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时间重生：从物理学危机到宇宙的未来 [:1700876958]
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时间重生：从物理学危机到宇宙的未来
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在研究盒中物理学时，我们广泛地使用了牛顿范式，这一范式成为驱逐时间的关键一步，其结果之一便是决定论。天文学家、数学家皮埃尔-西蒙·拉普拉斯（Pierre-Simon Laplace）曾对决定论给出了非常有名的精确描述：倘若他能获知宇宙中所有原子的精确位置与动量，同时也能获知所有力的精确描述，那么他便可以无限精确地预测出宇宙的全部未来。拉普拉斯的论述说服了许多人，在他们看来，现在完全决定了未来。
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不过，拉普拉斯的论述中包含了一个重要的假设，我们可以对其进行推敲。当我们将牛顿范式应用到整个宇宙时，我们试图将所有事物都放入宇宙这个盒子。但是，回想一下盒中物理学，它的出发点是将一个亚宇宙系统从宇宙中抽离。拉普拉斯真能回避这个假设吗？
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让我们重新回到高地公园，回到接物游戏这个场景。
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现在是2062年8月14日下午3点15分，丹尼和珍妮特的孙女劳拉正要将一个飞盘扔给弗朗西斯卡。弗朗西斯卡是比利和罗克珊的女儿，在公园附近长大。正当劳拉扔出飞盘之时，植入在弗朗西斯卡视网膜中的微型手机收到了一条信息。手机的信息提示在她眼中制造了一道闪光，弗朗西斯卡因此分神了。那么，弗朗西斯卡还能接到劳拉的飞盘吗？
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如果你相信牛顿范式确实可以描述整个世界，那么你就会相信这个问题的答案早在2010年便被注定了。那一年，丹尼将会和珍妮特结婚（当他们玩接物游戏时还完全想象不到这一天）。也注定了这家人将会有一个男孩，注定了这个男孩也会结婚，然后又注定了他们会有一个孙女叫劳拉，注定了他们的孙女也喜欢玩飞盘游戏。你需要相信，现在已经完全决定了未来世界中每一个人的行动、思想以及表情。你还需要相信，所有未来可能出生之人的名单，原则上完全可以被我们确定，尽管目前的科技发展水平还不足以将其实现。
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你需要相信，这个问题的答案其实在更早之前就已注定，甚至在千百万年前。尽管两个女孩成长于公园的对角，尽管她们仅仅在5分钟之前才相遇，但在那天下午的那个时间点上，劳拉和弗朗西斯卡注定会相遇，并注定要玩一场飞盘游戏。你还需要相信，将微型手机植入视网膜中的技术势不可当，那条信息的发送不可避免，并且就在关键的时刻干扰了弗朗西斯卡。那么，弗朗西斯卡究竟能不能接住飞盘？在信息的闪光发生之前，没有人会知道。但是，如果未来真的早已注定，那么从原则上来说，通过属于现在的一些可观测量，我们完全可以知道这个问题的答案。
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物理定律加上初始条件，便能决定未来世界中每一个最为微小的细节，这是一个让人大为吃惊的论断。因为从长远来看，那些最为微小的细节可能会起到关键作用。在每一次成功的受精过程中，只有一颗精子能从一亿个竞争对手中脱颖而出，使卵子受孕。这一过程在人类进化历史上发生过无数次。进行数万亿次亿中挑一的选择，意味着要处理令人胆寒的海量信息。但我们要相信，全部这些信息以及更多其他信息，早已在无数年前的某一时刻被写入宇宙的初始条件之中。而上述所有信息，仅仅是我们这颗小小星球生物圈中的一小部分细节。
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我们此前提到，时间在牛顿范式中消失了，决定论正是这一声明的部分体现。一切在过去、现在和未来发生的事物都不过是宇宙位形空间中的一个点，隶属于那条早已被决定的、穿越宇宙位形空间的曲线。时间的流逝无法带来新鲜和意外，改变不过是对已有事实的排列组合。
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倘若新鲜和意外在这个世界中确有一席之地，那么牛顿范式必然存在着一些纰漏——至少，在我们将其使用范围由亚宇宙系统拓展到整个宇宙的过程中，存在着某个纰漏。牛顿范式的一个局限在于，只有给定初始条件，才能决定未来。那么，又是什么决定了初始条件？在你反复追问为什么事物是这样而不是那样的过程中，你将越来越深地陷入过去。
