,以及我们自己缺乏能力去写出
我们需要写的东西。这其中有一部分感觉大概是好事。总体而言,我认为技术跑在了智慧前面,而我们正撞上一些真正的路障,这很有意思。我想得对吗,摩尔定律——算力平均每两年翻一倍——实际上也开始放缓了。我也听说过这个,但我也听过别人反对。我真的不是技术方面的人。所以我不太确定该信谁。
但是,是的,摩尔定律的死亡已经被宣告过好几次了。所以到这一步,我也不太确定该信谁。还有整个这个问题:疫情之后的世界经济,加上所有的供应链问题,这可能……你知道,这可能是数据里的一个异常。所以也许,也许有点不太公平。是的,当然,这说得通。为什么没有人变得更年轻?为什么我们没有人变得更年轻?对,这是个有意思的问题
因为我们认为已经弄清楚了答案的一部分。在物理学里,这归在时间之箭(arrow of time)这个问题下面。为什么时间在一个方向上看起来和另一个方向不同。我们相信我们理解了其中一部分。一部分原因就是某些事件链条非常可能发生,而另一些则不太可能。所以东西容易坏,无序容易增加,但东西自发地「不坏」回来是非常不可能的,无序自发地减少也是非常不可能的,这只是「熵通常会增加」的另一种说法。
但这当然带来一个问题:如果熵不断增加,那它一开始为什么是小的?而我们现在处理这个问题的方式就是:我们说宇宙诞生时熵很小,而我们完全不知道为什么,这就让一切行得通。这是对的。但我们完全不知道为什么,而这让一切行得通,然后这是对的,但我们不知道为什么当时会是这样。这又是一个关于初始状态的问题,我们谈宇宙开端时已经讨论过了。所以这是那种我们甚至不知道该怎么回答的问题之一。这是 Penrose 实际上正试图用他的循环宇宙来回答的问题。嗯。
那从物理学的角度,你如何设想时间?是一切同时发生吗?嗯,至少在我们目前的理论里,时间是那个维度。所以当然,如果你把空间和时间画出来,那并不是一切同时发生。只是整个东西合起来是一个数学构造,它就摆在那里。并不是说有某个特定的时刻,我们称之为当下,它在任何意义上都是特殊的。
我是说,它在我们的感知里是特殊的,但你也可以说,在我们的感知里,每一个时刻在某个时间点上都是特殊的。所以在这个意义上,它们都是平等的,如果这说得通的话。这是不是有点像在说:因为我现在站在这个位置,这个位置对我来说是特殊的,但如果我站在稍微不同的位置,那在空间的三个维度上也是一样,对吧。而时间就是某种同样随意的选择:现在,然后现在,然后又现在。对,非常相似,除了在空间里你可以来回走,而在时间里你不能。为什么会这样?
存在一条时间之箭,它确实有方向性。嗯,这正是我刚说的。我们只掌握了答案的一半,对吧?所以如果你问,比如,为什么你不能回到过去?那是因为你本来就在那里。所以如果你被允许再做一次,那就可能导致各种各样的因果悖论。这是时间旅行通常的问题。恐怕是这样,所以它不会发生。嗯,既然你这么说。好了,Sabine Hossenfelder,女士们先生们,
如果人们想跟上你在做的事情,你有你的 YouTube 频道,现在正火,还有你的 Twitter 和你的新书,他们该去哪里?嗯,直接谷歌我的名字就行,因为这不是一个很常见的名字,你会找到比你想知道的还多的关于我的信息。Sabine,我很感谢你。谢谢。谢谢。你