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0、令人困惑的量子「意識」問題
薛丁格的波函數、海森堡的測不準、泡利的不相容、楊振寧的宇稱不守恆...這些新發現、新理論蓋起了量子理論的大廈。量子理論的「隨機性」、「超距糾纏效應」、「不可預測性」讓很多「老派」科學家們難以接受。就像愛因斯坦始終堅持嚴格的因果論和決定論,但相對論不能很好的解釋許多微觀層面的現象,這也導致他在和玻爾多次爭論中一次次「落敗」。
我在閱讀量子理論的相關書籍時看到有關「自由意識」的討論,這讓我更深刻思考了物理和哲學、物質和生命之間的關係,這篇文章記錄了我學習過程中的思考。我想先分享一個複雜的問題給大家:普遍觀點認為,人類的「自由意識」是最高級的,然後才是動物、植物、微生物等,而沒有「生命」的「物質」常被認為沒有「自由意識」的。由於我們都屬於「生物」範疇,生物逃不過的問題就是「死亡」。如果假設,人類不會死亡,權利、金錢、情感、信仰這些和「欲望」有關的「自由意識」會不會隨著時間的推移而湮滅、變得毫無意義?若我們不會感到疼痛、火燒不死、寒冷凍不死,生命沒有終點...這會是一種什麼樣的體驗?我們有沒有想過那些看似被我們「利用」的無生命的「物質」(比如巖石),他們在某種意義上卻是「永生的」,雖然被利用、被破壞、改變了物理性質,但歸結起來卻他們卻只是能量和形態發生了變化。我們人類最多不過百年左右的壽命,連地球都逃不出,放眼整個宇宙,卻充滿了「年齡」遠超人類的「物質」和「能量」。究竟是「自由意識」更高級,還是這些物質擁有比我們人類更高級的「自由意識」呢?
生命是什麼?物質是什麼?能量是什麼?科學的意義是什麼?20世紀初,普朗克或許是量子論最早的提出者,愛因斯坦是相對論的提出者,也是把質量和能量劃等號的人,後來很多物理學家努力的方向,是在調和相對論和量子理論,甚至說尋找能將整個物理學和宇宙現象統一起來的「大一統」理論。身為剛學習物理沒多久的我,也期待自己未來能有所貢獻。
一、空間=能量?
奧卡姆剃刀原理的中心思想應該是化繁為簡。解釋自然萬物,也應當越簡單越好。
和很多人不同,我不是總相信眼睛所能「觀測」到的、所學到的知識,也沒有絕對堅持的科學「真理」,無論任何新的理論的誕生,只要它邏輯足夠嚴密,並能為人們所用,我都會接受。但在整個科學界,被學術體系、固化的理論和課本限制思維的人非常多,我並不想成為其中一員。我認為發散、跨界思維和質疑精神才是突破現有理論科學和應用科學的最強力量。
愛因斯坦把質量和能量劃等給了我一些啟發,我認為空間也是可以和能量劃等的。在本文,我把我們所研究的「宇宙」分割成了無數個「量子空間」,希望「量子空間」這樣的模型可以給相關的理論和實驗工作者帶來一些「非常規」的計算推導和實驗設計方向。
首先我要闡述一下「量子空間」的定義:「量子空間」是任意範圍內能量疊加態。由於我們暫未發現量子的最小形態,所以也就無法證明相對論裡的「連續」世界是錯的。於是我把一個夸克、一個原子、一杯水、一個人、一個星球、整個宇宙,都看做一個單位的「量子空間」。「量子空間」沒有確定的大小和形狀,所以當我們選擇研究對象不同,必然會發現不同的規律。
如果引入一個公式來表達這個「量子空間」的話:S = Em+Eq+Q-Ed±Ex
為了讓公式在後期更容易糾錯,我引入了Ed和Ex的兩個未知量。S就是量子空間總能量,Em代表該空間內有質量物體所含的能量(質能),Eq表示該空間內的量子力(強力、弱力、電磁力)的總和,Q代表量子空間「實時」熱能,Ed表示此空間範圍內的反物質能量(本文假設光是正反物質湮滅釋放的能量的一種形式,引力是反能量和反物質運動形成的承載和吸引物質和能量進入的空間,Ed= PV v/2& 空間負物質密度*空間體積*引力加速度/2·反物質空間常數),Ex表示我們暫未發現的能量形式。
