時(shí)間是幻覺(jué)嗎_穿越平行宇宙

過(guò)去、現(xiàn)在與未來(lái)之間的區(qū)別，只有一個(gè)頑固的幻覺(jué)。

愛(ài)因斯坦，1955年

時(shí)間是幻覺(jué)，午餐時(shí)間更是虛無(wú)縹緲的。

道格拉斯·亞當(dāng)斯，《銀河系漫游指南》

如果你像我一樣，那你一定也總是會(huì)被未解之謎擾亂心緒。我在第9章提出了很多這樣的問(wèn)題，所以你難免會(huì)對(duì)我所說(shuō)的一切提出質(zhì)疑。比如，我認(rèn)為我們的外部物理實(shí)在是一個(gè)數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)，這究竟是什么意思？我們所在的這個(gè)物理實(shí)在永遠(yuǎn)在變化——?dú)埲~飄在風(fēng)中，行星繞著太陽(yáng)。然而數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)卻是靜態(tài)的：一個(gè)抽象的十二面體無(wú)論是過(guò)去、現(xiàn)在還是未來(lái)，都永遠(yuǎn)擁有12個(gè)五邊形的面。那么，一個(gè)永遠(yuǎn)變化的事物怎么可能恒常不變呢？還有一個(gè)亟待解決的問(wèn)題是：如何將你塞進(jìn)這個(gè)假定的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)中——如果你真是一個(gè)數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)的一部分，為何會(huì)有自我意識(shí)、想法和感覺(jué)？

超然時(shí)間之外的實(shí)在

愛(ài)因斯坦幫助我們回答了這些問(wèn)題。他告訴我們，有兩種思考物理實(shí)在的方法：空間和時(shí)空。空間是三維的，在其中，萬(wàn)物都隨時(shí)間而變化；而時(shí)空則是四維的，它只是簡(jiǎn)單地存在著，恒常不變，沒(méi)有創(chuàng)生，也永不毀滅。^[54]我們?cè)诘?章中曾討論過(guò)，這兩種角度對(duì)應(yīng)著青蛙和飛鳥(niǎo)對(duì)實(shí)在的視角——后者是物理學(xué)家研究數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)時(shí)超然物外的整體概覽，就像一只飛鳥(niǎo)在高空俯瞰整片地形；前者是生活在該結(jié)構(gòu)中的觀察者的內(nèi)部視角，就像一只青蛙住在飛鳥(niǎo)所俯瞰的這片地形中。

從數(shù)學(xué)上來(lái)說(shuō)，時(shí)空其實(shí)是一個(gè)四維空間，前三個(gè)維度是我們熟悉的空間維度，第四維是時(shí)間。圖10-1所示就表達(dá)了這種觀點(diǎn)。

   

圖10-1　月球繞著地球旋轉(zhuǎn)的軌道。我們可以將其看成四維空間中的位置隨時(shí)間在變化（右圖），也可以等價(jià)地看成時(shí)空中一個(gè)不變的螺旋形（左圖），它們都對(duì)應(yīng)著同一個(gè)數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)。對(duì)空間的快照（右圖）只是時(shí)空（左圖）的一張張橫截面。

在圖10-1中，我將時(shí)間維度畫(huà)在垂直方向，空間維度畫(huà)在水平方向。為了避免誤解，我只畫(huà)出了三維空間中的兩個(gè)維度，分別標(biāo)為x和y，因?yàn)槿绻屛耶?huà)出一個(gè)四維物體，我的腦袋一定會(huì)死機(jī)，耳朵里開(kāi)始冒煙……圖中顯示，月球繞地球以圓形軌道旋轉(zhuǎn)。為了讓圖片更直觀，我并未按照地月軌道的真實(shí)比例繪制，而是把它縮小了很多，并做了一些簡(jiǎn)化^[55]。右圖顯示的是青蛙視角，在5張空間快照中，月亮位于不同的位置，地球則保持不動(dòng)。左圖顯示了飛鳥(niǎo)視角，此時(shí)，青蛙視角中的運(yùn)動(dòng)被時(shí)空中一個(gè)不變的形狀所取代。由于地球并不運(yùn)動(dòng)，所以它任何時(shí)候都位于空間中的樣本位置，因此，在時(shí)空中形成了一個(gè)垂直的圓柱體。月球更有趣，由于它在不同的時(shí)刻位于不同的空間位置，因此它在時(shí)空中形成了一條螺旋形。請(qǐng)看看左圖和右圖，找出它們之間的聯(lián)系，因?yàn)檫@對(duì)接下來(lái)的討論至關(guān)重要。要從時(shí)空（左圖）中獲得空間（右圖）的快照，你只需要在時(shí)空中你感興趣的時(shí)間點(diǎn)水平切一刀就可以了。

時(shí)空并不存在于時(shí)間和空間之中，相反，時(shí)間和空間存在于時(shí)空之中。我認(rèn)為，我們的外部物理實(shí)在是一個(gè)數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)，從定義上說(shuō)它是一個(gè)抽象的、不變的實(shí)體，存在于時(shí)間和空間之外。這個(gè)數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)相當(dāng)于對(duì)物理實(shí)在的飛鳥(niǎo)視角，而不是青蛙視角，所以它應(yīng)當(dāng)包含著時(shí)空，而不僅僅是空間。下面我們將講到，這個(gè)數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)中還包含其他元素，它們相當(dāng)于我們時(shí)空中包含的各種物體。然而，這并不會(huì)改變它超然于時(shí)間之外的本質(zhì)：如果我們宇宙的歷史是一盤(pán)棋局，這個(gè)數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)并不是對(duì)應(yīng)著一個(gè)位置，而是對(duì)應(yīng)著整盤(pán)棋局（見(jiàn)圖9-6）；如果我們宇宙的歷史是一部電影，那這個(gè)數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)并不是對(duì)應(yīng)著其中的一幀畫(huà)面，而是對(duì)應(yīng)著整張DVD碟片。

所以，從飛鳥(niǎo)視角來(lái)看，物體在四維時(shí)空中運(yùn)動(dòng)的軌跡就像一團(tuán)糾結(jié)的意大利面。在青蛙看來(lái)勻速運(yùn)動(dòng)的物體，在飛鳥(niǎo)看來(lái)就是一根筆直的生的意大利面。在青蛙眼中，月亮繞著地球旋轉(zhuǎn)；而在飛鳥(niǎo)眼中，卻像一根旋繞的螺旋面。青蛙看見(jiàn)千億顆恒星在銀河系中旋轉(zhuǎn)，而飛鳥(niǎo)卻只看見(jiàn)千億根相互纏繞的螺旋面。在青蛙看來(lái)，實(shí)在可以由牛頓的運(yùn)動(dòng)定律和引力定律來(lái)描述；但在飛鳥(niǎo)眼中，實(shí)在是意大利面形狀的幾何結(jié)構(gòu)。

時(shí)間不是幻覺(jué)，但是時(shí)間的流逝是

“請(qǐng)問(wèn)你知道現(xiàn)在的時(shí)間嗎？”我猜，你和我一樣，一定也問(wèn)過(guò)這個(gè)問(wèn)題，就好像在最基本的層面上真的存在“時(shí)間”這種東西一樣。如果你迷路了，你可能不會(huì)問(wèn)一個(gè)陌生人：“請(qǐng)問(wèn)你知道這是什么地方嗎？”你可能只會(huì)問(wèn)：“請(qǐng)問(wèn)一下，我這是在什么地方？”以此來(lái)表明，你并不是在詢問(wèn)一個(gè)關(guān)于空間的性質(zhì)，而是關(guān)于你自己的性質(zhì)，也就是你在空間中的位置。同樣，如果你詢問(wèn)時(shí)間，你實(shí)際上并不是想知道關(guān)于時(shí)間的性質(zhì)，而是想知道你在時(shí)間中的位置。時(shí)空包含了所有的時(shí)間和空間位置，所以，對(duì)時(shí)空來(lái)說(shuō)，并不存在一個(gè)特定的時(shí)間和空間。所以，從科學(xué)上（而非社交）來(lái)說(shuō)，詢問(wèn)“我這是在什么地方”更加合適。時(shí)空很像一張描繪宇宙歷史的地圖，但并不包含一個(gè)“你在這里”的標(biāo)記。如果你需要一個(gè)標(biāo)記來(lái)導(dǎo)航，我建議你買(mǎi)一個(gè)帶有時(shí)鐘和GPS功能的手機(jī)。

當(dāng)愛(ài)因斯坦寫(xiě)下“過(guò)去、現(xiàn)在與未來(lái)之間的區(qū)別，只有一個(gè)頑固的幻覺(jué)”時(shí)，他是想說(shuō)，這些概念在時(shí)空中都沒(méi)有客觀意義。圖10-2表示，當(dāng)我們腦中想著“現(xiàn)在”時(shí)，我們所指的是時(shí)空中的一個(gè)時(shí)間切片，這個(gè)切片對(duì)應(yīng)的是我們腦中冒出這個(gè)想法的時(shí)間。我們所說(shuō)的“未來(lái)”和“過(guò)去”指的是時(shí)空中高于或低于這個(gè)切片的部分。

   

圖10-2　過(guò)去、現(xiàn)在與未來(lái)之間的區(qū)別，只存在于青蛙的視角中（右圖），而不存在于飛鳥(niǎo)對(duì)數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)的視角中（左圖），在后者中，你不能問(wèn)“現(xiàn)在幾點(diǎn)了”，只能問(wèn)“我在哪里”。

這很像在時(shí)空中用“我這里”“我前面”“我后面”來(lái)指代不同的時(shí)空相對(duì)于你的位置。很顯然，你前面的部分并不比你后面的部分更加虛幻。實(shí)際上，如果你向前走，現(xiàn)在位于你前面的某些部分在未來(lái)將被你甩在身后，它們甚至現(xiàn)在就已經(jīng)位于某些其他人的身后了。同樣，在時(shí)空中，未來(lái)與過(guò)去同樣真實(shí)——時(shí)空中現(xiàn)在處在你未來(lái)的一部分，在未來(lái)將成為你的過(guò)去。時(shí)空是靜止不變的，任何部分都不能改變它們的實(shí)在狀態(tài)，所以，所有部分都同樣真實(shí)。^[56]

簡(jiǎn)而言之，時(shí)間不是幻覺(jué)，時(shí)間的流逝卻是。改變也是如此。在時(shí)空中，未來(lái)早已存在，而過(guò)去永不消逝。當(dāng)我們將愛(ài)因斯坦的經(jīng)典時(shí)空理論與量子力學(xué)結(jié)合起來(lái)時(shí)，就得到了量子平行宇宙。這意味著，同時(shí)存在許多同樣真實(shí)的過(guò)去和未來(lái)，但這絲毫不影響整個(gè)物理實(shí)在的數(shù)學(xué)本質(zhì)。

這就是我的觀點(diǎn)。然而，盡管這個(gè)“不變實(shí)在”的觀念值得尊敬，并可追溯到愛(ài)因斯坦，但它仍一直處在爭(zhēng)議當(dāng)中，許多我十分尊敬的科學(xué)家對(duì)其都有自己的觀點(diǎn)。比如，布賴恩·格林在《隱藏的現(xiàn)實(shí)》一書(shū)中，對(duì)否定“變化和創(chuàng)生具有根本性”的看法表達(dá)了擔(dān)憂。他寫(xiě)道：“我總是希望存在一種物理機(jī)制，就算是一種初步設(shè)想也好……能夠幫助我們產(chǎn)生多重宇宙。”李·斯莫林在《時(shí)間重生》一書(shū)中進(jìn)一步聲稱，變化是真實(shí)的，實(shí)際上，時(shí)間可能是唯一真實(shí)的東西。而在爭(zhēng)論的另一陣營(yíng)，朱利安·巴伯在《時(shí)間盡頭》中說(shuō)，不僅變化是幻覺(jué)，甚至你能夠在完全不引入“時(shí)間”這個(gè)概念的情況下，對(duì)物理實(shí)在進(jìn)行描述。

“你”怎么能是數(shù)學(xué)的呢

我們已經(jīng)看到，時(shí)空可以被看作一個(gè)數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)。那么，時(shí)空中的物體呢？比如，你正在讀的這本書(shū)，它怎么可能是一個(gè)數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)的一部分呢？

近年來(lái)，我們已經(jīng)看到，許多看起來(lái)與數(shù)學(xué)毫無(wú)關(guān)系的東西，如文字、聲音、圖片和電影，都能被計(jì)算機(jī)用數(shù)學(xué)形式表現(xiàn)出來(lái)，或以一堆數(shù)字的形式在互聯(lián)網(wǎng)上傳播。讓我們來(lái)看看計(jì)算機(jī)是如何完成這個(gè)任務(wù)的——我們接下來(lái)將看到，這是因?yàn)榇笞匀徽谧鲋愃频氖虑?，?lái)表現(xiàn)我們周遭的物體。

我剛剛在鍵盤(pán)上打出了一個(gè)單詞“word”，我的筆記本電腦在內(nèi)存中用4個(gè)數(shù)列來(lái)表示它：“119 111 114 100”。它的方法是，每個(gè)小寫(xiě)字母都表示為數(shù)字96加上它在字母表中的序數(shù)，所以a=97，w=119。與此同時(shí)，我的筆記本電腦正在播放愛(ài)沙尼亞作曲家阿沃·帕特（Arvo P rt）寫(xiě)的曲子《自深深處》（De Profundis），它也將其表現(xiàn)為一組數(shù)列，不過(guò)這些數(shù)字不是文字形式，而是一些位置，讓喇叭膜以每秒44100次的速度振動(dòng)，轉(zhuǎn)而引起我耳中空氣的振動(dòng)，從而被我的大腦解讀為聲音。當(dāng)我按下鍵盤(pán)上的“W”鍵時(shí)，筆記本電腦的屏幕上就顯示出一個(gè)視覺(jué)化的字母“W”，這個(gè)圖像同樣也是用數(shù)字來(lái)表示的。盡管電腦屏幕上所有的圖像看起來(lái)都平滑連續(xù)，但我的顯示器其實(shí)是由1 920×1 200個(gè)像素排成的矩形陣列（見(jiàn)圖10-3），每個(gè)像素的顏色由3個(gè)數(shù)字來(lái)表示，每個(gè)數(shù)字在0～255之間，規(guī)定了該像素點(diǎn)發(fā)出的光線中紅、綠、藍(lán)光的強(qiáng)度；這三種顏色的組合可以呈現(xiàn)出彩虹中所有顏色的所有光強(qiáng)。昨晚，當(dāng)我和孩子在觀看YouTube上的視頻時(shí)，我的筆記本電腦并不只是在兩個(gè)空間維度上將屏幕劃分成若干像素，它對(duì)時(shí)間維度也同樣如此，將每秒劃分為30幀圖像。

   

圖10-3　計(jì)算機(jī)通常用每個(gè)點(diǎn)（像素）的數(shù)字（右一）來(lái)表示灰度圖像。數(shù)字越大，像素的光強(qiáng)就越強(qiáng)，0代表黑色（完全沒(méi)有光），255代表白色。同樣，經(jīng)典物理學(xué)中所謂的“場(chǎng)”也是用時(shí)空中每個(gè)點(diǎn)的數(shù)字來(lái)表示的，大致來(lái)說(shuō)，表征了每個(gè)點(diǎn)存在多少“東西”。

在研究中，我們物理學(xué)家經(jīng)常進(jìn)行三維模擬仿真，比如模擬一場(chǎng)颶風(fēng)、一顆超新星爆炸或太陽(yáng)系的形成。為了做到這一點(diǎn)，我們將三維空間劃分為三維像素（也叫體素）。我們還將四維的時(shí)空劃分為四維體素。每個(gè)體素用一組數(shù)字來(lái)代表與此時(shí)此地發(fā)生之事相關(guān)的一切，比如溫度、壓力、密度和像素中不同物質(zhì)的速度。例如，在對(duì)太陽(yáng)系的模擬中，一個(gè)代表太陽(yáng)的體素?fù)碛袠O大的溫度數(shù)值，而位于太陽(yáng)外空蕩空間內(nèi)的體素則擁有接近于零的壓力數(shù)值。鄰近區(qū)域的體素滿足由數(shù)學(xué)方程描述的特定關(guān)系。每當(dāng)計(jì)算機(jī)在進(jìn)行模擬時(shí)，它就會(huì)用這些方程來(lái)填充缺少的數(shù)字，就像玩數(shù)獨(dú)游戲一樣。如果一臺(tái)計(jì)算機(jī)在進(jìn)行天氣預(yù)告，那么，對(duì)應(yīng)著此時(shí)此刻的時(shí)空體素就被填進(jìn)了代表氣壓、氣溫等的測(cè)量數(shù)值。接著，計(jì)算機(jī)用相關(guān)的方程計(jì)算出明天及未來(lái)一周的時(shí)空體素?cái)?shù)字。

盡管這種模擬方式可以用數(shù)學(xué)的形式表示外部物理實(shí)在的某些方面，但它只能近似地模擬。時(shí)空當(dāng)然不是由模擬天氣用的粗糙體素所構(gòu)成，這就是為什么天氣預(yù)報(bào)總是不準(zhǔn)確。但是，這種認(rèn)為時(shí)空中每個(gè)點(diǎn)都擁有許多數(shù)字的思想?yún)s很深刻。我認(rèn)為，它不僅能告訴我們關(guān)于實(shí)在的描述，還能告訴我們關(guān)于實(shí)在自身的一些事?，F(xiàn)代物理學(xué)中最基本的一個(gè)概念叫作“場(chǎng)”，即一種可由時(shí)空中每個(gè)點(diǎn)的數(shù)字來(lái)表示的東西。比如，“溫度場(chǎng)”對(duì)應(yīng)著你周遭的空氣——每個(gè)點(diǎn)都有一個(gè)意義明確的溫度值，完全獨(dú)立于任何人類發(fā)明的體素，你可以通過(guò)溫度計(jì)來(lái)測(cè)量溫度值；如果你不需要很精確，也可以用手指來(lái)測(cè)量溫度值。再比如“氣壓場(chǎng)”——你可以用氣壓計(jì)來(lái)測(cè)量每個(gè)點(diǎn)的氣壓值，也可以用你的耳朵來(lái)測(cè)量，但如果數(shù)值過(guò)大，你就會(huì)感覺(jué)疼痛；如果壓力隨時(shí)間不斷波動(dòng)，你就會(huì)聽(tīng)見(jiàn)聲音。

