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反过来看人择原理,它允许一个极小宇宙的存在,因为只有一个星系的宇宙也能够孕育智慧生命。观测发现,大多数恒星都有行星,所以一个星系中的行星数量就足够产生生命了,增加星系的数量并不会增大宇宙孕育生命的概率。
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人择原理的一些狂热爱好者会对该原理稍加修饰,以图将之保留。他们认为,如果一个宇宙有更多宜居的行星,那我们就更有可能出现在这样的宇宙中。这一原则偏好尽可能大的宇宙,这也意味着,这个宇宙的密度涨落尺度和宇宙学常数会尽可能小。
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我们没有改变一个理论的基本事实,却似乎改变了这个理论的预言。这其中肯定发生了一些有趣的事。两个版本的人择原理在多重宇宙的描述上没有任何区别,两者间的区别仅仅在于筛选宇宙的标准。
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“等等,”人择原理爱好者或许会这样回答,“多重宇宙中的文明更有可能发现自己处在一个有多种文明存在的宇宙中,所以宇宙中更可能有多个星系而不是一个星系。”这个论证貌似挺有说服力。不过我们会这样追问:“你怎么知道呢?”如果宇宙很小的话,多重宇宙中就可能有更多宇宙,随机产生的文明更有可能出现在这些小宇宙中。到底是有很多星系的大宇宙,还是只有一个星系的小宇宙?哪种场景正确取决于大小宇宙在多重宇宙中的分布,我们不可能独立验证这一分布。理论物理学家可能会构造出许多种模型,各个模型有各个模型的大小宇宙分布。但是,尽管你能调整这些不可观测对象的特征,尽管你能使它们同你的理论符合得更好,这并不能证明你的理论。
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在宇宙自然选择假说中,我们的宇宙只是芸芸宇宙中典型的一员。此处,我们无法加入一些选择条件,来挑选宇宙中的异数。
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请注意,以上论证所针对的问题,并不是到底该从黑洞中创造宇宙,还是该从泡泡中创造宇宙。它针对的是,时间和动力学在解释已知宇宙特征、预言未知宇宙特征的逻辑推理过程中到底扮演何种角色。一个暴胀模型可以采用时间和宇宙泡长链——一层泡泡套一层泡泡再套一层泡泡,来避免对人择原理的依赖,享受宇宙自然选择假说的优点。
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我们讨论的关键并不在于,随时间演化的理论在拟合观测结果上比独立于时间的理论做得更好。我们讨论的关键在于,一个随时间演化的理论能够给出清晰的预言,而基于人择原理的理论总是可以遵从人的意志不断调整预言。这或许与我们的第一印象不同。基于自然规律随时间演化的理论假说,较之于不含时间的理论假说,更加脆弱,也更容易被证伪。如果一个观点强硬到不能被证伪,那它肯定不属于科学。
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时间重生:从物理学危机到宇宙的未来
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我们已经看到,若想知道物理定律是如何被取舍的,时间的真实性是回答这一问题的关键。在真实的时间之上,我们可以假设物理定律随着时间演化。认同时间的真实性,或许还能帮助我们解决另一大物理学未解之谜——如何诠释量子力学。一套新的量子理论将从时间的真实性中诞生。与此同时,它也会再一次向我们展现,物理定律到底是如何随时间演化的。
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量子力学是有史以来最为成功的物理学理论。今天,我们所依赖的数字科技、化学科技、医药科技,几乎无一例外地源自量子力学。然而,我们有充分的理由相信,量子力学仍然是不完备的。
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理解量子力学无疑是我们理解世界过程中的一大挑战。自20世纪20年代被提出以来,物理学家为了理解量子力学构造了各种稀奇古怪的场景。既死又活的猫,粒子间超光速的信息传递,无穷多的平行宇宙,观测者不看就不存在的真实世界……这些充满想象力的观点都是为了解密亚原子世界。
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所有这些都在回应一个事实:量子力学无法给出单个实验的物理图景,这一事实毋庸置疑。量子力学的一个公理是,量子力学仅能对实验结果作出统计式的预测。
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爱因斯坦很早就认为量子力学是不完备的,这是因为量子力学无法精确地描述单个实验。电子到底是怎样在能量态之间跃迁的?相隔遥远的粒子之间到底是怎么做到瞬时通信的?为什么它们似乎发生了瞬移?量子力学无法回答这些问题。尽管如此,量子力学依然非常有用。在整理大量经验数据的过程中,量子力学为物理学提供了一个框架、一种语言。纵使它确实无法解释亚原子世界中到底发生了什么,它仍然为我们提供了一套预测实验结果的算法。迄今为止,这套算法非常有效。
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不靠谱的量子力学
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真的存在这样一个总能进行成功预测,但本质上还是不靠谱的理论吗?未来真的可能有新的理论推翻量子力学对这个世界作出的假设吗?纵观科学史,我们可以发现许多先例。千年以来,托勒密的太阳系模型工作得很好,但它的基本观点却大错特错;牛顿运动学对这个世界的假设被后来的相对论和量子力学彻底推翻。似乎,一个理论的有效性无法保证这个理论就是真理。
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在我看来,量子力学无法摆脱托勒密理论和牛顿理论的宿命。或许,我们无法理解量子力学的原因就在于它并不是真理。量子力学似乎更可能是一个深层次理论的近似。对于我们而言,理解这个深层次理论或许是项简单得多的任务。这个深层次理论就是本书集中讨论的未知的宇宙学新理论。我想再一次强调,时间的真实性是这个理论的关键。
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之所以说量子力学有很多问题,我们主要基于以下三个紧密关联的理由。
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第一,它无法给出单个实验过程的物理图景;与此前的物理理论不同,我们采用的量子力学形式无法向我们逐帧展示实验过程中到底发生了什么。
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第二,在多数情况下,它无法“精确地”预测实验结果;量子力学并没有告诉我们实验会得到什么结果,它给我们的只是出现可能结果的概率。
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第三,量子力学中测量、观测和信息没有得到很好的定义,这是量子力学最大的问题所在。没有这些概念,我们无法表达量子力学。在量子力学中,这些概念一定作为第一性概念出现,我们无法将它们解释为量子过程。从某种程度上,与其说量子力学是个理论,不如说它是实验者解码微观系统的一套方法。测量量子系统用的仪器、测量时间用的时钟,以及身为观测者的我们,都无法用量子力学的语言来描述。这就意味着想要得到一个正确的宇宙学理论,我们就必须放弃量子力学。我们需要找个替代理论,它能扩展到整个宇宙,它将涵盖测量仪器、时钟和我们这些观测者。[1]
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在寻求替代理论的过程中,大自然通过实验为我们展示了三条必须牢记在心的线索:不相容问题(incompatible questions)、量子纠缠(entanglement)和非定域性(nonlocality)。
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