量子空間沒有閉合態,總是對外連接的。所以一個開放量子空間體系內的能量常態是:連續的能量交換、能量狀態不穩定。質量越大、溫度越高的量子空間單位時間釋放能量越大,該範圍內反物質反能量密度就越大(如黑洞)。
空間=能量是很合理的。光(高能量傳播),熱(低能量傳播),力(能量凝聚、固定),電磁(高能量傳播),物質(不停輻射能量、吸收能量的凝聚態能量體)、空間(反量子反物質運動形成空間,反能量反物質不斷吸引物質和能量填充空間產生湮滅反應,釋放0質量、低質量的量子如希格斯玻色子、中微子、光子等,反物質可以超光速運動為物質提供存在空間,宇宙超光速膨脹)。以上幾種已發現能量形式還可能是包含關係(比如力和質量)。用正反物質湮滅釋放能量來解釋大爆炸理論似乎很好用:宇宙誕生之初正物質和反物質密度極大,相互湮滅導致奇點爆炸,也正是由於現階段地球所處的宇宙空間和反物質、反能量的「稀薄」才讓我們有了相對穩定的生存空間。
將量子空間公式展開來談,這包含了相對論、熱力學理論、量子力學、反能量等研究等極其複雜的理論知識和公式運算,所以不知我的「空間=能量論」能否幫到現在的理論研究者們。量子空間的模型有很好的通用性,以此為基礎的量子理論完全可以演化出更多學術分支。
如果把我們所能感知的一切都視作能量(信息),幾乎所有的自然規律似乎都用量子空間解釋的通。
我在本文提出了許多論點,我很想知道,從優秀學者的視角裡看我的這些想法,有哪些是荒謬至極的,又有哪些是可以進一步探討和研究的。我沒有對物理學各領域的理論、公式進行深入的推導和運用,因為我只是個量子理論的初學者,希望能在專業指導下在更具體的學術分支進行學習和探索。我在此僅對已有的一些科學成果和當今比較熱門的領域進行了一些思考,少量引入了一些我認知範圍內「原創」的物理模型和實驗設計方法。
二、科學進步>人類本體進步,量子理論能帶動生物學突破人體瓶頸
我主觀的認為現階段應適當減少「應用型」工具的研發,加大生物體、人體工程研究的投入。
人類已經有近萬年的「文明歷史」,科學發展出來的分支越來越多,「工具進步」成了人類文明進步的標誌,「科學理論工具」和「應用工具」在近百年正以幾千年來前所未有的速度增加著,這是否應歸功於量子理論的出現?很多科學家不再固執的認為世界萬物都有「固定的」規律,而選擇漸漸相信一切都是隨機的、不可預知的。
我們可以用數學、哲學為工具去發展量子力學和相對論,也可以用物理為工具去深挖化學、生物在微觀層面的變化和規律。
我們掌握了能源、電力的應用,可以用機械代替人類工作,可以乘坐各式各樣的交通工具出行。但從「文明時代」算起,數千年來「工具」越來越多,反觀人類自身,除了營養結構的優化、人均壽命的「短暫」增長,人體在很多方面甚至出現退化。
比如:大部分人的體能、環境適應能力等變差了;過於豐富的物質、娛樂選擇和成功學影響著諸多人的價值觀,致力於鑽研科學的人越來越少,抄襲、投機取巧的行為已經蔓延到人類的各行各業。
我們現代人的智商較古人而言可能僅有「些許」提高,但現在所取得的哲學、科學上的進步歸根結底是數千年來的經驗積累而不是「人體機能」的進步帶來的。
可以說,有非常多的科學研究的瓶頸不在於研究方向本身,而在於「人體極限」的一些限制:幾千年前人眼看不到的東西、聽不到的聲音、聞不到的味道、承受不了的加速度,我們現在依然如此(甚至可能更差了)。
應用科學的進步和發展再快也改變不了人類會死亡的事實,但我相信未來量子生物科學、人體科學的進步將會帶來巨大的變革。
很多生物學家們鍾愛達爾文,致力於探索生命的起源,其實這和很多物理學家想探尋宇宙的起源一樣,這對人類發展並沒有足夠多直接的利用價值。我們現在知道所有會「死亡」的生物其實都是碳基的,憑藉如今的科技手段,利用生物特性,嘗試「人造生物器官」去延長生物的壽命或增加其適應能力,或許未來能更好應用在提升「人類性能」上。據我所知,「人工合成生物」似乎已經有成功的了?