我們現(xiàn)在知道，這兩種場(chǎng)都不是真正基本的東西：它們只是度量了空氣分子的平均運(yùn)動(dòng)速度，所以，如果你想從亞原子尺度去測(cè)量，它們的數(shù)值就會(huì)失去意義。然而，還有一些場(chǎng)，看起來(lái)似乎很基本，似乎構(gòu)成了我們外部物理實(shí)在的一部分基本結(jié)構(gòu)。

讓我們來(lái)看看第一個(gè)例子：磁場(chǎng)。對(duì)時(shí)空中的每個(gè)點(diǎn)，磁場(chǎng)都用3個(gè)數(shù)字來(lái)表示，代表強(qiáng)度和方向，而不像溫度場(chǎng)只有一個(gè)數(shù)字。用指南針來(lái)測(cè)量磁場(chǎng)時(shí)，你會(huì)看到磁針追隨地球的磁場(chǎng)，指向北方。磁場(chǎng)越強(qiáng)，磁針指向的速度就越快，如果你把它放到一臺(tái)MRI機(jī)器旁邊就能看出這種趨勢(shì)。第二個(gè)例子是電場(chǎng)，也是由3個(gè)代表強(qiáng)度和方向的數(shù)字來(lái)表示。一個(gè)簡(jiǎn)單的測(cè)量方法是看它對(duì)帶電物體施加多大的力，比如塑料梳子會(huì)吸引你的頭發(fā)。電場(chǎng)和磁場(chǎng)可以統(tǒng)一為電磁場(chǎng)，在時(shí)空中的每個(gè)點(diǎn)用6個(gè)數(shù)字來(lái)表示。我們?cè)诘?章討論過(guò)，光其實(shí)只是蕩漾在電磁場(chǎng)中的波，所以，如果我們的物理世界是一個(gè)數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)，那么我們宇宙中的所有光（似乎很物理化）都相當(dāng)于時(shí)空中每個(gè)點(diǎn)的6個(gè)數(shù)字（似乎很數(shù)學(xué)化）。這些數(shù)字遵循著麥克斯韋方程所確定的數(shù)學(xué)關(guān)系（見(jiàn)圖9-4）。

需要注意的是，我剛剛描述的只是經(jīng)典物理學(xué)對(duì)電、磁和光的理解。量子力學(xué)把這幅圖景更加復(fù)雜化了，但它并沒(méi)有將其中的數(shù)學(xué)部分減少半分，而是用量子場(chǎng)論來(lái)取代了經(jīng)典的電磁學(xué)理論。量子場(chǎng)論是現(xiàn)代粒子物理學(xué)的基石。在量子場(chǎng)論中，波函數(shù)表征了每種可能的電磁場(chǎng)組合到底有多真實(shí)。這個(gè)波函數(shù)本身就是一個(gè)數(shù)學(xué)對(duì)象，是希爾伯特空間中一個(gè)抽象的點(diǎn)。

我們?cè)诘?章中看到，量子場(chǎng)論認(rèn)為光是由被稱為“光子”的粒子所組成的。并且大致來(lái)說(shuō)，構(gòu)成電場(chǎng)和磁場(chǎng)的數(shù)字也可看作對(duì)某時(shí)某處光子數(shù)量的表示。正如電磁場(chǎng)的強(qiáng)度對(duì)應(yīng)著某時(shí)某處的光子數(shù)一樣，還有一些其他的場(chǎng)，對(duì)應(yīng)著我們所知的其他基本粒子。比如，電子場(chǎng)和夸克場(chǎng)與每時(shí)每處的電子數(shù)和夸克數(shù)有關(guān)。這樣，經(jīng)典物理學(xué)中的所有粒子在所有時(shí)空中的所有運(yùn)動(dòng)，都對(duì)應(yīng)著一個(gè)四維數(shù)學(xué)空間（也就是一個(gè)數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)）中每個(gè)點(diǎn)處的一堆數(shù)字。在量子場(chǎng)論中，波函數(shù)表征著這些場(chǎng)可能形成的組合到底有多真實(shí)。

我們?cè)诘?章曾討論過(guò)，物理學(xué)家還沒(méi)有找到一個(gè)數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)能完全描述物理實(shí)在的所有方面，包括萬(wàn)有引力。然而，就我們目前所知，那些炙手可熱的候選者（如弦理論）的數(shù)學(xué)程度并不會(huì)比量子場(chǎng)論更低。

如果兩個(gè)結(jié)構(gòu)等價(jià)，那么它們就是一回事

在進(jìn)入下一個(gè)議題之前，我們需要先解決一個(gè)重要的語(yǔ)義學(xué)問(wèn)題。大多數(shù)物理學(xué)家都會(huì)說(shuō)，我們的外部物理實(shí)在是用數(shù)學(xué)來(lái)描述的（至少近似的），我卻認(rèn)為不止如此，因?yàn)槲艺J(rèn)為它本身就是數(shù)學(xué)（更具體地說(shuō)，是一個(gè)數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)）。換句話說(shuō)，我的結(jié)論比他們更進(jìn)一步。為什么這么說(shuō)呢？

本章講到這里，我所說(shuō)的一切都意味著我們的外部物理實(shí)在可用一個(gè)數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)來(lái)描述。如果未來(lái)的物理學(xué)教科書(shū)包含了人們垂涎已久的萬(wàn)物理論（ToE），那么，它的方程就“是”外部物理實(shí)在的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)的完整描述。請(qǐng)注意，我用的詞是“是”而非“對(duì)應(yīng)著”，因?yàn)椋缯軐W(xué)家馬里厄斯·科恩（Marius Cohen）所強(qiáng)調(diào)的那樣，如果兩個(gè)結(jié)構(gòu)等價(jià)，那么它們就是一回事。我們?cè)诘?章探討過(guò)，“等價(jià)”是一個(gè)強(qiáng)大的數(shù)學(xué)概念，它深植于數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)的本質(zhì)中——如果兩個(gè)完整的描述是等價(jià)的，那么它們就是在描述同一個(gè)東西^[57]。也就是說(shuō)，如果某些數(shù)學(xué)方程完全描述了外部物理實(shí)在和某個(gè)數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)，那么外部物理實(shí)在和這個(gè)數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)就完全是一回事，這樣，數(shù)學(xué)宇宙假說(shuō)就是正確的：我們的外部物理實(shí)在就是一個(gè)數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)。

我們提過(guò)，如果兩個(gè)數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)中的實(shí)體和關(guān)系都可以一一對(duì)應(yīng)，這兩個(gè)數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)就是等價(jià)的。如果外部物理實(shí)在中的所有實(shí)體都能與一個(gè)數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)內(nèi)的實(shí)體一一對(duì)應(yīng)（比如，“物理空間中的電場(chǎng)強(qiáng)度與一個(gè)數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)中的數(shù)字一一對(duì)應(yīng)”），那么外部物理實(shí)在就符合一個(gè)數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)的定義。實(shí)際上，它們是同一個(gè)數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)。我們?cè)诘?章中看到，如果有人不愿意接受數(shù)學(xué)宇宙假說(shuō)，他也必須拒絕外部實(shí)在假說(shuō)，即“存在一個(gè)完全獨(dú)立于我們?nèi)祟惖耐獠课锢韺?shí)在”。他們也可以爭(zhēng)辯說(shuō)，盡管我們的宇宙是由一些能被數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)完全描述的東西組成的，但它們還擁有數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)未能描述的性質(zhì)，所以不能用一種抽象的、獨(dú)立于人類的、不含任何“包袱”的方式來(lái)描述。然而，我認(rèn)為這種觀點(diǎn)會(huì)讓卡爾·波普爾九泉之下不得安寧（我們?cè)诘?章提到過(guò)這位著名的科學(xué)哲學(xué)家），因?yàn)椴ㄆ諣栐鴱?qiáng)調(diào)說(shuō)，科學(xué)理論必須擁有可觀測(cè)的效應(yīng)。相比之下，由于數(shù)學(xué)描述本應(yīng)是完美的，是它讓萬(wàn)物具備可觀測(cè)的性質(zhì)，而那些會(huì)減弱宇宙數(shù)學(xué)性的額外花樣從定義上來(lái)說(shuō)，就不具備任何可觀測(cè)到的性質(zhì)，導(dǎo)致它們100%不具科學(xué)性。

我們現(xiàn)在已經(jīng)看到，不論是時(shí)空本身，還是時(shí)空內(nèi)部的物體，都可以看作一個(gè)數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)的一部分。那么，我們自己呢？我們的思想、情感、自我意識(shí)，以及那個(gè)對(duì)于“我自己”的深邃的存在感——這一切讓我感覺(jué)不到一丁點(diǎn)兒數(shù)學(xué)的痕跡。但是，我們同樣也是由構(gòu)成物理世界中其他萬(wàn)物的基本粒子構(gòu)成的，而我們剛剛論述了物理世界是純粹的數(shù)學(xué)。那么，如何調(diào)和這個(gè)矛盾呢？

在我看來(lái)，我們并未完全理解我們到底是什么。此外，正如我們?cè)诘?章所討論的，要理解我們的外部物理實(shí)在，我們并不需要先完全明白意識(shí)的秘密。并且，我認(rèn)為現(xiàn)代物理學(xué)已經(jīng)在這方面作出了一些卓有成效、讓人好奇的成就?，F(xiàn)在，就讓我們來(lái)進(jìn)一步探索這個(gè)話題吧！

迄今為止最精妙的生命之辮

我們?cè)诘?章曾提到過(guò)宇宙學(xué)先驅(qū)喬治·伽莫夫，其自傳名為《我的世界線》（My World Line）?！笆澜缇€”是愛(ài)因斯坦提出的概念，用來(lái)指代時(shí)空中的路徑。然而，嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，你的世界線并不是一條線——它的厚度不為零，并且也不是筆直的。首先，讓我們來(lái)考慮一下構(gòu)成你身體的約10²⁹個(gè)基本粒子（夸克和電子）。它們一起在時(shí)空中組成了一個(gè)管道一樣的形狀，有點(diǎn)類似圖10-1中月球軌道形成的螺旋形，但有著更加復(fù)雜的形狀，反映出你從出生到死亡的運(yùn)動(dòng)軌跡，它比月球軌跡復(fù)雜多了。比如，如果你在泳池里游泳，從這頭游到那頭，又從那頭游回來(lái)，那么你的這部分時(shí)空管道就是一個(gè)形如字母Z的鋸齒形；如果你在蕩秋千，那么你這部分的時(shí)空管道就是形如字母S的蛇形。

然而，你的時(shí)空管道最有趣的性質(zhì)并不是它的形狀，而是它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，它非常復(fù)雜。對(duì)月球來(lái)說(shuō)，組成它的粒子黏附在一起，相當(dāng)穩(wěn)定；而我們身上的粒子通常卻會(huì)動(dòng)來(lái)動(dòng)去，彼此做相對(duì)運(yùn)動(dòng)。

想想那些構(gòu)成你紅細(xì)胞的基本粒子。你的血液在周身循環(huán)，將所需的氧氣輸送到各處。在這個(gè)過(guò)程中，每個(gè)紅細(xì)胞都沿著各自獨(dú)特的時(shí)空管道運(yùn)行，形成了一個(gè)極其復(fù)雜的路徑，貫穿你的動(dòng)脈、毛細(xì)血管和靜脈，并周期性地回到心臟和肺部。不同紅細(xì)胞的時(shí)空管道交織在一起，形成了一個(gè)辮子般的模式（見(jiàn)圖10-4中圖），這可比你在美發(fā)沙龍見(jiàn)過(guò)的任何辮子都精妙——普通的辮子通常由3股構(gòu)成，每股約有3 000根頭發(fā)，它們纏繞成一個(gè)簡(jiǎn)單而重復(fù)的模式。而紅細(xì)胞時(shí)空管道組成的辮子則由幾萬(wàn)億股構(gòu)成（每股代表一個(gè)紅細(xì)胞），每股又由幾萬(wàn)億根發(fā)絲般的基本粒子軌跡組成，相互纏繞、交錯(cuò)不絕，形成一個(gè)從不重復(fù)的復(fù)雜模式。也就是說(shuō)，如果你有閑心花一整年的時(shí)間為你朋友編織一條瘋狂的發(fā)辮，你采用的方法不是將頭發(fā)分成若干股，而是將每根頭發(fā)作為單獨(dú)的一股，那么一年后，你編好的發(fā)辮和紅細(xì)胞的辮子相比，依然相當(dāng)簡(jiǎn)單。

   

圖10-4　復(fù)雜性是生命的標(biāo)志。物體的運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)著時(shí)空中的模式。左圖所示為一個(gè)由10個(gè)粒子組成的非生命體，它們構(gòu)成了一個(gè)簡(jiǎn)單的模式；而組成生命體的粒子卻纏繞出復(fù)雜的模式（中圖），對(duì)應(yīng)著復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)，比如大腦處理信息等重要過(guò)程。當(dāng)一個(gè)生命體死亡，最終分解，各個(gè)粒子彼此分離開(kāi)來(lái)（右圖）。這些粗糙的畫(huà)面只表現(xiàn)了10個(gè)粒子，而你的時(shí)空模式包含了10²⁹個(gè)粒子，所以它的模式極其復(fù)雜，超乎想象。

然而，這種復(fù)雜性在大腦處理信息的模式面前，都會(huì)黯然失色。我們?cè)诘?章曾討論過(guò)（見(jiàn)圖7-7），你的大腦中約有幾千億個(gè)神經(jīng)元不停地生成電信號(hào)（稱為“放電”），涉及幾億億個(gè)原子，主要是鈉離子、鉀離子和鈣離子。這些原子的軌跡在時(shí)空中形成了極其精妙優(yōu)雅的辮子，它那復(fù)雜的糾纏模式對(duì)應(yīng)著大腦處理信息的方式——或許正是從中產(chǎn)生了我們熟悉的自我意識(shí)?？茖W(xué)界廣泛認(rèn)為，我們依然不理解這是怎么回事，所以，公平地說(shuō)，我們?nèi)祟惒⑽赐耆斫馕覀兙烤故鞘裁?。然而，粗略地說(shuō)，我們可以認(rèn)為，你是時(shí)空中的一個(gè)模式、一個(gè)數(shù)學(xué)模式。具體而言，你是時(shí)空中的一根辮子——迄今為止最精妙的辮子。

有些人從情感上難以接受自己只是一堆粒子的集合體。實(shí)際上，在我20多歲時(shí)，我的朋友埃米爾企圖攻擊另一個(gè)朋友馬茨，前者把后者稱為“atomh g”（瑞典語(yǔ)的“原子堆”），當(dāng)時(shí)我笑得不行。然而，如果有人說(shuō)“我不相信我只是一堆原子”時(shí)，我會(huì)反對(duì)他用“只是”這個(gè)詞。其實(shí)，他們的思想所對(duì)應(yīng)的那根精妙的時(shí)空之辮，是我們?cè)谟钪嬷绣忮说淖蠲利惗鴱?fù)雜的模式。世界上最快的計(jì)算機(jī)、大峽谷，甚至太陽(yáng)的時(shí)空模式與之相比，都無(wú)比簡(jiǎn)單，黯然失色。

在你體內(nèi)，那些與生命活動(dòng)息息相關(guān)的基本粒子不停地做著復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)，也有一些粒子的運(yùn)動(dòng)不那么復(fù)雜，比如位于皮膚上防止其他粒子分崩離析的粒子。這意味著，你的時(shí)空管道有點(diǎn)兒像電纜線，內(nèi)部的線纜編織在一起，外部則有一個(gè)共同的中空管與外界隔離開(kāi)。此外，你身上的大部分粒子都會(huì)周期性地更新。比如，你身體約有75%的重量都是水分子，它們大概每個(gè)月會(huì)被更新一遍。你的皮膚細(xì)胞和紅細(xì)胞每幾個(gè)月會(huì)更新一遍。在時(shí)空中，這些粒子到達(dá)和離開(kāi)你身體的軌跡組成的模式，會(huì)讓你聯(lián)想到玉米須。在你的時(shí)空之辮的兩端，分別對(duì)應(yīng)著你的出生和死亡，所有的線頭逐漸分離，對(duì)應(yīng)著粒子們的連接、交互，最終各自分道揚(yáng)鑣（見(jiàn)圖10-4右圖）。這使得你一生的時(shí)空結(jié)構(gòu)看起來(lái)很像一棵樹(shù)：底部對(duì)應(yīng)著早年時(shí)光，根莖繁復(fù)的系統(tǒng)對(duì)應(yīng)著眾多粒子的時(shí)空軌跡。漸漸地，這些粒子融合進(jìn)較粗的辮股中，逐漸累積成一個(gè)管道形狀的樹(shù)干，對(duì)應(yīng)著你當(dāng)前的身體（內(nèi)部則擁有極其復(fù)雜的辮子模式）；樹(shù)頂對(duì)應(yīng)著你的晚年時(shí)光，樹(shù)干分裂成不斷變細(xì)的枝杈，對(duì)應(yīng)著在你生命終結(jié)之后，粒子們“各走各路”。也就是說(shuō)，生命的模式在時(shí)間維度上的延展是有限的，時(shí)空之辮在生命的兩端分崩離析，蜷曲皺縮。