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在回溯过去的过程中，你会发现你的思维空间变得越来越大。你需要考虑一切可能影响丹尼或者珍妮特祖先的事件。如果你想要回溯到100万年前，想要看看那些来自不同部落的直立人祖先是否能够发生一场命运的邂逅时，你必须仔细调查地球周遭200万光年的空间，并确信在这200万光年的空间内不会有威力足以摧毁地球的超新星。如果我们回溯到更远的过去，想要看看地球生命的起源，那么我们就必须要一探更为广阔的可见宇宙空间。
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于是乎，我们不可避免地会得出以下结论：如果我们总是追求事物发生的充分条件而非必要条件，那么对于丹尼邂逅珍妮特这件事来说，它的充分条件包含了那些发生在遥远宇宙时空的事件。在回溯事件因果链的过程中，我们迟早会谈及整个宇宙。当试图触及事件的终极原因时，我们会发现自己身处宇宙大爆炸的时刻。
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这样看来，丹尼邂逅珍妮特的终极原因就在宇宙大爆炸的初始条件之中。决定论的适用性问题归根结底是一个宇宙学问题。如果想要知道这两人的相遇是不是命中注定，我们需要一个关于整个宇宙的理论。
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处处都存在蝴蝶效应
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我们讲过，盒中物理学仅适用于亚宇宙系统，而决定论与这个要求严重不符。生活中貌似偶然的事件是否早已由过去完全决定？在回答这一问题之前，我们必须知道理论的适用范围是否能不断扩大，直至涵盖整个宇宙。
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在我们生活的这个世界，地球一端的一只蝴蝶拍打一下翅膀，便可能影响地球另一端几个月后的天气。往大了说，初始条件的微小改动可以被指数级地放大，直至产生巨大影响。就是因为这样，盒中物理学不可避免地会使用近似。这些近似包括选择位形空间中的可观测量，以及忽略一切来自盒外系统的影响。
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让我们想象一下如何具体操作以上步骤，这并不复杂。对于一个子系统来说，如果你知道构成系统的基本粒子所遵循的所有物理定律，那么你便可以构造一套变量，用以描述这个子系统。变量间的相互作用，便是系统粒子的相互作用。目前为止，粒子物理学标准模型是我们对自然规律及基本粒子最为精准的描述，它属于牛顿范式。标准模型涵盖了自然界中除引力以外的一切，它被实验反复测试，屹立不倒。
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那么，我们是否可以将标准模型应用到宇宙的其余部分？想象一下，接物游戏隶属于一个更大的子系统。这个更大的系统不仅包括丹尼的球，还包括那个下午在高地公园的所有人和事物。这个系统可以继续扩大，它可以囊括多伦多的所有人和事物，可以囊括地球内、地球上和地球外数百万公里内的所有事物。这一不断扩张的过程并不影响我们使用相同的物理定律，也就是说，我们可以使用牛顿范式。从小型子系统到大型子系统，我们运用的近似不断在完善，决定论的观点不断在增强。
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不过，我们还是遗漏了一些东西。太阳系的边缘，某片“暗云”可能在一年内包裹太阳，某颗彗星可能在10年后擦过地球……这些事件都会影响丹尼和珍妮特未来的婚礼。一些更为细小或更为间接的扰动也会影响两人，例如，报纸上一则有关彗星接近木星的新闻吸引了丹尼的注意力，为此他到公园的时间比原计划迟了一分钟，从而永远错过了珍妮特，而他们本应存在的后人再也不可能存在。在我们的世界中，处处存在此类蝴蝶效应。
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我们可以将一个决定论类比于一台计算机。位形空间就像用以存放数据的内存，物理定律就像计算机程序。我们输入信息，运行程序，然后得出结果。一旦给定输入和程序，输出便被完全确定。之后每次我们输入同样的信息时，程序一定能输出同样的信息。但是，这里有一点要注意：给定输入和程序，存在两套完全不同的方法决定输出。
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如果我们认为计算机是一台物理装置，那么它会依照物理定律运行。依此观点，输入通过因果链决定输出。输出是物理定律作用于初始条件的结果。整个过程是一个受制于物理定律的因果过程，在时间中进行。因而时间对于整个过程来说不可或缺。
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