科研人員花費在各種藥物研究上投入的資金太過巨大了,對抗「人體熵增」新藥物研發或許不是最好的辦法。即便研究出藥物能對細胞衰老起反作用(如達沙替尼)最終能幫助人們延壽多少年呢?但如果,幫助每個人的思維(「自由意識」)找到更好的「生命載體」(非碳基)是否可以讓人類獲得更長久的壽命,適應更加極端的環境?
悲傷的是,不知是不是被「道德倫理」所限制,腦科學、人體科學的發展現在連「初期」都算不上。不僅如此,大多數科學工作者們似乎更喜歡通過實驗去發現問題,而不太習慣於拋出各種奇怪問題(思考看似不可能解決的問題往往會讓人們產生新思路)去尋找解決方案:畢竟如果你提出的問題太刁鑽或太「離譜」,很可能會遭到業內人士嘲笑而承受巨大的心理壓力。就目前的科學界來看,過於追求「嚴謹」有時反而成了科學進步的絆腳石。
主攻一個方向的科學家們通常會被很多人讚揚「術業有專攻」,但這樣的科學家們的思維容易受到行業內條條框框的限制。仔細觀察我們會發現,各個學科之間都有相通之處,哲學定律、社會學規律、物理學定律很可能在化學、生物範圍也適用(如熵增、奧卡姆剃刀、量子趨向性等現象)。只有較少的物理學家會透過生物、化學甚至社會科學、網際網路的角度去思考自己領域的問題。我敢說:任何兩個看上去毫不相干的領域(甚至個體),它們之間也必定有或多或少的交集和通用規律。相信牛頓愛因斯坦在晚年一定意識到了這一點,如果不是哲學(神學),也一定有一套理論,在全「科學」範圍內適用(我希望是量子理論)。
三、所有實驗觀測毫無「準確性」,只有「適用性」
可以說,科學的觀測手段雖然增加了很多,但依然十分「單一」。我們發明了無數精密、複雜的儀器,但最後一步依然是在用人體(眼、耳、鼻、觸覺等)來觀察。
自然界中,人類顯然不是所有方面都是最強的,除了大腦和工具的運用這方面,其他方面被各類生物完爆。
據了解,皮皮蝦具有16種視錐細胞,分辨出比人類多的多的顏色,連紫外光譜和光的極化都能收入眼底。
蝙蝠可以通過發出超聲波然後再依據超聲波回應來定位信號搜尋食物,探測距離,確定目標,迴避障礙和逃避敵害等。
候鳥似乎可以感知磁場,鯊魚的大腦可通過其它生物的肌肉收縮產生的微弱的電場信號,發現隱藏獵物,狗可以聞到人們聞不到的東西。
當然,人類在短時間內可能無法將人體的各感官提升到生物界最強,但在未來的實驗中,是否可以利用其它生物的感官去獲得一些觀測結果,如此記錄的日誌和實驗結果理應更「準確」或者說有更廣的「適用性」。
四、人工智慧的「不智能」
如何定義智能和不智能?人和計算機的區別在哪裡?有人回答說:情感和感知。現在的計算機發展出了「視覺」、「聽覺」、「觸覺」,但和生物相比還是缺了情感和很多感官。
感謝圖靈和馮諾依曼,過去幾十年,計算機技術發展非常快,但離真正的「人工智慧」差的太遠。即便是量子計算機,也一樣是由量子電晶體、量子儲存器、量子效應器等「非生物」硬體組成的。我為什麼強調「非生物」硬體?所有計算機都是有最基本的「數學邏輯」,通過輸入和輸出(0,1)這樣的電信號來「學習」和「執行命令」的。而在自然界,有「自由意識」的生物在誕生之初是完全沒有「數學邏輯」的。很多生物都能直接處理諸如圖像、聲音、磁場、氣味等比數位訊號複雜的多的自然信號,他們需要處理這樣的「數位訊號」嗎?我想不,而且生物「CPU」處理的「信息信號」應該遠比「數學邏輯」複雜的多。