當(dāng)然，我們討論過(guò)的所有模式都存在于四維而非三維中，所以嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，關(guān)于辮子、電纜和大樹(shù)的比喻都不太準(zhǔn)確。最關(guān)鍵的要點(diǎn)是，你在時(shí)空中是一個(gè)不變的模式，在此，這個(gè)模式的具體細(xì)節(jié)對(duì)該要點(diǎn)來(lái)說(shuō)并不重要。這個(gè)模式是我們宇宙的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)的一部分，模式中的不同部分之間的關(guān)系就編碼在數(shù)學(xué)方程中。正如我們?cè)诘?章看到的那樣，埃弗雷特的量子力學(xué)賦予了你一個(gè)更加有趣但數(shù)學(xué)性并未減少的結(jié)構(gòu)，因?yàn)閱蝹€(gè)的你（樹(shù)干）能分裂成不同的樹(shù)枝，每個(gè)樹(shù)枝都覺(jué)得他們是唯一的你自己（后面我們會(huì)回到這一點(diǎn)繼續(xù)討論）。

活在當(dāng)下，時(shí)間流逝只是幻覺(jué)

現(xiàn)在，我們討論了空間自身、空間內(nèi)的物體，甚至你自己都可能是一個(gè)數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)的一部分。但這需要付出代價(jià)：我們必須放棄那熟悉的“時(shí)間流逝是幻覺(jué)”的感覺(jué)，而把時(shí)間看作一個(gè)不變的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)的第四個(gè)維度?？墒?，在我們的主觀經(jīng)驗(yàn)上，物體的確是隨著時(shí)間的流逝而變化的。那么，我們?nèi)绾握{(diào)和這個(gè)矛盾呢？

你所有的主觀感知都存在于時(shí)空中，就像一部電影的所有畫(huà)面都存在于一張DVD碟片中一樣。具體而言，時(shí)空包含了巨量的辮子模式，對(duì)應(yīng)著身處不同地方、不同時(shí)間的主觀感知（不同人的感知也不同）。讓我們把這種不同的感知稱為“觀察者時(shí)刻”（observer moment）。在我1996年的數(shù)學(xué)宇宙論文中，我曾為其起了另一個(gè)名字，但我更喜歡“觀察者時(shí)刻”這個(gè)名字。尼克·波斯特洛姆（Nick Bostrom）等哲學(xué)家創(chuàng)造了這個(gè)詞，近年來(lái)一直作為標(biāo)準(zhǔn)術(shù)語(yǔ)。你從經(jīng)驗(yàn)可以得知，這些觀察者時(shí)刻似乎是相互連接的，并融合為一個(gè)似乎無(wú)縫隙的序列，對(duì)應(yīng)著我們稱之為“人生”的東西。然而，這種感覺(jué)帶來(lái)了很多艱巨的問(wèn)題。比如，它們是如何連接起來(lái)的？具體地說(shuō)，是否存在某種規(guī)則，讓觀察者時(shí)刻看起來(lái)是連續(xù)的？為何這些觀察者時(shí)刻連接起來(lái)的序列主觀上感覺(jué)起來(lái)就像時(shí)間在流逝一樣？

一個(gè)明顯的猜測(cè)是，連接與連續(xù)性有關(guān)：如果兩個(gè)觀察者時(shí)刻在時(shí)空內(nèi)同一個(gè)模式中相鄰，感覺(jué)起來(lái)就是相互連接的。然而，從圖10-5中可看出，問(wèn)題比這詭異得多，答案也不可能如此簡(jiǎn)單。圖10-5假設(shè)了一個(gè)場(chǎng)景：我從波士頓乘飛機(jī)前往倫敦，在飛機(jī)起飛后不久，我就睡著了，在飛機(jī)降落前不久，我醒來(lái)了。第一，我醒來(lái)時(shí)的觀察者時(shí)刻（標(biāo)記為C）感覺(jué)上與我睡著時(shí)的時(shí)刻（標(biāo)記為B）是連接的。具體而言，對(duì)我來(lái)說(shuō)，C點(diǎn)就好像是B點(diǎn)的延續(xù)，盡管這兩個(gè)觀察者時(shí)刻在時(shí)空中相隔甚遠(yuǎn)。第二，還有許多其他的觀察者時(shí)刻（對(duì)應(yīng)著航班上其他乘客的感知）不管在時(shí)間上還是空間上都更靠近C點(diǎn)，為何C點(diǎn)感覺(jué)起來(lái)并未和他們的這些觀察者時(shí)刻相連呢？第三，假如在我睡著時(shí)，有人對(duì)我進(jìn)行了完美的克隆，這個(gè)克隆人與我所有粒子的組成配置都完全一樣，但他坐在另一架看起來(lái)完全一樣的飛機(jī)上。于是，我的克隆體在醒來(lái)時(shí)的主觀感知與我在C點(diǎn)的主觀感知完全相同，所以，從定義上來(lái)說(shuō)，他醒來(lái)時(shí)也會(huì)感覺(jué)與B點(diǎn)是連接的，但它們的時(shí)空模式并未相連^[58]。

   

圖10-5　在飛向倫敦途中的世界線。我在A點(diǎn)起飛，之后很快睡著（B點(diǎn)），并在著陸前醒來(lái)（C點(diǎn)）。盡管我在C點(diǎn)的意識(shí)感知不管是在時(shí)間還是在空間上都與B點(diǎn)相去甚遠(yuǎn)，但它感覺(jué)起來(lái)卻與我睡覺(jué)前的最后一份意識(shí)感知（B點(diǎn)）無(wú)縫連接，而與其他人（比如其他乘客）的意識(shí)感知不相連，盡管它們?cè)跁r(shí)間和空間上都比B點(diǎn)更靠近C點(diǎn)。

這說(shuō)明，提及連續(xù)性只是在轉(zhuǎn)移話題，我們并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)什么新的物理過(guò)程，讓你對(duì)觀察者的感覺(jué)是連續(xù)的，從而解釋我們對(duì)時(shí)間流逝的熟悉感覺(jué)。幸運(yùn)的是，有一個(gè)簡(jiǎn)單的解釋，不需涉及任何新的物理概念，現(xiàn)在我們就來(lái)探索一番。數(shù)學(xué)宇宙假說(shuō)與我們的主觀經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，告訴我們時(shí)空中存在著一種非常復(fù)雜的辮子狀的結(jié)構(gòu)——人類，他們擁有自我意識(shí)，并仿佛能感覺(jué)到觀察者時(shí)刻。我們知道，人類在時(shí)間和空間中的范圍都非常有限——你的大腦所占的空間只比一升多一點(diǎn)，它產(chǎn)生一個(gè)單獨(dú)的想法或感覺(jué)通常需要0.1秒，誤差在10倍以內(nèi)。這意味著，觀察者時(shí)刻的主觀感覺(jué)只取決于當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)氐臅r(shí)空局域內(nèi)有什么東西，而不取決于空間中的其他區(qū)域（比如你所見(jiàn)的周遭外部實(shí)在），也不取決于時(shí)間中的其他時(shí)刻（比如你幾秒前的經(jīng)歷）。但是，你的意識(shí)感知包含了以下兩個(gè)重要的部分：你意識(shí)到面前擺著的這本書(shū)以及5秒前讀過(guò)的那句話，盡管二者都不屬于你觀察者時(shí)刻的小小時(shí)空區(qū)域。也就是說(shuō)，你的觀察者時(shí)刻的主觀感覺(jué)包含了時(shí)間和空間中的其他地方——盡管它本不應(yīng)將其包含進(jìn)去。這是怎么回事呢？

我們?cè)诘?章曾討論過(guò)這個(gè)矛盾的空間部分。當(dāng)時(shí)我們總結(jié)到，你的意識(shí)并不是在觀察外部世界，而是在觀察你腦中形成的一個(gè)精妙的實(shí)在模型。由于你的感官不斷輸入各種信息，這個(gè)模型也在不停更新，并用這些信息來(lái)追蹤外部世界發(fā)生的事情^[59]。所以，你當(dāng)前的觀察者時(shí)刻的時(shí)空模式也包含了你當(dāng)前腦中實(shí)在模型的狀態(tài)。正如圖10-6所示，時(shí)間的部分也十分類似，你對(duì)世界的模型不僅包括當(dāng)下周遭的信息，還包括你對(duì)過(guò)去周遭環(huán)境的記憶。這8條膠片中的每一條都代表了一個(gè)單獨(dú)的觀察者時(shí)刻。每一個(gè)都包含一張清晰的圖片，表示當(dāng)下正在發(fā)生的事情，還包含一串逐漸消隱的記憶，表示過(guò)去發(fā)生的事情。所以，在現(xiàn)在這個(gè)時(shí)刻，你就能感受到一整個(gè)時(shí)間序列的事件。因此，你的空間實(shí)在模型讓你產(chǎn)生了一種主觀感覺(jué)，好像你正在觀察一個(gè)三維的空間，但實(shí)際上你的思維只是在觀察你腦中的一個(gè)關(guān)于實(shí)在的模型；同樣，你的時(shí)間實(shí)在模型也一樣，它的一連串記憶序列讓你產(chǎn)生了一種對(duì)時(shí)間的主觀感覺(jué)，仿佛時(shí)間在一系列事件中流淌向前，但實(shí)際上，你的思維只是在觀察大腦中一個(gè)觀察者時(shí)刻的實(shí)在模型而已。換句話說(shuō)，你對(duì)時(shí)間流逝的主觀感覺(jué)來(lái)自你現(xiàn)在所擁有的記憶之間的關(guān)系。

讓我們來(lái)做一個(gè)思想實(shí)驗(yàn)：在我睡覺(jué)時(shí)，有人對(duì)我進(jìn)行了完美的克隆，這個(gè)克隆人擁有我所有的記憶，并且醒來(lái)時(shí)感知到了一個(gè)觀察者時(shí)刻。他依然會(huì)感覺(jué)到時(shí)間從一個(gè)復(fù)雜有趣的過(guò)去流淌而來(lái)，即使他實(shí)際上只有片刻經(jīng)歷。這意味著，對(duì)“時(shí)段”和“改變”的主觀感知都是感質(zhì)，是基本的瞬時(shí)感知，就像紅色、藍(lán)色和甜蜜一樣。

   

圖10-6　一個(gè)潛水者和一個(gè)滑雪者在4個(gè)不同時(shí)刻對(duì)時(shí)空的主觀感知（觀察者時(shí)刻）。每條膠片都對(duì)應(yīng)著一個(gè)觀察者時(shí)刻，包括一張清晰的照片（代表正在發(fā)生的事情），以及逐漸消隱的記憶（代表過(guò)去發(fā)生的事情）。如果我打亂這8條膠片的順序，你也可以很輕易地將其重新進(jìn)行排列，因?yàn)樗鼈冎g有著關(guān)聯(lián)——某些觀察者時(shí)刻的當(dāng)下視覺(jué)印象（最右?guī)┡c其他時(shí)刻的記憶相符合。

這個(gè)數(shù)學(xué)宇宙假說(shuō)的推論十分激進(jìn)，所以現(xiàn)在請(qǐng)放下書(shū)，停下來(lái)想一想。此時(shí)此刻，你所意識(shí)到的一切感覺(jué)起來(lái)并不像一張照片，而像一部電影。這部電影并不是實(shí)在本身，它只存在于你的大腦中，作為你腦中的實(shí)在模型的一部分。它包含了大量關(guān)于真正的外部物理實(shí)在的信息，只要你不是在做夢(mèng)或產(chǎn)生幻覺(jué)。但它所組成的依然是一個(gè)經(jīng)過(guò)了大量剪輯的版本，就像電視里的晚間新聞一樣，主要特寫(xiě)了某些亮點(diǎn)，而這些亮點(diǎn)都是發(fā)生在附近的時(shí)間和空間內(nèi)的模式。你的大腦認(rèn)為這些模式對(duì)你有用，于是選擇讓你知曉。

當(dāng)你看電視新聞時(shí)，你并不能直接看到空間中那個(gè)遙遠(yuǎn)的部分，你只是在觀看一段與那部分空間有關(guān)的、經(jīng)過(guò)了剪輯的電影。同樣，你也并不能直接看到過(guò)去，只能看到一段與過(guò)去有關(guān)的、經(jīng)過(guò)了剪輯的電影。但是，與幾分鐘就能看完的新聞節(jié)目不同，你同時(shí)觀看著大腦中的所有影片，也就是說(shuō)，你同時(shí)意識(shí)到現(xiàn)在和過(guò)去的事件。一秒鐘后，你又看了一遍腦中的影片，它和一秒鐘前的那段影片幾乎完全一樣，就像電視節(jié)目的重播，但經(jīng)過(guò)了略微的編輯，在末尾加上了一秒鐘的新材料，并縮短了之前的部分。也就是說(shuō)，即使一個(gè)觀察者時(shí)刻在客觀上只占據(jù)了小于一升的空間和短于一秒鐘的時(shí)間，它主觀上也會(huì)感覺(jué)自己占據(jù)了你所意識(shí)到的所有空間，以及你所能回憶起來(lái)的所有時(shí)間。你覺(jué)得，你正從此時(shí)此地觀察時(shí)間和空間，但那部分時(shí)間和空間都只是你所經(jīng)歷的實(shí)在模型的一部分。這就是為什么你從主觀上感覺(jué)到時(shí)間在流逝，盡管它并沒(méi)有。

自我意識(shí)，源于一個(gè)你自己的模型

此外，你自己也身處這部電影中，因?yàn)槟愕膶?shí)在模型包含了你對(duì)自己的模型。這就是為什么你不僅只擁有意識(shí)，還擁有“自我意識(shí)”的原因。這意味著，當(dāng)你感覺(jué)你正在讀這本書(shū)時(shí)，實(shí)際上只是在你腦中的實(shí)在模型中，一個(gè)你自己的模型正在看著這本書(shū)的模型（見(jiàn)圖10-7）。這就引出了一個(gè)關(guān)于意識(shí)的終極問(wèn)題：到底是誰(shuí)在看著你腦中的實(shí)在模型，從而產(chǎn)生了主觀意識(shí)？我的猜測(cè)是：沒(méi)有人！如果你腦中真有另一個(gè)部分在看著你的實(shí)在模型，并感知到其中的所有信息，那么這個(gè)部分必須將這些信息全部傳送到它自己的局域副本中。從進(jìn)化論的角度看，這是一個(gè)巨大的浪費(fèi)，神經(jīng)科學(xué)中也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)任何與之有關(guān)的證據(jù)。此外，它也無(wú)法解決以下這個(gè)問(wèn)題：如果真需要一個(gè)旁觀者，那么，這個(gè)實(shí)在模型副本又需要另一個(gè)旁觀者才能被主觀感知到……周而復(fù)始，將引發(fā)一個(gè)無(wú)窮后退問(wèn)題。

當(dāng)然，我猜答案很簡(jiǎn)單，也很美麗——不需要任何旁觀者，因?yàn)閺母旧险f(shuō)，你的意識(shí)就是你的實(shí)在模型。我認(rèn)為，意識(shí)是信息以某些復(fù)雜的方式加工時(shí)的感覺(jué)。因?yàn)?，你大腦的不同部分之間會(huì)相互交流，你的實(shí)在模型的不同部分之間也會(huì)彼此溝通，所以，你的自我模型會(huì)與你的外部世界模型相互交流，于是就產(chǎn)生了“前者感知到后者”的主觀感覺(jué)。當(dāng)你看著一顆草莓時(shí)，你主觀上會(huì)覺(jué)得腦中的紅色模型非常真實(shí)。同樣，你主觀上也會(huì)覺(jué)得腦中心靈之眼模型的主觀視角非常真實(shí)。

我們知道，一束神經(jīng)元中，同一種基本電信號(hào)可能會(huì)被極富創(chuàng)造力的大腦解讀為不同的感質(zhì)，你主觀上會(huì)覺(jué)得這些感質(zhì)完全不同——根據(jù)神經(jīng)束來(lái)源（眼、耳、鼻、口或皮膚等）的不同，我們會(huì)把它們感知為顏色、聲音、氣味、味道或觸覺(jué)。最重要的區(qū)別并不在于攜帶這些信息的神經(jīng)元不同，而在于它們連接的模式不同。盡管你對(duì)自我的感知與對(duì)草莓的感知有著天壤之別，但它們本質(zhì)上都一樣，都是時(shí)空中的復(fù)雜模式。也就是說(shuō)，我認(rèn)為，你所擁有的自我，也就是那個(gè)你稱為“我”的主觀視角，也只是感質(zhì)，同你對(duì)“紅色”和“綠色”的主觀感知沒(méi)什么兩樣。簡(jiǎn)而言之，紅色和自我意識(shí)都是感質(zhì)。

   

圖10-7　我認(rèn)為，意識(shí)是信息以某些復(fù)雜方式加工時(shí)的感覺(jué)。人類主觀感知到的那種意識(shí)，來(lái)自腦中的自我模型與世界模型的交互。圖中的箭頭符號(hào)表示了信息的流向。比如，感官不斷輸入著信息，幫助你的世界模型不斷追蹤外部實(shí)在中發(fā)生的事情，而信息輸出通過(guò)運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)控制著你的肌肉，從而影響外部實(shí)在，比如，翻開(kāi)這本書(shū)。

預(yù)測(cè)你的未來(lái)

科學(xué)的主要目的之一，其實(shí)也是擁有大腦的主要目的之一，即預(yù)測(cè)我們的未來(lái)。但是，假如時(shí)間并不流逝，那所謂的預(yù)測(cè)未來(lái)又指的是什么呢？

