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需要注意的是，我刚刚描述的只是经典物理学对电、磁和光的理解。量子力学把这幅图景更加复杂化了，但它并没有将其中的数学部分减少半分，而是用量子场论来取代了经典的电磁学理论。量子场论是现代粒子物理学的基石。在量子场论中，波函数表征了每种可能的电磁场组合到底有多真实。这个波函数本身就是一个数学对象，是希尔伯特空间中一个抽象的点。
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我们在第6章中看到，量子场论认为光是由被称为“光子”的粒子所组成的。并且大致来说，构成电场和磁场的数字也可看作对某时某处光子数量的表示。正如电磁场的强度对应着某时某处的光子数一样，还有一些其他的场，对应着我们所知的其他基本粒子。比如，电子场和夸克场与每时每处的电子数和夸克数有关。这样，经典物理学中的所有粒子在所有时空中的所有运动，都对应着一个四维数学空间（也就是一个数学结构）中每个点处的一堆数字。在量子场论中，波函数表征着这些场可能形成的组合到底有多真实。
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我们在第6章曾讨论过，物理学家还没有找到一个数学结构能完全描述物理实在的所有方面，包括万有引力。然而，就我们目前所知，那些炙手可热的候选者（如弦理论）的数学程度并不会比量子场论更低。
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如果两个结构等价，那么它们就是一回事
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在进入下一个议题之前，我们需要先解决一个重要的语义学问题。大多数物理学家都会说，我们的外部物理实在是用数学来描述的（至少近似的），我却认为不止如此，因为我认为它本身就是数学（更具体地说，是一个数学结构）。换句话说，我的结论比他们更进一步。为什么这么说呢？
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本章讲到这里，我所说的一切都意味着我们的外部物理实在可用一个数学结构来描述。如果未来的物理学教科书包含了人们垂涎已久的万物理论（ToE），那么，它的方程就“是”外部物理实在的数学结构的完整描述。请注意，我用的词是“是”而非“对应着”，因为，正如哲学家马里厄斯·科恩（Marius Cohen）所强调的那样，如果两个结构等价，那么它们就是一回事。我们在第9章探讨过，“等价”是一个强大的数学概念，它深植于数学结构的本质中——如果两个完整的描述是等价的，那么它们就是在描述同一个东西[57]。也就是说，如果某些数学方程完全描述了外部物理实在和某个数学结构，那么外部物理实在和这个数学结构就完全是一回事，这样，数学宇宙假说就是正确的：我们的外部物理实在就是一个数学结构。
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我们提过，如果两个数学结构中的实体和关系都可以一一对应，这两个数学结构就是等价的。如果外部物理实在中的所有实体都能与一个数学结构内的实体一一对应（比如，“物理空间中的电场强度与一个数学结构中的数字一一对应”），那么外部物理实在就符合一个数学结构的定义。实际上，它们是同一个数学结构。我们在第9章中看到，如果有人不愿意接受数学宇宙假说，他也必须拒绝外部实在假说，即“存在一个完全独立于我们人类的外部物理实在”。他们也可以争辩说，尽管我们的宇宙是由一些能被数学结构完全描述的东西组成的，但它们还拥有数学结构未能描述的性质，所以不能用一种抽象的、独立于人类的、不含任何“包袱”的方式来描述。然而，我认为这种观点会让卡尔·波普尔九泉之下不得安宁（我们在第5章提到过这位著名的科学哲学家），因为波普尔曾强调说，科学理论必须拥有可观测的效应。相比之下，由于数学描述本应是完美的，是它让万物具备可观测的性质，而那些会减弱宇宙数学性的额外花样从定义上来说，就不具备任何可观测到的性质，导致它们100%不具科学性。
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你是什么
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我们现在已经看到，不论是时空本身，还是时空内部的物体，都可以看作一个数学结构的一部分。那么，我们自己呢？我们的思想、情感、自我意识，以及那个对于“我自己”的深邃的存在感——这一切让我感觉不到一丁点儿数学的痕迹。但是，我们同样也是由构成物理世界中其他万物的基本粒子构成的，而我们刚刚论述了物理世界是纯粹的数学。那么，如何调和这个矛盾呢？