真正的人工智慧不應該是一臺靠電能維持運轉的機器,而應該是靠生物能支持超人類信息處理能力的「新物種」。人工智慧的雛形或許應該是一隻「超算小白鼠」或「超能力兔子」,而不是切斷電源就停止工作的機器。如果我們有能力製作出集成圖像、聲音、感知和情感的信號,用晶片、電信號或其他形式快速「複製」到生物腦中,並利用腦神經連接控制這個「人造生物」,也許這才是真正的人工智慧。
大腦和意識到底是如何工作的,這是非常複雜、困難的一項科學研究,但是,一旦在這領域有所突破,或許電力、信息的時代將會是過去式,那將會是「人造人」,「信息秒讀秒學」的時代。
現在,我們已經發展出了眾多可以用於量子計算機的物理系統和計算原理,包括超導量子比特、囚禁離子、量子點、中性冷原子、光學量子計算和拓撲量子計算等。但我總感覺「量子生物機」才是終極方向,不僅可以降低系統的能耗,而且生物體的複雜程度、系統更新速度可能遠遠超過我們的各種發明和算法(量子生物計算機)。不過,為了防止生物超智、超能對人類的威脅,我們研究之初可以適當廢除他們的一部分功能:比如開發廢除運動能力的猴腦;失去思考能力可以載物長時間奔跑低能耗、低排洩的馬。
五、量子空間裡的「趨向」和「叛逆」行為
受觀察和儀器精準度限制,我們發現越微觀的量子層面越難尋找規律,相反越宏觀的物體越有序可尋。千百年來,我們建立起了力、熱、光、電、磁、聲等方面的理論,但量子理論的大廈卻始終感覺缺磚少瓦。
從亞里斯多德到哥白尼伽利略再到牛頓愛因斯坦玻爾楊振寧,他們都在觀察和研究地球、天體和「宇宙」。隨著科技發展,新理論正逐漸覆蓋舊理論。事實上,老舊的知識體系並沒有被新的科學成果「砸爛」,老舊理論只要加上適用範圍依然可以說是「正確」的。就像對於很多工程師來說,讓π=3就可以做出很多工程設計和應用工具。
數學研究講究邏輯嚴謹,計算精準,但物理科學研究,本身就是「規律探索」。只要基於數學模型計算推導、通過足夠多樣本的實驗去「驗證」的理論都有很多應用前景。
數學和物理總會提到「直線」和「勻速」。但嚴格來說:任何物體都沒有辦法「勻速」沿著一條「直線」運動。這也許是海森堡理論裡的一個論點,但世界就是這樣的。沒有人知道一個人下一秒會做什麼動作,也沒有人知道量子空間裡的能量下一秒會被轉移到哪裡,以什麼形式出現。波恩、薛丁格引入的波函數概念非常有趣,但關於坍縮的說法我覺著有點怪異:為什麼只有人才是觀察者?為什麼機械觀察會使波函數坍縮?與其說是坍縮,不如說是幹擾、破壞了波形態。宇宙萬物理應都是觀察者,量子空間每一個「固定時間」都有「固定」的狀態,這應該和觀察者無關,只和該量子空間內永遠隨機的「量子意識」相關。如果拿我們人來理解「量子疊加態」:一個人可能在思考接下來要吃什麼,要去哪裡,要找誰一起,但所有觀察者看來,他只是一個人而已。量子也是這樣,我們觀察到的量子,可能是靜止的,可能在運動,可能是波,可能是粒子,這和量子本身的「意識」和「屬性」有關,和觀察者行為無關。影響雙縫幹涉的波粒二象實驗結果的外在因素有:探測器對穿縫電子的幹擾、縫的擋板材料、幹涉條紋投影屏的材料、實驗環境、人眼的視覺局限性等。
電子和光除了波粒二象性外,還有運動速度。我認為,在量子空間裡,任何沒有質量或者是負質量的能量都可以高速(超光速)傳播,這和德布羅意波一樣,負質量或反能量並不能攜帶人類目前所能解讀的信息,所以不違反相對論,但卻不難驗證其正確性:宇宙遠超光速的膨脹速度已經是足夠有力的證據。