從圖10-6中可以看出，即使變化和時(shí)間流逝的概念并不存在，我們也可以將其修改為一個(gè)合理的問(wèn)題。圖中的8個(gè)觀察者時(shí)刻分別屬于兩個(gè)不同的人，其中一人在潛水，另一人在滑雪，每個(gè)人都對(duì)應(yīng)著時(shí)空中一個(gè)長(zhǎng)長(zhǎng)的辮狀模式。對(duì)這8個(gè)觀察者時(shí)刻進(jìn)行比較，可以揭示出它們之間的一些有趣的關(guān)系：在某些觀察者時(shí)刻中，當(dāng)下的視覺(jué)印象（每條膠片的最右?guī)┡c另一些觀察者時(shí)刻的最新記憶（中幀）相匹配；而某些觀察者時(shí)刻的最新記憶（中幀）與另一些觀察者時(shí)刻的較早記憶（左幀）相匹配。這唯一地確定了兩個(gè)單獨(dú)的觀察者時(shí)刻的時(shí)間序列，分別對(duì)應(yīng)著左右兩列膠片，并且越往上，時(shí)間越靠后。

考慮所有時(shí)空中的所有觀察者時(shí)刻。你在未來(lái)的感知也能以相同的方式與你當(dāng)下的觀察者時(shí)刻相匹配，像拼圖一樣吻合在一起。尤其是，它們會(huì)以正確的次序共享你當(dāng)下的記憶（允許某些合理的遺忘和記錯(cuò)的情況），并在序列的末尾加上額外的最新記憶。

比如，假設(shè)你就是圖中那位潛水者，剛剛看見(jiàn)一只巨大的海龜向右上方游過(guò)去（見(jiàn)圖10-6，左列，從上往下數(shù)第二個(gè)觀察者時(shí)刻），此時(shí)，你想要預(yù)測(cè)你的未來(lái)。由于這只是一個(gè)思想實(shí)驗(yàn)，我們還可以假設(shè)你智力超群，已經(jīng)搞清楚了我們宇宙的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)，也已經(jīng)計(jì)算出了它的所有觀察者時(shí)刻是什么樣，以及它們主觀感覺(jué)起來(lái)怎么樣。你意識(shí)到，唯一與你當(dāng)下的觀察者時(shí)刻相匹配的觀察者時(shí)刻位于圖片的左上方，并在末尾處添加了1秒鐘的新感知。于是，你預(yù)測(cè)道，這就是你1秒鐘后將會(huì)感知到的東西：1秒鐘后，你將看到一只巨大的海龜向你游過(guò)來(lái)。用這種方式，你就發(fā)現(xiàn)了傳統(tǒng)科學(xué)中的“因果關(guān)系”概念，因?yàn)槟隳軓倪^(guò)去預(yù)測(cè)未來(lái)。

我們已經(jīng)看到，我們的物理實(shí)在可能是一個(gè)數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)，包括時(shí)間、空間、物體，甚至你自己。我們還看到，你能夠怎樣分析觀察者時(shí)刻，并像拼圖一樣將其匹配起來(lái)，從而預(yù)測(cè)自己的未來(lái)（至少本質(zhì)上可以）。在實(shí)踐中，如果要預(yù)測(cè)未來(lái)，這個(gè)觀察者時(shí)刻的方法常被降為“一如往?！钡奈锢韺W(xué)方法。比如，假設(shè)你做圖9-2中的實(shí)驗(yàn)，扔出一個(gè)籃球并研究它的軌跡。如果你作出如下兩個(gè)假設(shè)：

●它的運(yùn)動(dòng)由愛(ài)因斯坦的萬(wàn)有引力方程描述；

●世界上沒(méi)有第二個(gè)人與你的主觀感覺(jué)完全相同，并擁有相同的人生記憶。

那么你就會(huì)知道，只有那些看見(jiàn)籃球以拋物線軌跡（見(jiàn)圖9-2）運(yùn)動(dòng)的未來(lái)，才能與你當(dāng)下的觀察者時(shí)刻光滑匹配。所以你預(yù)測(cè)，這就是你即將感知到的未來(lái)。那么，你怎會(huì)知道它的軌跡是拋物線，而不是別的，比如螺旋形呢？這是因?yàn)?，通過(guò)求解愛(ài)因斯坦的方程，你能得到一個(gè)拋物線的解。

再次預(yù)測(cè)你的未來(lái)

然而，第二個(gè)假設(shè)有可能是錯(cuò)誤的，如果第一層或第三層多重宇宙存在的話，那么，確實(shí)存在其他同你主觀感知完全一樣的人，這樣一來(lái)，對(duì)你未來(lái)的預(yù)測(cè)就變得更加有趣了！當(dāng)我問(wèn)“你在哪里？你感知到了什么”時(shí)，我感到自己有些鬼鬼祟祟的。因?yàn)槲以谡f(shuō)“你”時(shí)，其實(shí)我是想用復(fù)數(shù)形式的“你們”。我們接下來(lái)將看到，當(dāng)“你們”的數(shù)量增加或減少時(shí)，事情將變得十分棘手。

讓我們繼續(xù)剛才的思想實(shí)驗(yàn)。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，假設(shè)你已事無(wú)巨細(xì)地知曉了我們宇宙的數(shù)學(xué)模型。那么，預(yù)測(cè)你的未來(lái)就可以歸結(jié)為三個(gè)步驟：

●找到宇宙中所有擁有自我意識(shí)的實(shí)體。

●計(jì)算出他們的主觀感知，以便了解哪些人可能是你，以及他們未來(lái)將感知到什么。

●預(yù)測(cè)你在未來(lái)的主觀感知（可能有多個(gè)選項(xiàng)）。

奇妙的是，正如我們接下來(lái)要討論的那樣，每一步都涉及令人望而卻步的不解之謎！

找到所有自我意識(shí)

讓我們從第一步開(kāi)始。在外部物理實(shí)在的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)中（或許包括了一個(gè)多重宇宙），我們?cè)鯓硬拍苷业狡渲袚碛凶晕乙庾R(shí)的實(shí)體呢？我們之前討論過(guò)，人類相當(dāng)于時(shí)空中一種復(fù)雜的辮狀模式。不過(guò)，我們并不想把自我意識(shí)局限在人類這種生命形式中，所以，讓我們換一個(gè)更廣義的術(shù)語(yǔ)——“自知的子結(jié)構(gòu)”（self-aware substructure, SAS），來(lái)指代一個(gè)數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)中任何擁有主觀感知的部分。有時(shí)我們也會(huì)用“觀察者”來(lái)作為它的同義詞，但每當(dāng)我需要提醒大家避免“人類中心論”時(shí)，我仍會(huì)使用“自知的子結(jié)構(gòu)”。

那么，怎樣才能在一個(gè)數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)中找到自知的子結(jié)構(gòu)呢？最簡(jiǎn)短的回答就是：我們尚不知道，科學(xué)還沒(méi)有進(jìn)步到那個(gè)程度。我們甚至不能在自己最熟悉的時(shí)空范疇內(nèi)回答這個(gè)問(wèn)題。首先，我們不知道自己棲身于什么數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)中，因?yàn)樽郧⒌牧孔右φ撘廊华q抱琵琶半遮面。其次，即便我們了解了我們的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)，也不知道怎樣才能在其中找到自知的子結(jié)構(gòu)。

想象一下，一個(gè)友好的外星人送給你一個(gè)“自知的子結(jié)構(gòu)探測(cè)器”，這是一臺(tái)方便的手持設(shè)備，有點(diǎn)兒像金屬探測(cè)器，當(dāng)它遇到自知的子結(jié)構(gòu)時(shí)，就會(huì)發(fā)出響亮的嗶嗶聲。你把它玩來(lái)玩去，發(fā)現(xiàn)如果把它對(duì)準(zhǔn)金魚(yú)，它的聲音很小；對(duì)準(zhǔn)一只貓，嗶嗶聲稍微變大了一點(diǎn)點(diǎn)；而對(duì)準(zhǔn)你自己時(shí)，它就會(huì)發(fā)出刺耳的嗶嗶聲。但把它對(duì)準(zhǔn)一根黃瓜、一輛車或一具尸體時(shí)，它就一聲不吭。那么，這個(gè)自知的子結(jié)構(gòu)探測(cè)器的工作原理會(huì)是怎樣的呢？

自知的子結(jié)構(gòu)探測(cè)器配有一張簡(jiǎn)單的說(shuō)明書(shū)，只提到它使用了一種“專有算法”。我猜它可能是測(cè)量了指向?qū)ο蟮膹?fù)雜性和信息含量。某物的復(fù)雜性指的是，要完全描述它，最少需要多少比特的數(shù)據(jù)量（1比特是指1個(gè)0或1）。比如，一顆鉆石可以描述為10²⁴個(gè)碳原子排列成完美的晶格模式，所以它的復(fù)雜性遠(yuǎn)低于一塊擁有1TB隨機(jī)數(shù)字的硬盤(pán)，因?yàn)橐枋鲞@塊硬盤(pán)所需要的信息遠(yuǎn)不止1TB（約為8×10¹²比特）。但硬盤(pán)的復(fù)雜性與你的大腦比起來(lái)，還是黯然失色。因?yàn)樵诖竽X中，僅僅是要描述神經(jīng)元突觸的狀態(tài)，就需要10¹⁷比特的信息。

然而，不管硬盤(pán)的容量有多大，它都不可能產(chǎn)生自我意識(shí)。所以，僅有復(fù)雜性還不足以稱之為自知的子結(jié)構(gòu)。我猜測(cè)，除此之外，自知的子結(jié)構(gòu)探測(cè)器還需要測(cè)量物體的信息含量（information content）。在數(shù)學(xué)和物理學(xué)上，信息含量的定義十分嚴(yán)格，可以追溯到半個(gè)多世紀(jì)前克勞德·香農(nóng)（Claude Shannon）和約翰·馮·諾依曼的研究。復(fù)雜性是在描述一個(gè)物體有多復(fù)雜，而信息含量^[60]表示的是它對(duì)外部世界的描述程度。也就是說(shuō)，信息含量是對(duì)復(fù)雜性擁有多少含義的度量。如果你在硬盤(pán)里塞滿隨機(jī)數(shù)字，那么它并不包含任何關(guān)于外部世界的信息，但是如果你裝滿歷史書(shū)或家庭視頻，那它就包含了信息。你的大腦包含著關(guān)于外部世界的巨量信息，不管是對(duì)遙遠(yuǎn)過(guò)去的記憶，還是不斷更新著的關(guān)于周遭事物的模型。當(dāng)一個(gè)人死去，大腦中整個(gè)神經(jīng)元電流系統(tǒng)都關(guān)閉了，所以關(guān)于它們放電模式的信息也消逝了。不久之后，以化學(xué)和生物形態(tài)儲(chǔ)存在突觸中的信息量也開(kāi)始消逝。

然而，僅有復(fù)雜性和信息含量還不足以保證出現(xiàn)自我意識(shí)。比如，一臺(tái)攝像機(jī)同時(shí)擁有這兩者，但不管怎么看，它都不像有自我意識(shí)的樣子。這意味著，自知的子結(jié)構(gòu)探測(cè)器還需要為自我意識(shí)尋找額外的特征，這可能會(huì)更難以理解。比如，圖10-7告訴我們，一個(gè)自知的子結(jié)構(gòu)不僅需要能夠存儲(chǔ)信息，還需要以某種計(jì)算的形式來(lái)處理信息；在信息處理過(guò)程中，或許還需要一種高度的互聯(lián)性。神經(jīng)科學(xué)家朱利奧·托諾尼（Giulio Tononi）提出了一種迷人的觀點(diǎn)，他的核心觀點(diǎn)是，一個(gè)信息處理系統(tǒng)要產(chǎn)生意識(shí)，必須集合入一個(gè)不會(huì)分崩離析的統(tǒng)一整體^[61]。這意味著，每個(gè)部分都必須與關(guān)于其他部分的大量信息進(jìn)行聯(lián)合計(jì)算——否則，就會(huì)出現(xiàn)多個(gè)獨(dú)立的意識(shí)，就像一間塞滿了人的屋子，或者左右腦的胼胝體連接被切斷的病人。如果獨(dú)立的各部分過(guò)于簡(jiǎn)單，就好比攝像機(jī)上的單個(gè)像素點(diǎn)，根本不會(huì)產(chǎn)生意識(shí)。

一代又一代的物理學(xué)家和化學(xué)家都曾研究過(guò)，巨量的原子組合起來(lái)會(huì)發(fā)生什么事。他們發(fā)現(xiàn)，原子的集體行為取決于排列組合的模式——固體、液體和氣體之間的最大區(qū)別并不在于原子的種類，而在于原子組合的模式。我想，也許有一天我們會(huì)明白，意識(shí)只是另一種物質(zhì)形態(tài)。如果真有那么一天，我期待會(huì)有多種類型的意識(shí)，就像液體有多種形態(tài)一樣，但是在兩種情況下，它們都擁有某些我們可以試著理解的共同特征。

作為理解意識(shí)的第一步，我們首先來(lái)看看記憶內(nèi)存。它有什么特征呢？作為一種存儲(chǔ)信息的有用物質(zhì)，很顯然，它必須具備一個(gè)必殺技，即某種能夠保持很長(zhǎng)時(shí)間的狀態(tài)。固體擁有這個(gè)技能，但液體和氣體卻不然——如果你把某人的名字刻在一個(gè)金戒指上，這個(gè)信息能保持很多年，但如果你把名字“刻”在一個(gè)池塘的水面，它會(huì)轉(zhuǎn)瞬即逝，因?yàn)樗娴男螤畈粩嘣谧兓Ｓ洃泝?nèi)存還有一個(gè)合意的性質(zhì)是，它不僅很容易讀?。ň拖窠鸾渲敢粯樱?，也很容易寫(xiě)入——改變你的硬盤(pán)或突觸的狀態(tài)所需要的能量，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于在金子上刻字。

哪些性質(zhì)可以歸于“計(jì)算質(zhì)”（computronium）呢？計(jì)算質(zhì)是能像計(jì)算機(jī)一樣處理信息的最基本的物質(zhì)。與穩(wěn)定不變的金戒指不同，計(jì)算質(zhì)應(yīng)該會(huì)展現(xiàn)出復(fù)雜的動(dòng)態(tài)，因此它未來(lái)的狀態(tài)將取決于現(xiàn)在的狀態(tài)，只不過(guò)是以某種復(fù)雜的方式（我們希望它是一種可控或可編程的方式）。它的原子排列必須比一塊無(wú)趣且不變的固體更加混亂一些，但又比液體或氣體更有秩序。在微觀層面上，計(jì)算質(zhì)并不需要非常復(fù)雜，因?yàn)橛?jì)算機(jī)科學(xué)家告訴我們，只要某種裝置能進(jìn)行某些基礎(chǔ)的邏輯運(yùn)算，它就是普適的。只要有足夠的時(shí)間和內(nèi)存，它就能被編程，完成與其他任何計(jì)算機(jī)相同的運(yùn)算。

那么，“知覺(jué)質(zhì)”（perceptronium）呢？知覺(jué)質(zhì)是主觀上擁有自我意識(shí)的最基本的物質(zhì)。如果托諾尼是對(duì)的，那么，它就不止擁有計(jì)算質(zhì)的性質(zhì)，還擁有如下性質(zhì)：它的信息是不可分割的，形成一個(gè)統(tǒng)一的整體。所以，當(dāng)自知的子結(jié)構(gòu)探測(cè)器分析一間充滿原子的屋子時(shí)，首先，它會(huì)找到哪些原子和其他原子是強(qiáng)連接的，并把這些強(qiáng)連接的原子劃分為一個(gè)群組，作為一個(gè)物體，比如一張坐著兩人的凳子。接著，它會(huì)識(shí)別出符合計(jì)算質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的物體，比如兩個(gè)大腦和兩個(gè)手機(jī)CPU。最后，它會(huì)發(fā)現(xiàn)，只有那兩個(gè)大腦中才存在知覺(jué)質(zhì)，而這兩個(gè)大腦是彼此分離的，每一個(gè)大腦對(duì)應(yīng)著一個(gè)人的意識(shí)。

計(jì)算內(nèi)部實(shí)在：以史為鑒

每當(dāng)你用自知的子結(jié)構(gòu)探測(cè)器找到一個(gè)自知的實(shí)體，下一步就是計(jì)算它的主觀感知。在第8章中，我們希望能從外部實(shí)在來(lái)計(jì)算它的內(nèi)部實(shí)在。這是一個(gè)棘手的挑戰(zhàn)，我們的經(jīng)驗(yàn)十分有限，因?yàn)榭v觀人類歷史，物理學(xué)傾向于聚焦在相反的問(wèn)題上：從我們的主觀感知去尋找描述外部實(shí)在的數(shù)學(xué)方程，而不是從外部實(shí)在來(lái)計(jì)算主觀感知。比如，牛頓觀察到月球的運(yùn)動(dòng)，提出了可以描述它的萬(wàn)有引力定律。但是，我認(rèn)為，物理學(xué)的歷史教會(huì)了我們很多有價(jià)值的事，關(guān)于內(nèi)部實(shí)在和外部實(shí)在是如何連接起來(lái)的。下面是7個(gè)例子。

●不要驚慌

盡管這個(gè)未解之謎艱深難懂，但正如我們?cè)诘?章談到的，我們可以將其簡(jiǎn)單地分為兩個(gè)部分：物理學(xué)和認(rèn)知科學(xué)。物理學(xué)家從外部實(shí)在開(kāi)始，預(yù)測(cè)所有合乎理性的觀察者都贊成的共識(shí)實(shí)在，并將探尋內(nèi)部實(shí)在的任務(wù)交付于神經(jīng)科學(xué)家和心理學(xué)家。下面，我們將談到一些關(guān)于“預(yù)測(cè)未來(lái)”的狡猾問(wèn)題。在大多數(shù)問(wèn)題中，我們都會(huì)看到，共識(shí)實(shí)在與內(nèi)部實(shí)在之間的區(qū)別并不重要。此外，物理學(xué)歷史提供了許多有用的案例，比如經(jīng)典力學(xué)、廣義相對(duì)論和量子力學(xué)，在這些案例中，我們不僅知道了最重要的方程，還了解了被它們支配的感覺(jué)。

