烧脑的理论——数学宇宙

人类这种生物因为进化的原因,获得了一个特别大的大脑。也许这个大脑在一开始并不是很累赘,因为要有效地狩猎和采摘果实,需要非常丰富的相关知识。但是随着人类文明的出现,人类开始通过社会协作和分工来进行生产,这使得每个人只需要掌握自己领域内的专业知识就可以了。这就让原本满负荷运转的大脑资源,大脑空出了许多空闲资源,大多数普通人会用娱乐去将它占用,而少数人则用这些资源来思考更深邃的知识。

比如我们的这个世界的本源到底是什么,当然这个问题的答案有很多,而且以人类现在掌握的科技水平也是无法做出验证的,但是仍然有很多吃饱了没事干的科学家哲学家把劳力消耗在这个问题上面。这些理论多如流氓,有哲学的也有科学的,比如中国的道家就认为世界的本源就是道,但到底什么是道呢?这给出了很玄学的解释道可道非常道,其余的关于世界本源的代理人还有阴阳五行以及古希腊的四元素假说。当然早在古希腊就有德默克里特提出了原子假说,这一假说虽然在后世得到了科学上的证明,但很快科学家又发现原子并不是这个世界的本源,它本身也是由更基本的基本粒子构成的。它们分别是中子、质子和电子,而中子和质子就是由更基本的夸克构成。那夸克电子之类的基本粒子是不是由更基本的也有其类在的组成部分呢?这个就超出了现代科学的检验范围,陷入了纯理论了。

比如现在最流行的就是超弦理论,认为世界的本源是一些振动的弦,但是前几天看了一个视频,介绍了一种更超弦的更大胆的理论,提出者是一位叫做麦克格雷的科学家。这个理论很骚扰,但是它的逻辑上却是比较严密的,因为现在不管是哪种哲学思想或者科学理论,最后都要把世界的本源归根于一个具体的事物,不管是叫做道还是叫做超弦。而这位麦克格雷教授的理论就是世界的本源是什么具体的事物,而是数学本身。虽然那个节目我听了两遍,还是感觉很骚扰,只能大致的谈一谈我的理解吧。

首先我们得推翻一个非常反直觉的常识,就是我们所感知的外部世界和世界本身是两码事,我们所感知的世界其实是大脑将它接收到的信息加工处理之后形成的一个模型。意识所感受到的,所观察的和感受的就是这个模型,而不是外部世界本身。举个简单的例子,我们会看到这个世界是五颜六色的,但是在外部世界并不存在颜色这个东西,所对应的只不过是不同波长的电磁波。而且人类看到的也只是电磁波光谱中的很窄的一部分,红外线和紫外线除非借助仪器,不然对人类来说它们就是隐形的。而且对于猩猩和狗这些动物来说,它们的眼中的世界就是灰度的,就是一幅幅的灰度图像,没有其他的颜色。

那么这个事实意味着什么呢?还是以颜色为例,在外部世界的真实存在中并没有颜色。颜色只是大脑将不同波长的电磁波,颜色这个概念只是大脑加工处理后赋予给不同波长的电磁波,而人类的许多,而很多事物,它们都是人类创造并赋予的概念。比如一颗恒星,它实际上是大量的聚集在一起的原子,在这团原子的中心正在发生着核聚变反应。或者说一个生活中的例子,一个篮球也是由大团的气体分子和橡胶分子构成的一个结构。而篮球这个名字则是人类给它们起的。所以我们会发现一个现象,从我们从宏观到微观世界,我们会发现所需要的概念数量是越来越少的。比如我们常生活中有各种各样的事物,汽车,飞机,马路,商店,你能满目的商品,但是我们足迹追寻的话,这些东西不过是由两百多种原子通过不同的排列组合构成的而已。而原子又是由质子和中子构成的,质子、中子和电子构成的。而这些质子和中子又是由更基础的夸克构成的。所以我们越接近世界的本源,我们需要的,用来描述的概念和性质就越少。

那么,顺着这个规律,归纳推演下去,那么作为世界本源的这个东西,它是不是本身就没有任何的概念和性质呢?那有没有这样一种事物呢?事实上是有的,那就是数学,数学就是完全抽象的。虽然现在人类用一大套很复杂的符号系统来表示它,以至于很多这套,大部分人看到这套系统就脑瓜疼,但是实际上这些符号都是抽象的,可以任意替换的。比如说你把加号写成圈,只要约定数乘,人家能够看得懂你列出来的算式。而这位迈克格雷教授的观点就是,世界的本源就是抽象的,没有任何具体概念的数学。但是人们会说,数学的性质就是它的不变性。三角,在平面欧式空间里面,三角形的和永远是180度,一个正十二面体也永远只有十二个面,但是我们的世界却是在不断变化,怎么可能会是由数学构成的呢?但是如果以相对论的角度来理解,构成这个世界的事物就是时空量,而时空是三维的空间加上一维的时间,构成了一个四维的物体。而一个人的一生,则可以认为是存在于这个四维时空中的一个数学对象。你可以想象把空间压缩成一个二维的平面,那么时空就变成三维的了,而你的一生就是在这个三维空间中的一个态状。