再說說量子的其他「詭異」特性:我們可以大致計算一個人的壽命和活動範圍,計算一顆恆星的運行軌跡和理論壽命,但搞不明白量子躍遷、量子隧穿到底為什麼會發生。我覺著這和我們很難理解一群人中為什麼會有個別人天賦異稟,一隻小貓為什麼會突然攻擊比自己強大的人類的道理是一樣的,有些存在的事情他就是存在的,我們無須解釋也不容易找到答案。
「重整化群論」有點類似我所說的「量子空間」的概念。若我們以集群、空間為單位,減少體系的自由度、降低變量對體系的影響,有利於我們通過宏觀現象尋找規律。
相對論的支持者們認為宇宙能量是連續的,但根據「量子理論」的說法量子是有最小單位的,為了讓這兩個理論能夠統一,讓量子空間之間可連接、可重疊,既不違反經典理論的連續性,也不影響我們繼續尋找最小的量子單位。以我們目前的科技水平,夸克和膠子已經是我們「觀測」到的最小量子空間了。
如何去研究量子空間裡能量和物質的規律?這就要涉及引入一個量子隨機係數的概念,有點類似波函數。和波函數不同的是,量子隨機係數是可以根據我們目前人類的觀測「賦值」。例如,若把一個人當做一個量子空間研究對象,我們研究其運動軌跡,需要考慮到人類的生命狀態、最高移動速度、是否使用工具這些因素計算到運動軌跡的裡。
數千年來,人們發現從宏觀來講,對稱體(如球體)是保持宏觀物理平衡、幫助我們找到物理規律的物理理想「形態」。這也是我們地球、太陽系能保持數億年「相對穩定」狀態的根本原因。
從微觀來講,越微觀的層面越難研究其規律,其不確定性就越大。例如光子、中微子可以以光速在宇宙穿梭甚至穿透物質傳遞能量,反物質和反能量卻可能致力於開發宇宙的空間。大量反物質、反能量正以遠遠大於光的速度助力宇宙膨脹、吸引物質進入。
宏觀和微觀都是相對的,需要參考物,通常這個參考物就是我們人類。我們研究物理規律,除了幫助我們更清晰的認識這個世界,更重要的是,把這些規律為我們所用。儘管我們科技還無法全面的探測掌握微觀量子們的規律,但通過宏觀現象我們也可以做出一些微觀規律的推斷。
無論是粒子、人類還是巨大的天體都有其趨向性和隨機不確定性。比如,我們總能在地球上發現湖泊、礦石、油氣田,我們平時卻難以發現那些稀有元素的存在(但並不代表沒有),用量子「趨向」行為和量子「叛逆」行為或許能更好解釋這些自然現象。
以我們人類為對照,人以群分也是這個道理。我們很容易在城市、農村找到同類,但很難在荒漠、冰原裡看到人類的蹤影,但這不影響有冒險家或失智的人去嘗試「叛逆」的行動,但就總體而言,拋棄趨向性的隨機「量子叛逆行為」對於我們尋找的宏觀規律而言往往是可以忽略不計的。趨向性和叛逆性,構成了這個穩定而又多變的隨機宇宙。
我有這樣一個假設:任何兩個量子空間一定有能量的交換和信息傳遞,無論距離多遠,這可能是「量子叛逆行為」、「量子超距作用」造成的結果。(你也可以這樣理解:只要我們思想到達宇宙邊緣,我們的「思維量子」就到達那裡了。但量子空間的能量交換應該遠比這複雜。)
六、已知的能量態
一個量子空間裡,能量的形態是極其多樣化而且是同時存在的。我們找不到任何缺失力、熱、光、電磁、質量任何一種「能量態」的空間。但如果沒有我們觀測不到的反能量、反物質,就不會有空間,這些反物質和反能量都曾應壓縮在現在物理理論裡所描述的「宇宙奇點」。
越來越多的科學家們有了接受了這樣的認知:物質(質量)就是凝聚態的能量。
愛因斯坦的質能方程讓大家認識到了,有「質量」的物體蘊含著巨大的能量,這些能量被複雜地分解為:勢能、熱能、光能、電磁能、聲能、原子核能等等...