●我們只能感知到穩(wěn)定的東西

在我們?nèi)祟惖囊簧?，“硬件”（比如?xì)胞）和“軟件”（比如記憶）都會(huì)更新許多次。但是，我們卻感到自己是穩(wěn)定和持久的。同樣地，除了自己之外，我們也會(huì)感到客體是持久的?；蛘哒f(shuō)，被我們感知為客體的東西，正是世界顯現(xiàn)出某種持久性的方面。比如，當(dāng)遠(yuǎn)眺大海時(shí)，我們感知到行進(jìn)的波濤是客體，因?yàn)樗鼈儽憩F(xiàn)出了某種持久性，即使水本身在上下波動(dòng)。同樣，正如我們?cè)诘?章所說(shuō)，我們只能感知到世界上那些相對(duì)于量子退相干來(lái)說(shuō)，還算穩(wěn)定的方面。

●我們感知到自己身處某個(gè)局域

相對(duì)論和量子力學(xué)都表明，你感知到的自己是局限在一個(gè)區(qū)域內(nèi)的，即使你并不是。雖然在廣義相對(duì)論的外部實(shí)在中，你是穩(wěn)定的四維時(shí)空中一個(gè)延伸的辮狀模式，但你主觀上會(huì)覺(jué)得自己被局限在萬(wàn)物發(fā)生的三維世界中某個(gè)特定的時(shí)間和空間內(nèi)。正如我們?cè)缦扔懻摰哪菢?，你最基本的感知都是觀察者時(shí)刻，每一個(gè)觀察者時(shí)刻都對(duì)應(yīng)著辮狀模式的某個(gè)局部，而不是整個(gè)辮狀模式（也就是你的一生）。

量子力學(xué)也告訴了我們一個(gè)同樣的故事：如果你進(jìn)入量子疊加態(tài)，同時(shí)位于外部實(shí)在（薛定諤方程支配的數(shù)學(xué)化希爾伯特空間）中兩個(gè)不同的地方，那么，正如我們?cè)诘?章所看到的那樣，你的所有版本都會(huì)感知到一個(gè)內(nèi)部實(shí)在——他們都位于一個(gè)確定無(wú)疑的位置。

●我們感知到自己是獨(dú)一無(wú)二的

在第7章，我們還看到，我們感知到自己是獨(dú)一無(wú)二的孤立系統(tǒng)，盡管我們并不是。我們看到，盡管量子力學(xué)將我們“克隆”為若干個(gè)版本，這些版本同時(shí)處于若干個(gè)不同的宏觀位置，并與其他系統(tǒng)糾結(jié)纏繞，但我們感知到自己是獨(dú)特且獨(dú)立的，各自保留著一個(gè)獨(dú)立而清晰的身份。外部實(shí)在中的“觀察者分支”在我們的感知中，只是內(nèi)部實(shí)在中的些許隨機(jī)性而已。

不僅“量子克隆”如此，假設(shè)發(fā)生真正的生物學(xué)意義上的克?。ㄒ?jiàn)圖7-3），結(jié)果也是一樣的——在我們的感知中，我們自己也是獨(dú)一無(wú)二的，伴隨著些許隨機(jī)性。也就是說(shuō)，意義明確的“局域感”和獨(dú)一無(wú)二的身份認(rèn)知，都只存在于我們的內(nèi)部實(shí)在中；從最基本的層面看，它們都是幻覺(jué)。

●我們能感知到自己是永生的嗎

在第7章，我們還討論了第一層和/或第三層多重宇宙可能會(huì)讓我們感覺(jué)自己是永生的。簡(jiǎn)而言之，當(dāng)平行宇宙中的“你”的數(shù)量增加或減少時(shí)，內(nèi)部實(shí)在與外部實(shí)在之間的關(guān)系會(huì)發(fā)生微妙的變化。

●當(dāng)你的數(shù)量增加時(shí)，你能在主觀上感知到隨機(jī)性。

●當(dāng)你的數(shù)量減少時(shí)，你能在主觀上感知到自己是永生的。

后者飽受爭(zhēng)議。這個(gè)推論正確嗎？這個(gè)問(wèn)題的答案或許能解決所謂的測(cè)度問(wèn)題。我們會(huì)在下一節(jié)討論這個(gè)問(wèn)題。

●我們能感知到有用的東西

為什么我們會(huì)感知到世界是穩(wěn)定的，以及我們自己身處局域并且獨(dú)一無(wú)二？我猜，是因?yàn)檫@樣很有用?？雌饋?lái)，人類最初進(jìn)化出自我意識(shí)的原因似乎是，因?yàn)槭澜绲哪承┓矫鎻哪撤N意義上說(shuō)是可預(yù)測(cè)的，所以，如果能建立起關(guān)于世界的良好模型、預(yù)測(cè)未來(lái)并作出聰明的決策，將極大地提高繁殖的成功率。這個(gè)先進(jìn)的信息處理系統(tǒng)產(chǎn)生了一個(gè)副產(chǎn)品，那就是自我意識(shí)。更一般地說(shuō)，任何一個(gè)自知的子結(jié)構(gòu)，不管它是進(jìn)化來(lái)的，還是設(shè)計(jì)出來(lái)的，只要它擁有一個(gè)目標(biāo)，就會(huì)擁有一個(gè)關(guān)于外部世界和它自己的內(nèi)部模型，從而生出一個(gè)副產(chǎn)品——自我意識(shí)。

接下來(lái)，很自然地，自知的子結(jié)構(gòu)就只能感知到外部世界中對(duì)達(dá)成它的目標(biāo)有用的方面。比如，遷徙的鳥(niǎo)能感知到地球磁場(chǎng)，因?yàn)檫@對(duì)辨認(rèn)方向很有用；星鼻鼴鼠是盲眼，因?yàn)橐曈X(jué)感知對(duì)它們的地下生活來(lái)說(shuō)毫無(wú)用處。盡管對(duì)不同的物種來(lái)說(shuō)，有用和無(wú)用的標(biāo)準(zhǔn)差別很大，但所有的生命形式在一些基本方面都是相同的。比如，只有對(duì)預(yù)測(cè)未來(lái)有幫助的、穩(wěn)定而規(guī)律的方面，感知起來(lái)才是有用的。如果你正望著窗外一片暴風(fēng)驟雨中的海域，那么，感知到億萬(wàn)顆水分子的精確運(yùn)動(dòng)對(duì)你來(lái)說(shuō)毫無(wú)用處，因?yàn)樗鼈儠?huì)互相撞擊，并在極短的時(shí)間內(nèi)改變運(yùn)動(dòng)方向。但是，感知到一道巨大的浪墻朝你襲來(lái)，卻是非常有用的，因?yàn)槟憔湍芴崆皫酌腩A(yù)知它未來(lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，并立刻采取行動(dòng)，避免巨浪吞噬并沖走你的基因庫(kù)。

同樣，對(duì)一個(gè)自知的子結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，感知到自己身處局域和獨(dú)一無(wú)二都十分有用，因?yàn)樾畔⒅荒茉诰钟騼?nèi)處理。就算在1古戈?duì)柶绽湛怂姑淄饣蛄孔酉柌乜臻g內(nèi)退相干的地方，存在一個(gè)與你完全相同的版本，你和他之間也不會(huì)有任何信息交換，所以你們二位會(huì)繼續(xù)過(guò)著自己的小日子，就好像對(duì)方并不存在一樣。

●我們能感知到要有意識(shí)才能感知到的東西

由于我們大腦中負(fù)責(zé)建立世界模型（包括我們自身在內(nèi)，并最終產(chǎn)生了意識(shí)）的部分非常有用，需求很高，因此它們主要留給那些真正需要它們的計(jì)算或決策。正如你不會(huì)用一臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)來(lái)處理文字一樣，你的大腦也不會(huì)用意識(shí)模塊來(lái)處理那些過(guò)于平凡的任務(wù)，比如調(diào)節(jié)心跳——這種任務(wù)通常被“外包”給其他無(wú)意識(shí)的腦區(qū)。這意味著，如果一個(gè)未來(lái)的機(jī)器人擁有了自我意識(shí)，它可能對(duì)那些獨(dú)立的、死板的、不涉及實(shí)在模型的任務(wù)（比如求數(shù)字的乘積）毫無(wú)知覺(jué)。這種意識(shí)結(jié)構(gòu)是由朱利奧·托諾尼提出來(lái)的，它解釋了無(wú)意識(shí)的認(rèn)知是怎樣被“外包”出去的。

對(duì)于人類來(lái)說(shuō)，我發(fā)現(xiàn)了一件有趣的事情：我們的身體對(duì)微觀敵人（極端復(fù)雜的免疫系統(tǒng)）的防御似乎并不需要自我意識(shí)，但我們對(duì)宏觀敵人（大腦控制多處肌肉）的防御卻需要自我意識(shí)。這也許是因?yàn)椋覀兊氖澜缰?，微觀與宏觀大相徑庭（比如，時(shí)間和空間尺度的不同）。微觀世界中，精妙的邏輯思考和隨之而來(lái)的自我意識(shí)根本毫無(wú)用武之地，也不需要。

之前我們討論了數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)怎樣包含自知的觀察者時(shí)刻，比如你現(xiàn)在正在經(jīng)歷的這個(gè)時(shí)刻。我們也探索了找到這些觀察者時(shí)刻的挑戰(zhàn)，以及它們主觀上能感覺(jué)到什么。你存在于一個(gè)包含著某種時(shí)空的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)中，所以，為了作出物理學(xué)預(yù)測(cè)，你必須去了解你所棲身的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)到底是什么樣的，以及你當(dāng)下的觀察者時(shí)刻在其中的位置。也就是說(shuō)，你在時(shí)間和空間中位于何處呢？我們將看到，“時(shí)間”的部分比“空間”的部分更加微妙，尤其是在當(dāng)你的眾多平行版本的數(shù)量隨時(shí)間發(fā)生變化時(shí)。

按下暫停鍵：超越波普爾的“二時(shí)法”

對(duì)于我來(lái)說(shuō)，科學(xué)就是為了理解物理實(shí)在，以及我們?cè)谄渲械牡匚?。從?shí)用主義的角度看，它是為了構(gòu)建一個(gè)關(guān)于實(shí)在的模型，讓我們能盡可能準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)未來(lái)，從而讓我們選擇那些預(yù)計(jì)會(huì)帶來(lái)最好結(jié)果的行為。我想，正是這個(gè)過(guò)程催生了意識(shí)的進(jìn)化?？v觀古今，思想者們無(wú)不嘗試著對(duì)這個(gè)科學(xué)過(guò)程抽絲剝繭。我認(rèn)為大多數(shù)當(dāng)代科學(xué)家都同意，它歸根結(jié)底無(wú)非以下三項(xiàng)：

●由假設(shè)作出預(yù)測(cè)。

●將觀察與預(yù)測(cè)進(jìn)行比較，改進(jìn)假設(shè)。

●重復(fù)以上步驟。

科學(xué)家通常將一組假設(shè)的集合稱為“理論”。在數(shù)學(xué)宇宙假說(shuō)（MUH）的語(yǔ)境中，最重要的假設(shè)是：深入到實(shí)在模型的深處，我們究竟棲身于什么數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)中，以及我們當(dāng)下正在經(jīng)歷哪一個(gè)特定的觀察者時(shí)刻。在上面列出的三項(xiàng)中，卡爾·波普爾特別強(qiáng)調(diào)了第二項(xiàng)的作用，他認(rèn)為，如果一個(gè)假設(shè)不可驗(yàn)證，那它就不是科學(xué)。盡管他特別強(qiáng)調(diào)可證偽性（即對(duì)一個(gè)科學(xué)假設(shè)來(lái)說(shuō)，本質(zhì)上必須存在一種方法可以驗(yàn)證它是真是假），但有一個(gè)絕妙的數(shù)學(xué)工具泛化了這種真-假二分法，并允許灰色地帶存在，這就是貝葉斯決策理論（Bayesian decision theory）：每個(gè)可能的假設(shè)都被指定了一個(gè)0～1之間的數(shù)字，代表你認(rèn)為它為正確的概率。每次你進(jìn)行新觀測(cè)時(shí)，都可以用一個(gè)簡(jiǎn)單的公式來(lái)更新上述概率。

盡管這種追尋科學(xué)理論的方法十分優(yōu)雅，且被人們廣為接受，但依然存在一個(gè)問(wèn)題：它需要兩個(gè)相互連接的觀察者時(shí)刻，我們將其簡(jiǎn)稱為“二時(shí)法”。在第一個(gè)觀察者時(shí)刻，你作出預(yù)測(cè)；在第二個(gè)觀察者時(shí)刻，你凝視著觀測(cè)對(duì)象。在傳統(tǒng)的情況下（也就是不管過(guò)去、現(xiàn)在還是未來(lái)，都永遠(yuǎn)只有一個(gè)你的情況下），這套方法運(yùn)作得很完美（見(jiàn)圖10-8左圖），但是一旦涉及包含有無(wú)數(shù)個(gè)略微不同的你的平行宇宙，它就崩潰了。我們?cè)诘?章和第7章曾看到，這種崩潰會(huì)導(dǎo)致一些古怪的效應(yīng)，比如主觀感知的永生和主觀感知的隨機(jī)性（見(jiàn)圖10-8中圖和右圖）。

在數(shù)學(xué)宇宙假說(shuō)的語(yǔ)境中，我們論證了對(duì)時(shí)間流逝以及既往假設(shè)與觀測(cè)的感知，存在于我們所經(jīng)歷的每個(gè)觀察者時(shí)刻中。這意味著，我們必須超越波普爾對(duì)科學(xué)的“二時(shí)法”，而改用一種可運(yùn)用在單個(gè)觀察者時(shí)刻的“單時(shí)法”。我喜歡想象我擁有一個(gè)超棒的、可以控制現(xiàn)實(shí)的袖珍遙控器。每當(dāng)參加一個(gè)無(wú)趣的會(huì)議時(shí)，我就可以按下快進(jìn)鍵。當(dāng)我經(jīng)歷某些奇妙的時(shí)刻，我就可以倒回去重播，想重播多少次就重播多少次。而要超越波普爾，我只需要按下暫停鍵就可以了。那么我就可以貫徹賀拉斯的精神^[62]，真正活在當(dāng)下，抓住此刻，理解、吸收和仔細(xì)地思考它，而不用擔(dān)心好時(shí)光轉(zhuǎn)瞬即逝、未來(lái)匆匆而來(lái)。尤其是，我可以好好思考一下我的假設(shè)和觀測(cè)結(jié)果。如果我的大腦運(yùn)轉(zhuǎn)得很好，我會(huì)發(fā)現(xiàn)，我的內(nèi)部實(shí)在模型與我的感官?gòu)耐獠渴澜绔@得的最新信息非常吻合。同樣，如果我的科學(xué)推理算法也很不錯(cuò)，那我會(huì)發(fā)現(xiàn)，我曾為這一刻所作出的預(yù)言與現(xiàn)在正在發(fā)生的真實(shí)情況也十分吻合。我的感官努力記錄下新的信息，好讓我未來(lái)的觀察者時(shí)刻可以有意識(shí)地感知到它們。同時(shí)，我思維中的意識(shí)部分也在努力使用我的科學(xué)推理算法，來(lái)更新我對(duì)實(shí)在中更微妙、抽象的那一部分的假設(shè)。

   

圖10-8　如果每個(gè)觀察者時(shí)刻都能與一個(gè)前續(xù)者和一個(gè)后續(xù)者唯一相連，我們就在主觀上感知到了因果關(guān)系（左圖）。當(dāng)其中一些（并非全部）后續(xù)者消失時(shí)，我們可能會(huì)在主觀上感知到自己是永生的（中圖）。當(dāng)若干個(gè)主觀上可區(qū)分的后續(xù)者共享同一個(gè)前續(xù)者時(shí)，我們就在主觀上感知到了隨機(jī)性（右圖）。

為何你不是一只螞蟻

那么，每次你按下暫停鍵時(shí)，你應(yīng)該如何在觀察者時(shí)刻中進(jìn)行推理呢？為此，你需要一個(gè)好框架，不僅為了理解多重宇宙，還為了理解所謂的末日論（doomsday argument）等著名的哲學(xué)難題。如果你相信數(shù)學(xué)宇宙假說(shuō)，那么你必須試著弄清楚你到底居住在哪一個(gè)數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)中。如果那個(gè)數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)中包含著許多主觀上與你相同的觀察者時(shí)刻，那么你可能只是其中任意一個(gè)。除非在這個(gè)數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)中存在一些東西，以某種方式打破了對(duì)稱，偏愛(ài)其中一些而偏惡余下的部分，否則你成為其中任一個(gè)的概率都是均等的。因此，正如我在1996年有關(guān)數(shù)學(xué)宇宙的論文中所論證的那樣，你會(huì)得出以下結(jié)論：你應(yīng)該以這樣的方式進(jìn)行推理——在眾多可能的觀察者時(shí)刻中，你的觀察者時(shí)刻只是其中隨機(jī)的一個(gè)。

過(guò)去20年里，哲學(xué)文獻(xiàn)中對(duì)多種不同的推理方式展開(kāi)了嚴(yán)肅和迷人的討論，部分原因是由末日論（我們下面將簡(jiǎn)短地探討一下）及相關(guān)的謎題所引發(fā)。其基本觀念是：我們不應(yīng)期待我們的意識(shí)位于一個(gè)隨機(jī)的空間位置（根據(jù)哥白尼原理），而是位于一個(gè)隨機(jī)的觀察者內(nèi)部。這種觀念已有很長(zhǎng)的歷史。我們?cè)诘?章中提到，布蘭登·卡特將其歸納為“弱人擇原理”；在第4章中提到，亞歷克斯·維蘭金則將其歸納為平庸原理（principle of mediocrity）。尼克·波斯特洛姆、保羅·阿爾蒙德和米蘭·瑟科維克（Milan ircovi）等當(dāng)代哲學(xué)家對(duì)其進(jìn)行了廣泛的探索。2002年，波斯特洛姆創(chuàng)造了一個(gè)新術(shù)語(yǔ)：強(qiáng)自我抽樣假設(shè)。