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在我看来，我们并未完全理解我们到底是什么。此外，正如我们在第8章所讨论的，要理解我们的外部物理实在，我们并不需要先完全明白意识的秘密。并且，我认为现代物理学已经在这方面作出了一些卓有成效、让人好奇的成就。现在，就让我们来进一步探索这个话题吧！
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迄今为止最精妙的生命之辫
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我们在第2章曾提到过宇宙学先驱乔治·伽莫夫，其自传名为《我的世界线》（My World Line）。“世界线”是爱因斯坦提出的概念，用来指代时空中的路径。然而，严格来说，你的世界线并不是一条线——它的厚度不为零，并且也不是笔直的。首先，让我们来考虑一下构成你身体的约1029个基本粒子（夸克和电子）。它们一起在时空中组成了一个管道一样的形状，有点类似图10-1中月球轨道形成的螺旋形，但有着更加复杂的形状，反映出你从出生到死亡的运动轨迹，它比月球轨迹复杂多了。比如，如果你在泳池里游泳，从这头游到那头，又从那头游回来，那么你的这部分时空管道就是一个形如字母Z的锯齿形；如果你在荡秋千，那么你这部分的时空管道就是形如字母S的蛇形。
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然而，你的时空管道最有趣的性质并不是它的形状，而是它的内部结构，它非常复杂。对月球来说，组成它的粒子黏附在一起，相当稳定；而我们身上的粒子通常却会动来动去，彼此做相对运动。
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想想那些构成你红细胞的基本粒子。你的血液在周身循环，将所需的氧气输送到各处。在这个过程中，每个红细胞都沿着各自独特的时空管道运行，形成了一个极其复杂的路径，贯穿你的动脉、毛细血管和静脉，并周期性地回到心脏和肺部。不同红细胞的时空管道交织在一起，形成了一个辫子般的模式（见图10-4中图），这可比你在美发沙龙见过的任何辫子都精妙——普通的辫子通常由3股构成，每股约有3 000根头发，它们缠绕成一个简单而重复的模式。而红细胞时空管道组成的辫子则由几万亿股构成（每股代表一个红细胞），每股又由几万亿根发丝般的基本粒子轨迹组成，相互缠绕、交错不绝，形成一个从不重复的复杂模式。也就是说，如果你有闲心花一整年的时间为你朋友编织一条疯狂的发辫，你采用的方法不是将头发分成若干股，而是将每根头发作为单独的一股，那么一年后，你编好的发辫和红细胞的辫子相比，依然相当简单。
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图10-4 复杂性是生命的标志。物体的运动对应着时空中的模式。左图所示为一个由10个粒子组成的非生命体，它们构成了一个简单的模式；而组成生命体的粒子却缠绕出复杂的模式（中图），对应着复杂的运动，比如大脑处理信息等重要过程。当一个生命体死亡，最终分解，各个粒子彼此分离开来（右图）。这些粗糙的画面只表现了10个粒子，而你的时空模式包含了1029个粒子，所以它的模式极其复杂，超乎想象。
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然而，这种复杂性在大脑处理信息的模式面前，都会黯然失色。我们在第7章曾讨论过（见图7-7），你的大脑中约有几千亿个神经元不停地生成电信号（称为“放电”），涉及几亿亿个原子，主要是钠离子、钾离子和钙离子。这些原子的轨迹在时空中形成了极其精妙优雅的辫子，它那复杂的纠缠模式对应着大脑处理信息的方式——或许正是从中产生了我们熟悉的自我意识。科学界广泛认为，我们依然不理解这是怎么回事，所以，公平地说，我们人类并未完全理解我们究竟是什么。然而，粗略地说，我们可以认为，你是时空中的一个模式、一个数学模式。具体而言，你是时空中的一根辫子——迄今为止最精妙的辫子。
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有些人从情感上难以接受自己只是一堆粒子的集合体。实际上，在我20多岁时，我的朋友埃米尔企图攻击另一个朋友马茨，前者把后者称为“atomh g”（瑞典语的“原子堆”），当时我笑得不行。然而，如果有人说“我不相信我只是一堆原子”时，我会反对他用“只是”这个词。其实，他们的思想所对应的那根精妙的时空之辫，是我们在宇宙中邂逅的最美丽而复杂的模式。世界上最快的计算机、大峡谷，甚至太阳的时空模式与之相比，都无比简单，黯然失色。