核裂變讓我們見識到了小小原子的巨大威力,核聚變也讓我們認識了太陽「永恆」的光和熱的來源。其實,我們每個人都是巨大的能量體,然而我們身體所能「激活」的能量卻那麼的微不足道。
恆星靠核聚變燃燒著自己,它的光和複雜的輻射傳播到宇宙各個角落,時時刻刻生成著更重的元素,所有有質量的物質也在無時無刻的傳播著大量不可見「物質波」到宇宙各個角落。
恆星爆炸、黑洞爆炸、甚至宇宙大爆炸(假設成立)時瞬時的高溫高壓帶來了更多更重、不穩定(放射性)元素。由於地球的相對穩定性,我們可能較難發現比鈽、鈾、鐳這些更強的放射性元素,否則我們生存環境堪憂。
對於人類來說,我們連地球都才只探測到了12km深處,太空只能在月球、火星這樣的「溫暖星球」著陸,然而大部分的自然秘密和規律或許藏在「至熱地帶」和「至冷地帶」。
低於開爾文溫度和高於普朗克溫度會發生什麼?我和科學家們一樣好奇藏在那些宇宙裡「不可見」的、宇宙之外的秘密。
七、重定義速度以及宇宙之外的猜想
光速是宇宙的極限速度,這是愛因斯坦相對論的理論基礎,也是無數科學家「觀測驗證」的結果。然而,宇宙微波背景輻射(距今約100多億光年)和我們所觀測到的宇宙範圍(超過900億光年)也說明了,超光速運動是一定存在的。我們人類受生理極限所限制,攜帶「信息」的超光速運動是我們「觀測」不到但卻一定存在的事實之一。
我們是否應該換一個思路去定義速度,就像定義開爾文和攝氏溫度一樣。我們把水結冰的溫度定義為0度,而開爾文溫度(-273.15)是目前計算出的「至冷」極限。我們把「相對靜止」的速度定義為0米每秒,而30萬千米每秒卻是人類觀測的極限速度。所以,不如把光速當做絕對0速度。低於絕對0速度的我們構成了這宏觀世界,≥絕對0速度的量子、反物質構成了空間和微觀世界。
我們用LHC超級對撞機把粒子加速到接近光速,用雷射把粒子降低到接近開爾文溫度,人類始終做不到突破這兩個極限,但我們相信,一旦突破了,將會有噴湧式的新發現。或許是目前加速、降溫的方法錯了?
光量子可以算的上物質和反物質臨界狀態的量子形態了,將來科學也許能找到將反物質逆變成光、變成氫、變成氦、生成更重的元素的方法。我們目前可以假設,超光速運動的量子會造成質量損失變成反能量,反物質為宇宙創造空間,空間是等離子體、氣體、液體、固體運動的介質。運動停止的狀態是:玻色愛因斯坦凝聚態,這一形態或可能存在於宇宙之外?
宇宙之外是什麼
猜想一:宇宙之外是比絕對零度還低的玻色-愛因斯坦凝聚態,宇宙的膨脹會將凝聚態的量子空間激活,為宇宙注入新的物質。
猜想二:和我們人一樣,人外有人,天外有天,宇宙之外或許還有其他的宇宙。我們的宇宙或許正在和其他宇宙碰撞、合併,又或許通過能量的交換誕生更多可能。
猜想三:宇宙是黑洞大爆炸形成,宇宙膨脹又是宙外黑洞吸引所致。整個宇宙系統是不斷吸引--爆炸--吸引--爆炸的循環過程。
八、透過黑洞尋找反物質和等離子體
科學家們發現任何物體都會不斷輻射、吸收和反射能量。黑洞也是一樣,這個「引力」連讓光都無法逃逸的天體,卻是宇宙膨脹、製造空間的「發動機」。
黑洞蒸發、黑洞爆炸、黑洞兩極噴發等離子體等現象能幫助我們觀測正反能量湮滅、研究超光速現象、尋找正反物質。「黑洞」這個天然的巨型量子對撞機要比我們人類研製的LHC強大多了。
不過,即便有強大的射電望遠鏡和空間望遠鏡以及熱、電磁感應成像儀器,「透明」和「黑暗」依然還是我們的視覺「盲區」,而這個「盲區」裡的物質,或許比我們可見區所能觀測到的物質還要多。除了「反物質反能量」,「暗能量暗物質」這個科學界的謎團始終有待破解。
如果宇宙大爆炸成立,那麼爆炸是怎麼產生的呢?我們不如對照可以觀測或人工製造的爆炸現象:黑洞爆炸、星體爆炸、核彈爆炸、普通物理化學爆炸等等。既然能產生爆炸,說明宇宙之外一定還存在「空間」和「物質」?據觀測,宇宙是經歷了暴脹--減速膨脹--加速膨脹,如果這個觀測正確,那這和我們把炸彈丟進水裡的過程很相似:爆炸瞬間空間迅速膨脹,形成氣泡膨脹速度相對降低,氣泡破裂外部物質湧入膨脹加速?如果這是宇宙大爆炸的模板,再下一步是不是就是融入到外宇宙,或被外宇宙的「物質」覆滅了?