強(qiáng)自我抽樣假設(shè)

每個(gè)觀察者時(shí)刻都應(yīng)該以這樣的方式進(jìn)行推理——它是它的參考類中所有觀察者時(shí)刻中隨機(jī)的一個(gè)。

這里的微妙之處在于“參考類”（reference class）應(yīng)如何解讀。在這一點(diǎn)上，即使是認(rèn)同強(qiáng)自我抽樣假設(shè)的哲學(xué)家們也常爭(zhēng)論不休。如果你采用最嚴(yán)格的限制條件，也就是將參考類限制在那些主觀上與你自己的觀察者時(shí)刻不可區(qū)分的觀察者時(shí)刻，你就回到了我的老方法。但是，我們將會(huì)看到，如果你不拘泥于上述限制，將范圍擴(kuò)大一些，你常會(huì)得到其他有趣的結(jié)論，比如，如果將主觀上可區(qū)分的觀察者時(shí)刻也算入?yún)⒖碱愔?，那么，只要它們的主觀差異在你尋求的答案上并無(wú)偏見(jiàn)，那你依然會(huì)得到相同的結(jié)論。為了解釋其中奧妙，讓我們來(lái)看一個(gè)強(qiáng)自我抽樣假設(shè)的例子——波斯特洛姆的“睡美人之謎”（Sleeping Beauty puzzle）。

睡美人自愿參與接下來(lái)的實(shí)驗(yàn)，并已被告知后述所有細(xì)節(jié)。星期日，她開(kāi)始睡覺(jué)。接著，有人進(jìn)行一個(gè)拋硬幣實(shí)驗(yàn)。如果硬幣正面朝上，美人只會(huì)在星期一被喚醒，并接受采訪。如果硬幣反面朝上，美人會(huì)在星期一和星期二被喚醒，但是當(dāng)她在星期一再次入睡時(shí)，她被注射了一劑會(huì)導(dǎo)致失憶的藥物，保證她記不起之前醒過(guò)來(lái)的情形。每一次睡美人醒過(guò)來(lái)并接受采訪時(shí)，都被要求回答一個(gè)問(wèn)題：“你認(rèn)為硬幣正面朝上的概率有多大？”

哲學(xué)家們圍繞這個(gè)主題上發(fā)表了大量的著作。如今，他們分為兩個(gè)陣營(yíng)：“一半黨”和“三分之一黨”，分別認(rèn)為睡美人給出的答案是1/2和1/3。在數(shù)學(xué)宇宙假說(shuō)的框架下，真正的隨機(jī)性并不存在，所以，讓我們用量子測(cè)量來(lái)替代拋硬幣試驗(yàn)。在量子測(cè)量中，兩種結(jié)果都會(huì)變成現(xiàn)實(shí)，只不過(guò)分別發(fā)生在兩個(gè)第三層平行宇宙中。那么，在“睡美人接受采訪”所對(duì)應(yīng)的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)中，一共有三個(gè)主觀上不可區(qū)分的觀察者時(shí)刻，并且這三個(gè)時(shí)刻都是同等真實(shí)的：

●硬幣正面朝上，今天星期一。

●硬幣正面朝下，今天星期一。

●硬幣正面朝下，今天星期二。

這三種情況中，只有一種情況是硬幣正面朝上，所以她應(yīng)該會(huì)認(rèn)為硬幣正面朝上的概率是1/3，并且，一旦她發(fā)現(xiàn)真相，將會(huì)在主觀上經(jīng)歷相應(yīng)的隨機(jī)性。

現(xiàn)在，假設(shè)實(shí)驗(yàn)員私下決定為睡美人的指甲涂上顏色，顏色取決于量子測(cè)量的結(jié)果。這樣一來(lái)，這些觀察者時(shí)刻就不能完全區(qū)分開(kāi)了。但是，只要她不知道顏色密碼，她給出的概率就不應(yīng)該發(fā)生變化。換句話說(shuō)，我們可以任意擴(kuò)大參考類，只要它不會(huì)對(duì)結(jié)果造成任何偏差就行。

這個(gè)結(jié)論暗含著深刻的推論。它意味著，不管存在多么廣袤無(wú)垠、超乎想象的多重宇宙，我們?nèi)祟愒谒凶穼ぶ愃茊?wèn)題的觀察者中可能是相當(dāng)?shù)湫偷囊环N！比如，一個(gè)典型的恒星系極其不可能包含幾萬(wàn)億個(gè)與我們類似的人類居民，因?yàn)槿绻鞘钦娴?，我們將?00萬(wàn)倍的可能性，居住在這樣一個(gè)人口稠密的恒星系中，而不是像現(xiàn)在一樣，居住在一個(gè)總共只有70億人口的太陽(yáng)系。換句話說(shuō)，強(qiáng)自我抽樣假設(shè)允許我們對(duì)那些目不可及之處正在發(fā)生的事作出預(yù)測(cè)。

然而，同所有強(qiáng)大的武器一樣，強(qiáng)自我抽樣假設(shè)使用起來(lái)必須小心謹(jǐn)慎。比如，為什么你不是一只螞蟻呢？如果我們將地球上的碳基生命作為參考類，那么，既然螞蟻這種六腳小動(dòng)物在地球上有10¹⁹之眾，比我們這種雙足動(dòng)物的數(shù)量多了不止100萬(wàn)倍，那豈不是意味著，你當(dāng)下的觀察者時(shí)刻是一只螞蟻的可能性比是一個(gè)人的可能性大100萬(wàn)倍？如果是這樣，你的基本實(shí)在框架將以99.999 9%的置信度被排除掉。好吧，我們忽略了人的壽命比螞蟻長(zhǎng)100倍，但即使把這個(gè)因素考慮進(jìn)去，對(duì)這個(gè)麻煩的結(jié)論來(lái)說(shuō)也于事無(wú)補(bǔ)。

因此，解決的辦法就藏在如何選擇參考類中。如圖10-9所示，你可以選擇多種不同的參考類，范圍最廣可覆蓋到所有自知子結(jié)構(gòu)的觀察者時(shí)刻，最窄可到那些與你當(dāng)下的主觀感知完全相同的觀察者時(shí)刻。如果你問(wèn)：“我應(yīng)該預(yù)計(jì)自己是哪一種實(shí)體呢？”那么，你的參考類就必須限定在那些能問(wèn)出這些問(wèn)題的實(shí)體中。很顯然，螞蟻并不包含在這個(gè)范圍內(nèi)！

   

圖10-9　假設(shè)你問(wèn)：“如果我是一個(gè)……，那么，【這里插入你感興趣的任何問(wèn)題】的可能性是多大呢？”請(qǐng)注意，你用省略號(hào)取代的部分，就是你的“參考類”。在數(shù)學(xué)宇宙假說(shuō)中進(jìn)行推理時(shí)，通常會(huì)取范圍最窄的參考類，也就是“所有主觀上與你完全相同的觀察者時(shí)刻”。但某些情況下，你也可以將參考類的范圍擴(kuò)大，也能得到額外的有效性和有趣的結(jié)論，比如，擴(kuò)大到“整個(gè)人類，或其他能夠問(wèn)出同樣問(wèn)題的自知實(shí)體”。

參考類與統(tǒng)計(jì)學(xué)家們所謂的“條件概率”（conditional probabilities）有異曲同工之妙，都必須被正確使用。如果使用不當(dāng)，將導(dǎo)致災(zāi)難性的后果。2010年，一項(xiàng)大規(guī)模民意測(cè)驗(yàn)竟然沒(méi)有預(yù)測(cè)出美國(guó)參議院多數(shù)黨領(lǐng)袖哈里·里德（Harry Reid）會(huì)在內(nèi)華達(dá)州連任，因?yàn)轭A(yù)錄電話軟件如果聽(tīng)見(jiàn)接聽(tīng)電話的人沒(méi)講英文，就會(huì)自動(dòng)掛斷，所以沒(méi)能將那些講西班牙文的支持者納入考慮。

一片典型的空間區(qū)域預(yù)計(jì)將出現(xiàn)在一個(gè)因暗能量過(guò)多而無(wú)法形成星系的宇宙中，而我們宇宙中一顆典型的氫原子預(yù)計(jì)將出現(xiàn)在一片星際氣體云或恒星中（見(jiàn)第5章）。但是，你不應(yīng)該預(yù)計(jì)自己也出現(xiàn)在那些地方——“所有的點(diǎn)”或“所有的原子”對(duì)你來(lái)說(shuō)，是毫不相干的參考類，因?yàn)闊o(wú)論是點(diǎn)還是原子，都不會(huì)像你一樣追問(wèn)問(wèn)題。

為何你不是一個(gè)玻爾茲曼大腦

如果你認(rèn)為把外星人囊括進(jìn)參考類太瘋狂，那么，如果你知道一些物理學(xué)家正在激烈爭(zhēng)論的話題后，一定會(huì)目瞪口呆，因?yàn)樗麄兊淖h題是某些更加奇異的參考類“同僚”：模擬程序（simulations）和玻爾茲曼大腦（Boltzmann brains）。

我們知道，原子組成的模式可以達(dá)到非常精妙的程度，甚至能產(chǎn)生自我意識(shí)——我們自身就是鮮活的證據(jù)。但目前為止，我們的物理學(xué)研究尚未發(fā)現(xiàn)任何證據(jù)，證明我們的意識(shí)就是意識(shí)的唯一途徑。因此，我們必須將其他可能產(chǎn)生意識(shí)的原子組合也納入考量。并且，我們也必須考慮到，某些生命形式（也許包括我們或我們的后代）某天甚至可能建造出有意識(shí)的實(shí)體：它們可能會(huì)讓你聯(lián)想到那些擁有物理實(shí)體，并能與周圍環(huán)境進(jìn)行交互的智能機(jī)器人，或者不具有物理實(shí)體的仿真模擬程序，就像《星際迷航：下一代》中全息甲板上的人物，或者《黑客帝國(guó)》^[63]中的史密斯先生，他們的身體都是純虛擬的，在一個(gè)超強(qiáng)計(jì)算機(jī)中的虛擬現(xiàn)實(shí)內(nèi)上演一幕幕驚險(xiǎn)劇情。在這些模擬“人”中，也可能存在一些觀察者時(shí)刻，其主觀上與你現(xiàn)在的感覺(jué)完全一樣。

如果這是真的，很顯然，你還需要將那些模擬的你也納入?yún)⒖碱愔?。在這個(gè)話題上，尼克·波斯特洛姆等人發(fā)表了一系列著作，并總結(jié)說(shuō)，存在合理的可能性，我們自己就是仿真模擬。下一章中，我將對(duì)這種觀點(diǎn)進(jìn)行反駁。但是，如果你想以“帕斯卡賭注”（Pascal’s Wager）的名義盡量待在安全范圍之內(nèi)，我的建議是，你應(yīng)當(dāng)將生活過(guò)到極致，遍嘗世間新奇歡樂(lè)之事。因?yàn)檫@樣一來(lái)，即便你是一個(gè)模擬人，那個(gè)創(chuàng)造了你的家伙（不管他是誰(shuí)）在觀看你的人生時(shí)就不大容易變得無(wú)聊，也就不會(huì)輕易把你的程序關(guān)掉……

模擬程序是刻意創(chuàng)造出來(lái)的，但所謂的“玻爾茲曼大腦”卻純粹是巧合的產(chǎn)物。150多年前，奧地利物理學(xué)家路德維?！げ柶澛↙udwig Boltzmann）成了統(tǒng)計(jì)力學(xué)的先驅(qū)。此后，他意識(shí)到，如果你將一個(gè)有溫度的東西單獨(dú)放置足夠長(zhǎng)的時(shí)間，即使是最不可能出現(xiàn)的原子組合也會(huì)隨機(jī)出現(xiàn)。原子要自發(fā)重組為一個(gè)“自知”的大腦需要花費(fèi)極其漫長(zhǎng)的時(shí)間，但是，只要你有耐心，等待足夠長(zhǎng)的時(shí)間，它就一定會(huì)發(fā)生。

現(xiàn)在，快進(jìn)到今天的宇宙，讓我們來(lái)考慮一下它的長(zhǎng)期命運(yùn)。宇宙的加速膨脹最終將稀釋所有充斥宇宙空間的物質(zhì)，但是，假如宇宙暗能量密度保持不變（也就是保持當(dāng)代測(cè)量推出的結(jié)果），那它將永遠(yuǎn)能提供些許熱能。這點(diǎn)熱能來(lái)自量子漲落——正是同樣的量子漲落，產(chǎn)生了宇宙微波背景起伏（見(jiàn)第4章）?；艚鸬囊淮笾l(fā)現(xiàn)就是，我們的宇宙膨脹得越快，這個(gè)溫度就越高，它被稱為“霍金溫度”（Hawking temperature）。暗能量讓我們的宇宙膨脹得比暴脹時(shí)期慢許多，所以，它所能提供的溫度只比絕對(duì)零度高出10-30度。

即使以我們?nèi)鸬淙说臉?biāo)準(zhǔn)來(lái)看，這也算不上什么安慰，但它并不是絕對(duì)零度，也就意味著如果你等上足夠長(zhǎng)的時(shí)間，這點(diǎn)熱能就能自我重組成你想要的任何東西。在標(biāo)準(zhǔn)宇宙學(xué)模型中，這種隨機(jī)重組將永遠(yuǎn)進(jìn)行下去，所以，它將隨機(jī)產(chǎn)生一個(gè)與你的主觀感知完全相同的復(fù)制品，它擁有虛假的記憶，以為自己度過(guò)了你的一生。更多的情況是，它只會(huì)以無(wú)實(shí)體的方式復(fù)制你的大腦，它只需存活足夠長(zhǎng)的時(shí)間，以便復(fù)制你當(dāng)下的觀察者時(shí)刻就行。接著，它會(huì)將這個(gè)過(guò)程重復(fù)無(wú)數(shù)次，以至于對(duì)于任何一個(gè)擁有實(shí)體和真實(shí)生活的你，都有無(wú)數(shù)多個(gè)無(wú)實(shí)體的玻爾茲曼大腦，它們近乎妄想式地存在著，以為自己度過(guò)了和你一樣的人生。

這實(shí)在令人煩惱。如果我們的時(shí)空中真的包含這種玻爾茲曼大腦，那么，你基本上有100%的可能性是它們中的一員！畢竟，你的觀察者時(shí)刻的參考類與這些大腦的參考類完全相同，因?yàn)樗鼈兊闹饔^感覺(jué)都完全相同。所以，當(dāng)你進(jìn)行推論時(shí)，應(yīng)該把自己看作這些觀察者時(shí)刻中隨機(jī)的一個(gè)，而那些無(wú)實(shí)體大腦的數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于有實(shí)體的大腦，相當(dāng)于無(wú)窮大與1的比值……

你也許已經(jīng)開(kāi)始擔(dān)心你的身體是否真的存在。不用過(guò)于擔(dān)心，這里有一個(gè)簡(jiǎn)單的測(cè)試，能夠讓你確定你是不是一個(gè)玻爾茲曼大腦：暫停、反思、檢查記憶。如果你是一個(gè)玻爾茲曼大腦，你所擁有的某些記憶很可能是虛假的，而不是真實(shí)的。對(duì)每一組曾被認(rèn)為是真實(shí)的虛假記憶，都存在眾多略有差異的隨機(jī)版本（比如，其中一個(gè)你回憶起的貝多芬第五交響曲聽(tīng)起來(lái)就像純粹的靜電干擾），這些版本的數(shù)量十分龐大，因?yàn)閾碛羞@些記憶的無(wú)實(shí)體大腦數(shù)量多得不計(jì)其數(shù)。這是因?yàn)?，讓事物剛剛好的方式只有一種，而讓它差不多好的方式卻數(shù)不勝數(shù)。這意味著，如果你真是一個(gè)玻爾茲曼大腦而自己卻不知道這一點(diǎn)，那么，當(dāng)你開(kāi)始搖晃你的記憶之盒時(shí)，你應(yīng)該會(huì)發(fā)現(xiàn)越來(lái)越多的荒謬之事。此后，你會(huì)感覺(jué)自己的現(xiàn)實(shí)世界正在消融，因?yàn)榻M成你的粒子正在逐漸飄散，再次回到那個(gè)冰冷刺骨、幾近空虛的空間。

也就是說(shuō)，如果你現(xiàn)在還在讀這本書(shū)，就說(shuō)明你不是一個(gè)玻爾茲曼大腦。這意味著我們對(duì)宇宙未來(lái)的假設(shè)一定有什么地方出了基本錯(cuò)誤，必須吸取教訓(xùn)。我們將在后文有關(guān)“測(cè)度問(wèn)題”（measure problem）的一節(jié)中進(jìn)行簡(jiǎn)短的探索。

末日論：終點(diǎn)將至？

前面我們已經(jīng)看到，“你應(yīng)該是一個(gè)典型觀察者”的觀點(diǎn)是十分強(qiáng)大的，并能推出驚人的結(jié)果。還有一個(gè)飽受爭(zhēng)議的結(jié)果是末日論，1983年由布蘭登·卡特首次提出。

第二次世界大戰(zhàn)期間，盟軍從德國(guó)坦克的序列號(hào)中成功估算出了德軍坦克數(shù)量。如果他們俘虜?shù)牡谝惠v坦克序列號(hào)為50，這就以95%的置信度排除了“坦克數(shù)量超過(guò)1 000輛”的可能性，因?yàn)榧偃缣箍藬?shù)量超過(guò)1 000輛，那么他們能俘獲前50輛之一的概率小于5%。這其中有一個(gè)重要的前提：俘獲的第一輛坦克可以被看作所有坦克的參考類中隨機(jī)的一個(gè)。