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在你体内，那些与生命活动息息相关的基本粒子不停地做着复杂的运动，也有一些粒子的运动不那么复杂，比如位于皮肤上防止其他粒子分崩离析的粒子。这意味着，你的时空管道有点儿像电缆线，内部的线缆编织在一起，外部则有一个共同的中空管与外界隔离开。此外，你身上的大部分粒子都会周期性地更新。比如，你身体约有75%的重量都是水分子，它们大概每个月会被更新一遍。你的皮肤细胞和红细胞每几个月会更新一遍。在时空中，这些粒子到达和离开你身体的轨迹组成的模式，会让你联想到玉米须。在你的时空之辫的两端，分别对应着你的出生和死亡，所有的线头逐渐分离，对应着粒子们的连接、交互，最终各自分道扬镳（见图10-4右图）。这使得你一生的时空结构看起来很像一棵树：底部对应着早年时光，根茎繁复的系统对应着众多粒子的时空轨迹。渐渐地，这些粒子融合进较粗的辫股中，逐渐累积成一个管道形状的树干，对应着你当前的身体（内部则拥有极其复杂的辫子模式）；树顶对应着你的晚年时光，树干分裂成不断变细的枝杈，对应着在你生命终结之后，粒子们“各走各路”。也就是说，生命的模式在时间维度上的延展是有限的，时空之辫在生命的两端分崩离析，蜷曲皱缩。
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当然，我们讨论过的所有模式都存在于四维而非三维中，所以严格来说，关于辫子、电缆和大树的比喻都不太准确。最关键的要点是，你在时空中是一个不变的模式，在此，这个模式的具体细节对该要点来说并不重要。这个模式是我们宇宙的数学结构的一部分，模式中的不同部分之间的关系就编码在数学方程中。正如我们在第7章看到的那样，埃弗雷特的量子力学赋予了你一个更加有趣但数学性并未减少的结构，因为单个的你（树干）能分裂成不同的树枝，每个树枝都觉得他们是唯一的你自己（后面我们会回到这一点继续讨论）。
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活在当下，时间流逝只是幻觉
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现在，我们讨论了空间自身、空间内的物体，甚至你自己都可能是一个数学结构的一部分。但这需要付出代价：我们必须放弃那熟悉的“时间流逝是幻觉”的感觉，而把时间看作一个不变的数学结构的第四个维度。可是，在我们的主观经验上，物体的确是随着时间的流逝而变化的。那么，我们如何调和这个矛盾呢？
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你所有的主观感知都存在于时空中，就像一部电影的所有画面都存在于一张DVD碟片中一样。具体而言，时空包含了巨量的辫子模式，对应着身处不同地方、不同时间的主观感知（不同人的感知也不同）。让我们把这种不同的感知称为“观察者时刻”（observer moment）。在我1996年的数学宇宙论文中，我曾为其起了另一个名字，但我更喜欢“观察者时刻”这个名字。尼克·波斯特洛姆（Nick Bostrom）等哲学家创造了这个词，近年来一直作为标准术语。你从经验可以得知，这些观察者时刻似乎是相互连接的，并融合为一个似乎无缝隙的序列，对应着我们称之为“人生”的东西。然而，这种感觉带来了很多艰巨的问题。比如，它们是如何连接起来的？具体地说，是否存在某种规则，让观察者时刻看起来是连续的？为何这些观察者时刻连接起来的序列主观上感觉起来就像时间在流逝一样？
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一个明显的猜测是，连接与连续性有关：如果两个观察者时刻在时空内同一个模式中相邻，感觉起来就是相互连接的。然而，从图10-5中可看出，问题比这诡异得多，答案也不可能如此简单。图10-5假设了一个场景：我从波士顿乘飞机前往伦敦，在飞机起飞后不久，我就睡着了，在飞机降落前不久，我醒来了。第一，我醒来时的观察者时刻（标记为C）感觉上与我睡着时的时刻（标记为B）是连接的。具体而言，对我来说，C点就好像是B点的延续，尽管这两个观察者时刻在时空中相隔甚远。第二，还有许多其他的观察者时刻（对应着航班上其他乘客的感知）不管在时间上还是空间上都更靠近C点，为何C点感觉起来并未和他们的这些观察者时刻相连呢？第三，假如在我睡着时，有人对我进行了完美的克隆，这个克隆人与我所有粒子的组成配置都完全一样，但他坐在另一架看起来完全一样的飞机上。于是，我的克隆体在醒来时的主观感知与我在C点的主观感知完全相同，所以，从定义上来说，他醒来时也会感觉与B点是连接的，但它们的时空模式并未相连[58]。
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