所以,當我們的空間望遠鏡觀測到一大片漆黑或一大片閃光的區域,不要驚訝,宇宙的「覆滅」可能開始了。以目前的科技水平,我們研究宇宙外面到底是感覺意義真的不大,畢竟我們暫時活不了上百億年,只要我們一天觀測不到宇宙的邊界,我們永遠不知道宇宙外面是什麼,宇宙是怎麼形成的。
九、生命的熵增和熵減
宇宙的「生命」結束時還會不會有我們人類存在?人類的生命熵增的過程除了靠食物和藥物引入負熵還有沒有別的辦法?
科學就是在不斷提出問題、解決問題的過程中進步的。回首歷史,沒有理論工作者的時期,人們還是發明了各種各樣的工具,找到了食物和治病的草藥。但缺少了理論和規律的系統總結,更精密、更複雜的工具、更直接有效的藥物是一定不會被創造出來的,人類生命的延長也就更不可能實現。
很多人認為,生命就是熵增過程,在人體的生命化學活動中,自發和非自發過程同時存在,相互依存,因為熵增的必然性,生命體不斷地由有序走回無序,最終不可逆地走向老化死亡。
但這並不是一個讓人絕望的過程,近百年,我們通過飲食的調節和藥物延長了幾十年的壽命,而可以預見,當我們投入更大的精力去研究比我們強大的生物體機制並運用到人類身上後,我們的壽命、甚至繁衍方式都可能發生現在無法想像的改變。
熵增的必然性是有前提條件的:在閉合系統內。我們人類其實是一個半開放半閉合的系統:我們從體外攝入食品藥物相當於打開我們的系統,通過消化系統和新陳代謝系統的協作來減熵。但器官的長期工作的損耗會使我們衰老和死亡。如何通過「全開放」人體系統來減熵?
現在,很多運動員都有了液氮冷凍艙來幫助恢復體能、緩解疼痛和炎症。相信未來,會有一種富氧、可以還原衰老細胞的液體(氣體)艙,全方位的幫助人類實現減熵、身體復原。
十、關於科技方向及跨界思維的思考
宇宙、地球及生命的歷史探索指引著了理論科學發展的方向,人類文明的發展歷史可以幫我們預測應用科技的方向。20世紀的科幻小說裡的描述的「未來工具」很多都已經成真甚至比書中描述的功能更加強大,新世紀的科幻小說對未來的預測也將會有部分被我們實現。
相比宇宙和生命的起源來說,人類文明的起源對於我們預測未來更具參考價值。我們從萬年前的石器時代、學會種植養殖技術並有首領開始統治自己所在的領土並四處拓荒徵地,過渡到漫長的奴隸社會、封建社會。再到後來,歐洲在全世界範圍內最早解除了宗教的絕對統治,15世紀以後,有了伽利略牛頓等人系統建立了系統的科學體系,才有了近幾百年來科技翻天覆地的發展。瓦特改良蒸汽機解放生產力;愛迪生推廣電力把人們引入「光明時代」;特斯拉的交流電升級了直流輸配電系統讓電力更加普及;量子理論帶來了材料學、電子科技的飛速發展,直接帶來了通訊的升級、核能、新能源利用、計算機、網際網路、人工智慧的誕生。很多人都會思考,下一個像蒸汽機、電力一樣改變我們生活的科技方向是什麼?