卡特指出，如果每個(gè)人出生時(shí)都被分配一個(gè)序列號(hào)，那么，我們可以用同樣的方法估算出地球上總共將生活多少人口^[64]。我出生在1967年，差不多是地球上第500億個(gè)出生的人。所以，假設(shè)我是地球總?cè)丝谥械囊粋€(gè)隨機(jī)抽樣，那么，我就能以95%的置信度排除掉“地球上出生的總?cè)丝诔^(guò)1萬(wàn)億人”的假設(shè)。也就是說(shuō)，不太可能有超過(guò)1萬(wàn)億人出生在地球上，因?yàn)檫@將把我置于所有人口的前5%——而我剛好位于總?cè)丝谇?%的概率是如此之低，低到少于5%，簡(jiǎn)直只能用巧合來(lái)解釋。此外，假如世界現(xiàn)存人口保持100億，并且平均壽命為80歲，那么，我們?nèi)祟惣s有95%的可能性會(huì)在公元10000年前滅絕。

如果我相信我們的末日將由核武器（或計(jì)算機(jī)技術(shù)、生物技術(shù)等1945年以后才存在的科技）造成，那我的預(yù)測(cè)將變得更加黯淡——從危險(xiǎn)的科技誕生開(kāi)始，我是第16億個(gè)出生的人，那么我將以95%的置信度排除“在我之后，到2100年，還有320億人即將出生”這件事。這就是“95%置信度”這種方法的局限：人類的末日似乎很快就要來(lái)臨了。為了避免這個(gè)消極的結(jié)論，我必須為“我為什么是危險(xiǎn)科技陰影籠罩下的所有人中的前5%”，想出一個(gè)先驗(yàn)理由。我們將在結(jié)語(yǔ)回到這個(gè)嚴(yán)肅的“存在風(fēng)險(xiǎn)”上繼續(xù)討論。

有些人對(duì)這種末日論十分認(rèn)真。比如，我有幸在一次會(huì)議上見(jiàn)到了布蘭登·卡特本人，他興奮地告訴我，最新的證據(jù)表明人口爆炸正在減緩，說(shuō)他曾預(yù)測(cè)過(guò)這件事的發(fā)生，這意味著，預(yù)計(jì)人類在地球上幸存的年限將變長(zhǎng)。還有一些人從其他方面批評(píng)了末日論。比如，假如還存在其他居住著類人生命的外星球，事情將發(fā)生微妙的變化。圖10-10就描繪了這樣一個(gè)例子，其中，每個(gè)行星上出生的人口總數(shù)變化很大。如果你知道這個(gè)事實(shí)，那么，你對(duì)未來(lái)的預(yù)計(jì)應(yīng)當(dāng)比標(biāo)準(zhǔn)的末日論更加樂(lè)觀。確實(shí)，如果我相信某個(gè)更加極端的理論——時(shí)空中只存在兩個(gè)宜居的行星，其中一個(gè)從頭到尾居住過(guò)100億人口，另一個(gè)1萬(wàn)萬(wàn)億人口，那么，有50%的可能性，我現(xiàn)在正居住在那顆總共撫育1萬(wàn)萬(wàn)億人口的行星上。

   

圖10-10　如果你知道你的出生序號(hào)是30億，那么你可能會(huì)認(rèn)為，你的行星上出生的人口總數(shù)會(huì)超過(guò)300億人的可能性只有10%。但是假設(shè)你知道，總共有6顆行星與我們的行星十分相似，這6顆行星上從頭到尾出生的人口總數(shù)分別為10億、20億、40億、80億、160億和320億（圖中的每一個(gè)小人代表10億人）。那么，你的行星上出生的人口總數(shù)超過(guò)300億人的可能性實(shí)際上等于25%；總共有4個(gè)人可能和你擁有相同的出生序號(hào)，你可能是這4個(gè)人中的任意一個(gè)（概率都相等），所以你出生在最底端那個(gè)最成功行星上的概率為25%。

然而，這個(gè)論證只會(huì)帶來(lái)錯(cuò)誤的希望。我并未擁有“宇宙中只存在兩個(gè)宜居行星”的信息，并且我有很好的理由認(rèn)為這個(gè)理論是錯(cuò)誤的——對(duì)“我的出生序號(hào)是500億”這件事的觀察結(jié)果已經(jīng)以99.999 9%的可能性排除了這個(gè)理論，因?yàn)殡S機(jī)抽取一個(gè)人，他出生在前500億人口中的可能性只有0.000 05%。

為何地球如此年老

2005年3月，在加州的一次會(huì)議上，我有幸見(jiàn)到了尼克·波斯特洛姆。我們很快就發(fā)現(xiàn)，我們不僅都在瑞典度過(guò)了童年，同時(shí)也都著迷于宏大的問(wèn)題。在喝了點(diǎn)兒小酒后，我們談?wù)摰脑掝}轉(zhuǎn)向了末日論。大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)是否會(huì)制造出一個(gè)微型黑洞，最終吞噬地球？它會(huì)不會(huì)制造出“奇異物質(zhì)”，促使地球轉(zhuǎn)變成一團(tuán)奇異夸克物質(zhì)？我信任我在MIT的同事們的計(jì)算結(jié)果，他們說(shuō)這樣的風(fēng)險(xiǎn)微不足道，可以忽略不計(jì)。但是如果我們忽略了某些東西，會(huì)發(fā)生什么事呢？過(guò)去的經(jīng)歷曾一次次讓我確信，大自然比任何人造機(jī)器都暴虐得多。比如，產(chǎn)生于超大黑洞附近的宇宙射線粒子無(wú)時(shí)不刻以大于加速器百萬(wàn)倍的能量轟擊著地球，然而地球誕生45億年后依然好好地待在這里。這說(shuō)明地球顯然十分強(qiáng)健，我根本不用擔(dān)心它的安危。基于同樣的原因，我也不應(yīng)該擔(dān)心其他的宇宙末日情境。比如，如果空間“冷卻”為低能相（見(jiàn)第4章），就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)致命的宇宙泡泡，包裹著新誕生的非宜居空間，以光速膨脹，在人們意識(shí)到危險(xiǎn)之前，就瞬間毀滅擋在它路上的所有障礙物。但是這么長(zhǎng)時(shí)間以來(lái)，我們一直好好地活在地球上，說(shuō)明這樣的事件根本不存在，或者非常罕見(jiàn)。

接著，我冒出了一個(gè)可怕的念頭：我的推理過(guò)程有缺陷！假設(shè)每顆行星每天有50%的概率會(huì)被毀滅掉。那么，大多數(shù)行星在一個(gè)星期之內(nèi)都會(huì)毀滅殆盡，但是在一個(gè)擁有無(wú)數(shù)顆行星的無(wú)限空間內(nèi)，永遠(yuǎn)會(huì)有無(wú)數(shù)顆行星幸存下來(lái)，它們的居民依然快樂(lè)地生活著，絲毫意識(shí)不到前方迎接他們的將是慘淡的命運(yùn)。假如我只是時(shí)空中一個(gè)隨機(jī)的觀察者，那么，我將預(yù)計(jì)自己是這些天真無(wú)邪的人們中的一員，無(wú)憂無(wú)慮地生活著，不知道自己是正待被宰割的羔羊。也就是說(shuō)，我棲身的這部分空間區(qū)域還沒(méi)有被毀滅，并不能告訴我任何信息，因?yàn)樗谢钪挠^察者必然都棲身于還沒(méi)有被毀滅的空間區(qū)域內(nèi)。想到這個(gè)，我變得相當(dāng)緊張。我感覺(jué)自己好像被關(guān)進(jìn)了動(dòng)物園，面前是一群饑餓的獅子，而我剛剛才醒悟過(guò)來(lái)，原來(lái)籠子的欄桿根本沒(méi)法保護(hù)我，因?yàn)樗皇且粋€(gè)視錯(cuò)覺(jué)，并且是獅子們看不見(jiàn)的視錯(cuò)覺(jué)。

我和波斯特洛姆為此傷透了腦筋。過(guò)了一會(huì)兒，我們一起想出了一個(gè)反對(duì)末日論的論證，這一次沒(méi)有缺陷。地球形成于大爆炸后90億年，并且現(xiàn)在已經(jīng)很明顯，我們的銀河系（以及其他地方的相似星系）中還孕育了大量早于地球幾十億年形成的類地行星。這意味著，如果我們將那些與我們相似的觀察者都納入考慮，那么，他們中將有相當(dāng)大的比例遠(yuǎn)遠(yuǎn)早于我們存在。現(xiàn)在，考慮這個(gè)情況：所有的行星都會(huì)以很短的半衰期被毀滅掉（比如，1天、1年或1 000年），那么，幾乎所有的觀察者時(shí)刻都將發(fā)生在很早的時(shí)期，所以在這場(chǎng)比賽中，我們幾乎不可能出生在一個(gè)步調(diào)緩慢、形成時(shí)間極晚的星球上。于是，我們兩人決定為此寫(xiě)一篇論文。那天晚上，我們?cè)诰频甏筇么搅撕芡?。?dāng)我最終迷迷糊糊睡去時(shí)，我滿腦子都是：有99.9%的可能性，我們?cè)诮酉聛?lái)的10億年里都不會(huì)遭遇到死亡泡泡、黑洞或奇異物質(zhì)。

當(dāng)然，除非我們?nèi)祟愖鞒鍪裁创笞匀恢星八从械拇朗隆?/p>

為何你沒(méi)有更年輕一些

我們剛說(shuō)到，如果物理世界中有某種可怕的機(jī)制，使得所有行星都十分短壽，那么，我們應(yīng)該預(yù)計(jì)自己出生在那些誕生得更早的宜居行星上，而不是現(xiàn)在這顆運(yùn)轉(zhuǎn)得慢吞吞的地球上。所以，那個(gè)令人沮喪的理論就被排除掉了。不幸的是，阿蘭·古斯發(fā)現(xiàn)，在某些聽(tīng)起來(lái)十分合理的前提假設(shè)下，暴脹也會(huì)預(yù)測(cè)出同樣的事情！他被自己這個(gè)預(yù)測(cè)了更年輕地球的想法所困擾，并給它起名叫“年輕悖論”（youngness paradox）。2004年，當(dāng)我和他同在MIT工作時(shí)，我花了很多時(shí)間來(lái)?yè)?dān)憂多重宇宙中如何進(jìn)行預(yù)測(cè)。我以此為題寫(xiě)了一篇論文，其過(guò)程艱辛痛苦，打破了我寫(xiě)論文的時(shí)間紀(jì)錄。但我發(fā)現(xiàn)，年輕悖論甚至比我們之前所認(rèn)為的更加極端。

正如我們?cè)诘?章所看到的那樣，暴脹會(huì)永遠(yuǎn)進(jìn)行下去，每隔大約10^-38秒就將宇宙的體積翻一倍，創(chuàng)造出一個(gè)混亂的時(shí)空，其中，無(wú)數(shù)的大爆炸在不同時(shí)刻發(fā)生，無(wú)數(shù)的行星在不同時(shí)刻誕生。我們看到，任意一顆行星上的觀察者都會(huì)認(rèn)為，宇宙大爆炸發(fā)生在他所在的區(qū)域停止暴脹之時(shí)；對(duì)我個(gè)人來(lái)說(shuō)，我的大爆炸與我目前的觀察者時(shí)刻之間的時(shí)間差大約是140億年。現(xiàn)在，讓我們考慮一下所有同時(shí)發(fā)生的觀察者時(shí)刻。對(duì)其中一些來(lái)說(shuō)，大爆炸發(fā)生在130億年前，還有一些大爆炸發(fā)生在150億年前，諸如此類。由于宇宙體積發(fā)生著狂亂猖獗的翻倍，那么，1秒后，將發(fā)生2¹⁰³⁸多倍的大爆炸，因?yàn)橛钪娴捏w積在1秒內(nèi)擴(kuò)大了10³⁸倍。同樣地，在這些大爆炸形成的星系中，將出現(xiàn)2¹⁰³⁸多倍的觀察者。這意味著，如果我是當(dāng)下所有觀察者時(shí)刻中隨機(jī)的一個(gè)，那么，我將有2¹⁰³⁸多倍的可能性位于一個(gè)年輕1秒的宇宙中，該宇宙的大爆炸發(fā)生的時(shí)間晚1秒鐘！這個(gè)可能性的倍數(shù)是1后面跟著100萬(wàn)億、萬(wàn)億、萬(wàn)億個(gè)零。我的行星應(yīng)該更年輕，我的身體也應(yīng)當(dāng)更年輕，萬(wàn)事萬(wàn)物都似乎以更加慌張的步調(diào)誕生和演化著。

某部分空間的大爆炸發(fā)生得越晚，這部分空間就會(huì)更熱，因?yàn)樗鋮s的時(shí)間更短，所以，我們不太可能出現(xiàn)在一個(gè)相對(duì)較冷的宇宙中，那么，就出現(xiàn)了一個(gè)“冷卻問(wèn)題”（coolness problem）——我計(jì)算了宇宙微波背景溫度的測(cè)量值比絕對(duì)零度高3度以下的概率，得到的數(shù)字是10^-1056，所以，當(dāng)COBE衛(wèi)星測(cè)量出這個(gè)溫度值為2.725開(kāi)爾文時(shí)，這個(gè)測(cè)量結(jié)果以99.999……999%的置信度排除了整個(gè)暴脹理論——小數(shù)點(diǎn)后有1億、萬(wàn)億、萬(wàn)億、萬(wàn)億、萬(wàn)億個(gè)9。聽(tīng)起來(lái)不妙啊……在理論與實(shí)驗(yàn)不相符合的恥辱之殿中，這甚至打破了第6章曾提過(guò)的氫原子穩(wěn)定問(wèn)題（28個(gè)9），以及第3章曾提過(guò)的暗能量問(wèn)題（123個(gè)9）的紀(jì)錄。那么現(xiàn)在，各位朋友，請(qǐng)歡迎“測(cè)度問(wèn)題”的閃亮登場(chǎng)！

測(cè)度問(wèn)題：物理學(xué)的危機(jī)

一定出了什么嚴(yán)重的問(wèn)題！可是，究竟是什么問(wèn)題呢？難道永恒暴脹理論真的被排除掉了嗎？讓我們?cè)僮屑?xì)看看。我們問(wèn)了一個(gè)合理的問(wèn)題，關(guān)于一個(gè)典型的觀察者預(yù)計(jì)自己將測(cè)量出什么結(jié)果——我們選擇的測(cè)量對(duì)象是宇宙微波背景的溫度。由于我們考慮了永恒暴脹，并分析了一個(gè)包含許多觀察者時(shí)刻的時(shí)空（他們都會(huì)測(cè)量出不同的溫度），所以，我們不能預(yù)測(cè)出一個(gè)獨(dú)一無(wú)二的答案，只能預(yù)測(cè)不同溫度區(qū)間的概率。只能預(yù)測(cè)概率并不是世界末日——我們?cè)诘?章已經(jīng)談到，量子力學(xué)就只能預(yù)測(cè)出概率而非確定的結(jié)果，但它依然是一個(gè)完全可檢驗(yàn)的、成功的科學(xué)理論。相比之下，更大的問(wèn)題在于，我們計(jì)算出來(lái)的概率告訴我們，實(shí)際觀測(cè)的結(jié)果是相當(dāng)不可能出現(xiàn)的，甚至到了荒謬的程度，所以理應(yīng)排除掉那個(gè)潛在的理論。

那么，會(huì)不會(huì)是我們的概率計(jì)算出錯(cuò)了呢？從根本上說(shuō)，數(shù)學(xué)是簡(jiǎn)單直接的——概率就等于我們的參考類中測(cè)量出不同溫度值的觀察者時(shí)刻各自所占的比例。假設(shè)總共只有5個(gè)觀察者時(shí)刻，他們觀測(cè)到的溫度比絕對(duì)零度分別高出1度、2度、5度、10度和12度，其中有2個(gè)低于3度，那么低于3度的比例就等于2/5=40%。這太簡(jiǎn)單了！但是，假如真像永恒暴脹所預(yù)測(cè)的那樣，有無(wú)數(shù)多個(gè)觀察者時(shí)刻，低于3度的觀察者時(shí)刻也是無(wú)數(shù)多個(gè)，那么，低于3度的觀察者時(shí)刻所占的比例豈不是等于無(wú)窮大除以無(wú)窮大了？我們要如何理解這件事？

還好，數(shù)學(xué)家們發(fā)明了一個(gè)優(yōu)雅的方法，叫作“求極限”。用這個(gè)方法，∞/∞在許多情況下也是有意義的。比如，所有自然數(shù)（1、2、3……）中偶數(shù)的比例是多少呢？自然數(shù)的數(shù)量有無(wú)數(shù)多個(gè)，其中偶數(shù)的個(gè)數(shù)也有無(wú)數(shù)多個(gè)，所以偶數(shù)所占的比例是∞/∞。但是，如果我們只數(shù)前面n個(gè)數(shù)，我們就能得出一個(gè)可理解的答案，這個(gè)答案會(huì)根據(jù)n的值發(fā)生輕微的擺動(dòng)。如果不斷增加n的值，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)比例擺動(dòng)的幅度越來(lái)越小。現(xiàn)在，我們?cè)趎趨于無(wú)窮大的情況下對(duì)比例求極限，就能得到一個(gè)意義明確的答案，而這個(gè)答案與n值沒(méi)有絲毫關(guān)系。這個(gè)答案就是：偶數(shù)在自然數(shù)中所占的比例正好是一半。