現在科技圈的熱詞無非是:大數據、人工智慧、5G、萬物互聯,這些其實都是電力應用的延伸。如果考慮到現在人類只掌控到地表這一層面來看,地下1000米內,低空、海洋的空間利用應該是未來的科技方向。地下建設(如:地下智能物流、地底建築)、反重力飛行器(高能電磁底盤的磁懸浮低空飛行器)、海洋住宅(能源自給、海水淡化、海上養殖)都要比科技圈現在討論的方向前沿的多。
我更傾向於認為腦科學的突破將是改變全人類生活方式的新方向。從古至今,從海外到中國,人們都被死亡的不可改變所困擾,都在尋找「長生不老」的藥物。然而,量子理論和科技飛速進步的今天,讓我看到了大幅提高壽命、改造升級人體的可能性。
大腦有千億個神經元,一個人的大腦有無限被開發利用的可能,如果大腦可以完成數據、知識存儲,完成通訊,完成遠程開放式的信息交換,腦聯網、腦連物的世界是不是比萬物互聯更科幻?
我和很多人看法不同,我認為隨著文明的提升,「稱霸」、「佔領」、「徵服」這樣的概念將會失去意義。我們的欲望都源自於在有限的生命裡的:不可獲得、不可想像、不可感知。倘若每個人都擁有「高等」知識,沒有貧困、沒有飢餓、沒有階層、沒有死亡,我們徵服其他國家、其他星球的意義是什麼?我認為更高級的文明一定在宇宙中無處不在,他們不會對徵服地球、徵服人類有任何興趣。文明也許就是由虛無到實體再進化到虛無的過程吧,人類文明未來也許會在某個時間和其他已經高度發達的文明一樣獲得「永生」。
從古至今,基本都是科技和智慧推動變革(從古代的冷武器到現在的核武器,從古代的布陣戰術到現在的信息戰爭),發明和創造改變了時代。在科學這個領域,跨界思維往往能打破僵局。正如最近這些年,網際網路搶走了運營商的即時通訊(騰訊),網店把很多實體店逼到絕境(阿里),人工智慧正讓很多人(司機、高危工作者、巡查人員)面臨失業...
科學界的跨界思維會帶來什麼樣的變革?前有一個專利局職員提出相對論,將來會不會有銀行家、生物學家提出更驚世駭俗的理論?
身為一個中國人,在回顧數千年文明的時候我不禁有這樣的感慨:如果沒有罷黜百家獨尊儒術,中國的科學會落後西方嗎?如果現在我們不總是舶來主義而是多去思考和創造,中國科技能不能引領世界?這些假設終歸不成立:1、時間軸是單向的,歷史無法重來;2、中國企業想要生存和發展就必須要高效、少出錯,創新帶來的試錯成本是很多企業無法承受的,來自更強大的對手的「借鑑」也讓「原創」付出不小代價,沒有壁壘的「原創」等於自殺(更形象一點:挖自己的肉餵別人)。
我們國家的科研現狀:科學常常是應用的附屬品,不能很快速帶來投資效益的科學研究很難獲得多數人的支持。就如近年來備受關注的事件:大型對撞機是否該建?我認為要從兩個角度去看這個問題。
超級對撞機可能很難獲得短期收益,投入人力、物力巨大。微觀物理和高能物理的研究可能幫助我國科學家拿到一些諾獎,除此之外可能將收穫頗微,資金不如投到別的領域產出更高。
但如果從軍事角度看這個問題,如果高能物理可能探索出毀天滅地的武器,那是否應該建呢?
要我看,不該建,世界和平統一發展是大勢所趨(人類不至於想滅亡自己吧?),不如投到腦科學。陳天橋投資那麼多想長生不老其實很正確,只要生命得以延長,更高級的應用科技出現是早晚的事。
投資對撞機的問題總會產生這樣的悖論:你不知道高能物理能不能造出超級武器(也不知道會不會有國家想挑起戰爭),同時也沒人能確定資金投入的生命科學、腦科學、其他科學的研究會不會有成果(真的沒必要大搞基建了)。