這看起來(lái)似乎是一個(gè)合理的答案，但是，無(wú)窮大是非常狡詐的——偶數(shù)的比例竟然會(huì)隨我們數(shù)數(shù)的順序變化而發(fā)生改變！如果我們將順序改成：1、2、4、3、6、8、5、10、12、7、14、16……偶數(shù)的比例竟然變成了2/3！因?yàn)槲覀冊(cè)趯?xiě)下這個(gè)數(shù)列時(shí)，每3個(gè)數(shù)中都有2個(gè)偶數(shù)、1個(gè)奇數(shù)。我們并沒(méi)有作弊，因?yàn)樗械钠鏀?shù)和偶數(shù)最終都將出現(xiàn)在這個(gè)數(shù)列中；我們只是為它們重新排列了順序。同樣，如果我們對(duì)數(shù)字進(jìn)行適當(dāng)?shù)刂匦屡帕?，我能向你證明，偶數(shù)所占的比例可以等于1除以你的手機(jī)號(hào)碼……

類似地，時(shí)空中觀測(cè)到特定結(jié)果的觀察者所占的比例，取決于你數(shù)他們時(shí)所采用的順序！我們宇宙學(xué)家用“測(cè)度”這個(gè)詞來(lái)表示一個(gè)觀察者時(shí)刻的排列順序，或者更一般地說(shuō)，用來(lái)表示一種從惱人的無(wú)窮大中計(jì)算出概率的方法。我為冷卻問(wèn)題計(jì)算出來(lái)的瘋狂概率就相當(dāng)于一個(gè)特定的測(cè)度，并且，我的大多數(shù)同行都猜測(cè)，問(wèn)題并不出在暴脹，而出在測(cè)度身上：當(dāng)談及某個(gè)特定時(shí)刻的所有觀察者時(shí)刻的參考類時(shí)，不知道出于什么原因，它似乎是有缺陷的。

過(guò)去幾年，相關(guān)論文如雪崩一般涌現(xiàn)，提出了許多替代的測(cè)度。人們證明了，要找到一個(gè)對(duì)永恒暴脹有效的測(cè)度太難了，簡(jiǎn)直難于上青天。某些測(cè)度在冷卻問(wèn)題上失敗了，有一些失敗了是因?yàn)樗A(yù)測(cè)出你是一個(gè)玻爾茲曼大腦，還有一些預(yù)測(cè)出我們的天空將被許多巨大的黑洞扭曲。亞歷克斯·維蘭金最近告訴我，他變得十分沮喪。幾年前，他希望能找到一個(gè)能避免所有陷阱的測(cè)度，它將非常簡(jiǎn)單優(yōu)雅，能說(shuō)服我們所有人；但是現(xiàn)在，我們有了一系列不同的測(cè)度，每一個(gè)都給出了不同但合理的預(yù)測(cè)，很難決出勝負(fù)，從中選出一個(gè)最好的。如果我們預(yù)測(cè)的概率取決于假設(shè)的測(cè)度，那么只要事先假定一個(gè)特定的測(cè)度，我們就能得到任何想要預(yù)測(cè)的結(jié)果。這樣一來(lái)，我們其實(shí)根本不能預(yù)測(cè)任何東西。

我和維蘭金有著同樣的擔(dān)憂。實(shí)際上，我把測(cè)度問(wèn)題看作當(dāng)代物理學(xué)中最大的危機(jī)。以我的看法，暴脹在邏輯上已經(jīng)自毀了。我們開(kāi)始認(rèn)真對(duì)待暴脹理論，是因?yàn)樗茏鞒稣_的預(yù)測(cè)（見(jiàn)第4章）。它預(yù)測(cè)出典型的觀察者進(jìn)行測(cè)量后會(huì)發(fā)現(xiàn)周圍的空間其實(shí)是平坦的，而不是彎曲的（平坦性問(wèn)題），它還預(yù)測(cè)出，典型的觀察者在各個(gè)方向上測(cè)量出的宇宙微波背景溫度都應(yīng)該是相似的（視界問(wèn)題），他們測(cè)出的頻譜應(yīng)該與WMAP探測(cè)器看到的一樣，諸如此類。但是現(xiàn)在它卻預(yù)測(cè)出，無(wú)數(shù)多個(gè)觀察者測(cè)量出不同東西的概率取決于某些我們不知道的測(cè)度。這意味著，嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，暴脹根本不能預(yù)測(cè)一個(gè)典型的觀察者應(yīng)當(dāng)看到什么東西。所有的預(yù)測(cè)都將被取消，包括那些一開(kāi)始使我們認(rèn)真對(duì)待暴脹理論的預(yù)測(cè)！自毀完成。我們暴脹的嬰兒宇宙進(jìn)入了不可預(yù)測(cè)的青春期。

平心而論，我不覺(jué)得目前存在比暴脹理論更好的宇宙學(xué)理論，所以我并未將此看作對(duì)暴脹理論本身的辯駁。我只是有一種強(qiáng)烈的感覺(jué)，覺(jué)得我們需要解決測(cè)度問(wèn)題。我想，一旦我們解決了它，某種形式的暴脹依然會(huì)保留下來(lái)。此外，測(cè)度問(wèn)題并不是暴脹理論獨(dú)有的問(wèn)題，只要某個(gè)理論涉及無(wú)數(shù)多個(gè)觀察者，那它就存在這個(gè)問(wèn)題。舉個(gè)例子，讓我們?cè)賮?lái)看看永不坍縮的量子力學(xué)。第7章提及的量子永生就是嚴(yán)格建立在“無(wú)數(shù)多個(gè)觀察者”基礎(chǔ)上的，所以才會(huì)產(chǎn)生永生。這意味著，如果我們不解決測(cè)度問(wèn)題，所有結(jié)論就永遠(yuǎn)不值得相信。

正如圖10-11所示，要達(dá)到主觀上的永生，并不需要量子力學(xué)，只需要平行宇宙就可以達(dá)成。圖中的兩架飛機(jī)到底是位于我們?nèi)S空間（第一層多重宇宙）中的不同位置，還是我們希爾伯特空間（第三層多重宇宙）中的不同部分，都無(wú)關(guān)緊要。所以，讓我們采用更一般的多重宇宙情境——在其中，存在某種機(jī)制，每秒鐘會(huì)殺死多重宇宙中一半的你。20秒之后，在你的所有分身中，大約只剩下百萬(wàn)分之一（1/2²⁰）的你還活著。直到那一時(shí)刻，觀察者時(shí)刻已經(jīng)歷的總時(shí)長(zhǎng)為2²⁰+2¹⁹+……+4+2+1≈2²¹秒，所以，在200萬(wàn)觀察者時(shí)刻中，只有1個(gè)記得自己存在過(guò)20秒。正如保羅·阿爾蒙德指出的那樣，這意味著，那些存在時(shí)間長(zhǎng)達(dá)20秒的觀察者時(shí)刻，應(yīng)當(dāng)以99.999 95%的置信度排除掉整個(gè)前提（即他們正在經(jīng)歷永生實(shí)驗(yàn)這件事）。也就是說(shuō)，我們遇到了一個(gè)哲學(xué)上很詭異的情景——開(kāi)始時(shí)，你擁有一個(gè)正確的理論，你用它來(lái)預(yù)測(cè)接下來(lái)將要發(fā)生的事情，然后，你卻轉(zhuǎn)過(guò)頭，宣稱這個(gè)理論被排除掉了！此外，你等待的時(shí)間越長(zhǎng)，你就將經(jīng)歷越詭異的巧合事件，這些事件會(huì)用一種空前絕后的方式拯救你的生命，比如，被供電故障所救，被小行星撞擊所救，等等（見(jiàn)第7章）。這足以讓大多數(shù)人開(kāi)始懷疑他們對(duì)現(xiàn)實(shí)所作出的種種假設(shè)……

   

圖10-11　在圖10-5中，我們看到，由于觀察者時(shí)刻c點(diǎn)與觀察者時(shí)刻b點(diǎn)擁有相同的記憶，所以c點(diǎn)感覺(jué)起來(lái)像是b點(diǎn)的延續(xù)。然而，c點(diǎn)感覺(jué)起來(lái)也像是觀察時(shí)刻b的延續(xù)，這是另一個(gè)分身的觀察者時(shí)刻，B點(diǎn)所在的航班與前者完全相同，唯一的不同是，恐怖分子在B點(diǎn)所在的航班上引爆了一顆炸彈，在他們醒來(lái)之前就將他們趕盡殺絕。如果不存在其他分身，那么，對(duì)B點(diǎn)和b點(diǎn)的正確預(yù)測(cè)就是，他們下一時(shí)刻都將感知到c點(diǎn)。

無(wú)窮大問(wèn)題

測(cè)度問(wèn)題告訴了我們什么呢？我是這樣想的：現(xiàn)代物理學(xué)最基礎(chǔ)的地方，存在著一個(gè)本質(zhì)上有缺陷的假設(shè)。經(jīng)典力學(xué)的失敗讓我們轉(zhuǎn)向了量子力學(xué)，因此我認(rèn)為，當(dāng)下公認(rèn)最好的理論也同樣需要一場(chǎng)大地震。沒(méi)有人知道問(wèn)題的根源在哪里，但我有自己的懷疑。我的頭號(hào)“嫌疑犯”就是：∞。

實(shí)際上，我有兩個(gè)“嫌疑犯”：“無(wú)窮大”和“無(wú)窮小”。我所說(shuō)的“無(wú)窮大”，指的是空間可以擁有無(wú)窮大的體積，時(shí)間能永遠(yuǎn)延續(xù)下去，并且存在無(wú)數(shù)多個(gè)物理實(shí)體。我所說(shuō)的“無(wú)窮小”，指的是連續(xù)統(tǒng)——也就是說(shuō)，哪怕一丁兒點(diǎn)空間中也包含無(wú)數(shù)個(gè)點(diǎn)；并且空間可以被無(wú)限拉伸，且不管怎樣拉伸都不會(huì)發(fā)生任何壞事；大自然中存在著可以連續(xù)變動(dòng)的數(shù)值。這兩個(gè)“嫌疑犯”之間的關(guān)系十分密切——暴脹通過(guò)不斷地拉伸連續(xù)空間，從而創(chuàng)造出了無(wú)限的空間（見(jiàn)第章4）。

不管是無(wú)窮大還是無(wú)窮小，我們都沒(méi)有直接的觀測(cè)證據(jù)。所謂的無(wú)限空間中包含著無(wú)數(shù)多顆行星，但是我們的可觀測(cè)宇宙卻只包含10⁸⁹個(gè)物體（大多數(shù)都是光子）。如果空間真的是一個(gè)連續(xù)統(tǒng)，那么，要描述一個(gè)簡(jiǎn)單的問(wèn)題（比如兩點(diǎn)之間的距離）就需要無(wú)數(shù)多的信息，需要用一個(gè)小數(shù)點(diǎn)后擁有無(wú)限位數(shù)的小數(shù)來(lái)表示。而在實(shí)踐中，我們物理學(xué)家從來(lái)不會(huì)嘗試測(cè)量一個(gè)小數(shù)點(diǎn)后超過(guò)16位數(shù)的值。

我記得，我從青少年時(shí)代開(kāi)始就極不信任無(wú)窮數(shù)。隨著知識(shí)的增長(zhǎng)，我對(duì)它的懷疑不減反增。如果沒(méi)有無(wú)窮數(shù)，測(cè)度問(wèn)題就會(huì)煙消云散，無(wú)論我們?cè)谑裁闯叨壬线M(jìn)行測(cè)量，都會(huì)得到確定無(wú)疑的比例。如果沒(méi)有無(wú)窮數(shù)，也就不會(huì)有量子永生。

作為物理學(xué)家，我對(duì)無(wú)窮數(shù)的懷疑將我置于了只有極少數(shù)人的隊(duì)列。但數(shù)學(xué)家們不一樣，他們?cè)缫蚜?xí)慣用懷疑的眼光來(lái)對(duì)待無(wú)窮數(shù)和連續(xù)統(tǒng)。常被稱為“古往今來(lái)最偉大數(shù)學(xué)家”的卡爾·高斯（Carl F.Gauss）在19世紀(jì)就說(shuō)道：“我反對(duì)把無(wú)窮大的量級(jí)看作完備的，這在數(shù)學(xué)上是絕對(duì)不允許的。無(wú)窮大只是一種說(shuō)法，它的真正含義是在允許其他數(shù)無(wú)限增大的情況下，某些特定比率無(wú)限接近的極限?！北人贻p的同行利奧波德·克羅內(nèi)克（Leopold Kronecker）對(duì)連續(xù)統(tǒng)及相關(guān)的概念都進(jìn)行了批判，他甚至說(shuō)：“上帝只創(chuàng)造了整數(shù)；其他都是人類的造物?！比欢?9世紀(jì)，無(wú)窮大已經(jīng)成了數(shù)學(xué)界的主流思想，只剩下少數(shù)批評(píng)的聲音。比如，澳大利亞籍加拿大裔數(shù)學(xué)家諾曼·維爾德貝格爾（Norman Wildberger）就曾發(fā)布了一篇文章，稱“實(shí)數(shù)就是一個(gè)笑話”。

那么，為什么今天的物理學(xué)家和數(shù)學(xué)家如此傾心于無(wú)窮大，幾乎從來(lái)不質(zhì)疑它呢？從根本上來(lái)說(shuō)，這是因?yàn)闊o(wú)窮大是一個(gè)非常方便的近似法，我們還沒(méi)有找到比它更好的替代品。比如，想想漂浮在你面前的空氣吧。如果你想跟蹤這億億顆原子中每一顆的位置和速度，那是不可能完成的任務(wù)，因?yàn)樗鼈儗?shí)在太復(fù)雜了，復(fù)雜到令人絕望。但是，如果你忽略掉“空氣是由原子組成的”這個(gè)事實(shí)，而改用連續(xù)統(tǒng)的近似法來(lái)看待它，那么，在你眼中，它就變成了一種光滑的物質(zhì)，其中每一個(gè)點(diǎn)都有著自己的密度、壓力和速度；你會(huì)發(fā)現(xiàn)，這種理想化的空氣遵循一個(gè)美麗而簡(jiǎn)單的公式，能解釋我們所關(guān)心的一切事物，從聲波在空氣中的傳播，到風(fēng)起風(fēng)落的緣由。但是，除開(kāi)這些方便的因素，空氣并不是真正的連續(xù)統(tǒng)。那么，空間、時(shí)間等構(gòu)成我們物理世界的因素是否也同樣如此呢？下一章，我們將探索這個(gè)問(wèn)題。

◆數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)是永恒不變的：它們并不存在于時(shí)間和空間中，而是時(shí)間和空間存在于它們（其中的某些）之中。如果宇宙歷史是一部電影，那么數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)就是整張DVD碟片。

◆數(shù)學(xué)宇宙假說(shuō)意味著，時(shí)間的流逝是一種幻覺(jué)，變化也同樣是一種幻覺(jué)；創(chuàng)生與毀滅也是幻覺(jué)，因?yàn)樗鼈兩婕白兓?/p>

◆數(shù)學(xué)宇宙假說(shuō)意味著，不僅時(shí)空是一個(gè)數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)，而且時(shí)空內(nèi)的所有東西都是，包括組成我們的粒子。從數(shù)學(xué)上來(lái)說(shuō)，這些東西似乎與“場(chǎng)”的概念相對(duì)應(yīng)——時(shí)空中的每個(gè)點(diǎn)都擁有一些數(shù)字，代表那里有些什么東西。

◆數(shù)學(xué)宇宙假說(shuō)意味著，你是一個(gè)數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)中的自知的子結(jié)構(gòu)。在愛(ài)因斯坦的引力理論中，你是時(shí)空中一個(gè)極其復(fù)雜的辮狀結(jié)構(gòu)，這個(gè)結(jié)構(gòu)的精妙模式對(duì)應(yīng)著信息處理過(guò)程和你的自我意識(shí)。在量子力學(xué)中，你的辮狀模式更像一棵樹(shù)。

◆當(dāng)下，你正在感知著的電影般的主觀實(shí)在，只存在于你的大腦中，作為你大腦的實(shí)在模型的一部分。它不僅包含此時(shí)此刻經(jīng)過(guò)剪輯的亮點(diǎn)部分，還包含了一組經(jīng)過(guò)選擇預(yù)錄的、發(fā)生在遠(yuǎn)方或過(guò)去的事件，為我們創(chuàng)造出時(shí)間流逝的幻覺(jué)。

◆你不僅有意識(shí)，你還擁有自我意識(shí)，因?yàn)榇竽X的實(shí)在模型中還包含了你自己以及你與外部世界關(guān)系的模型。你對(duì)你稱為“我”的主觀視角的感知，是一種感質(zhì)，就像你對(duì)“紅色”和“甜蜜”的感知一樣。

◆那種認(rèn)為“我們的外部物理實(shí)在被數(shù)學(xué)模型完美描述，但它并不是一個(gè)數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)”的理論是百分之百不科學(xué)的，因?yàn)樗鼰o(wú)法作出任何可觀測(cè)的預(yù)測(cè)。

◆你應(yīng)當(dāng)預(yù)期，你當(dāng)下的觀察者時(shí)刻是所有與你感覺(jué)相同的觀察者時(shí)刻中相當(dāng)?shù)湫偷囊粋€(gè)。這種推理過(guò)程導(dǎo)致了一些頗具爭(zhēng)議的結(jié)論，比如，人類即將滅亡、宇宙的穩(wěn)定性、宇宙學(xué)暴脹的有效性，以及你是不是一個(gè)無(wú)實(shí)體的大腦或者模擬程序。

◆它還導(dǎo)致了所謂的測(cè)度問(wèn)題，這是一個(gè)嚴(yán)肅的科學(xué)危機(jī)，動(dòng)搖了物理學(xué)對(duì)任何事情進(jìn)行預(yù)測(cè)的理論根基。