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时间重生：从物理学危机到宇宙的未来 [:1700876976]
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宇宙学的困境
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以上是宇宙学谬误引发的不能回答的问题，现在让我们谈谈这一谬误引发的困局。[3]在牛顿范式中，物理定律本身就含有一个大困局。为什么我们称它们为“定律”？这是因为这些定律适用于许多不同的场合。如果一个定律只适用于一个场合，那它不过是一种观测结果。但任何试图将物理定律运用于局部宇宙的尝试，必然运用了某种近似（见第4章）。我们必须忽略系统与系统外的宇宙之间的相互作用。同样，许多对自然规律的应用也包含了种种近似。
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如果要将近似从自然规律中剔除，我们必须将其应用于整个宇宙。但是，一方面宇宙只有一个；另一方面，一个应用场景无法产生足够的证据来证明某个自然规律的合理性。或许，我们可以将以上两难困境称为“宇宙学困局”。
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尽管存在宇宙学困局，我们仍然可以将牛顿运动定律、广义相对论等自然规律运用于亚宇宙系统。对于每个这样的系统来说，这些定律都适用。所以我们才将它们称作自然规律。但是，我们不应忘记这些适用性建立在近似的基础之上。这些近似常常人为假设，系统之外的宇宙空无一物。[4]这些定律广泛的适用性使得我们想象宇宙的历史就是广义相对论的一个解，宇宙中的物质就是标准模型所包含的物质。但它无法解释为什么是A而不是B，也无法证明自然规律就应该是广义相对论加上标准模型。同一个解，可能起源于许多不同的模型。[5]
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想要将定律与简单的观测结果加以区别，我们不能只做一次测试。我想通过一个例子对此加以说明。
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有户人家的小孩叫米拉。她喜欢吃冰激凌，最爱的口味是巧克力味。这是因为她只尝过巧克力味的冰激凌，吃过一次后她就一直喜欢这个口味。
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米拉的父母相信所有的孩子都爱吃冰激凌，但他们没有调察其他孩子。他们无法检验这个规律，也无法知道这个规律和实际情况的差异。他们所知道的只是米拉爱吃冰激凌这个事实。米拉的爸爸还相信另一个规律，那就是所有的孩子都爱吃巧克力味的冰激凌。哄米拉入睡后，夫妻俩小酌了一杯。米拉的妈妈忽然想到了一个新的规律：所有的孩子都爱吃他们第一次尝到的冰激凌口味。
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米拉爸妈的理论都与他们手头的证据相符，但两人作出的预言却不同。如果对邻居父母们做个系统性的调查，我们可以对这两个理论加以检验，因而这两个理论都是可能的自然规律。但假如米拉是世界上唯一的孩子，那么我们就无法检验米拉父母的理论到底是普遍的规律，还是仅是个例。
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米拉的父母或许会说，基于生物学对人类的研究，孩子们确实爱吃所有含糖和牛奶的东西，这至少验证了他们的一个理论。他们或许说得对。但他们所用的论据基于生物学对许多个体的研究。这里，我们再也无法将米拉的例子类比于宇宙学。因为宇宙真的就只有一个。我们不能将宇宙想象为某个更大集合中的一个宇宙，这样做违背了科学原则。因为针对那个更大的集合，我们做不出任何可被实验观测验证的预言。
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将物理定律运用于亚宇宙系统的过程中必然需要近似，对宇宙学困局来说，这种近似举足轻重。让我们从另一个例子出发来看清这一点。牛顿第一运动定律声称，所有自由粒子总保持匀速直线运动。大量实验检验并证实了这一定律。但世上没有真正自由的粒子，每个实验都含有近似。宇宙中的每个粒子，至少都会受到其他粒子的引力作用。如果我们想不用近似来精确地检验这一定律，只会发现我们找不到一个适合的系统。
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牛顿第一运动定律充其量是其他一些更为精确的物理定律的近似。事实上，它是牛顿第二运动定律的近似。牛顿第二运动定律描述了物体的运动如何受外力的影响。这里有件很有意思的事：宇宙中的每一个粒子都能通过引力吸引其他粒子。如果这些粒子带荷，它们还会产生其他相互作用。我们要将这许许多多的力合在一起考虑。要想精确检验牛顿第二运动定律，我们需要组合1080个力，才能描述宇宙中的一个粒子的运动。
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在实际验证中，我们当然无须那么做，我们只会考虑几个邻近物体施加于粒子的外力，其他所有的力都被忽略了。就引力来说，我们常常忽略来自遥远天体的引力，因为它们的引力效应很弱。（这并不是个显而易见的结论。一方面，引力随距离增加而减弱；另一方面，距离越远可能出现的天体就越多。）就每一次实验来说，没人试图检验牛顿第二运动定律是否“精确”成立。我们只能检验近似情形。
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在将牛顿范式中的定律外推至整个宇宙的过程中，我们还有一个大问题：尽管我们只有一个宇宙，但我们有无穷多的初始条件可供选择。这将导致无穷多的解，它们都满足宇宙学定律，每一个可能的解对应于一个可能的宇宙。然而事实是，我们只有一个宇宙。
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一个定律有无穷多的解，可以描述无穷多的宇宙历史。我们不得不得出这样的结论，当我们将一个物理定律应用于一个亚宇宙系统时，我们其实是在考虑许多不同版本的系统。方程的解有多少，不同的自然版本就有多少。所以，在我们将一个定律应用于一个亚宇宙系统的过程中，可以自由选择初始条件，对于理论的成功尤为重要。
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出于同样的原因，如果某一特定系统存在无穷多的解，那么这个系统的大量事实一定尚未被解释。在此，自由选择初始条件从资产变成了负债。因为它的存在本身，使得理论（通过物理定律表达）永远得不到关于这个宇宙的关键问题的解。在这些问题中，包括任何与宇宙初始条件有联系的宇宙特征。
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宇宙学定律可能有许多解，不同的解对应于不同的宇宙历史。为什么我们的宇宙不选择其他历史？为什么在这无穷多的解中，只有一个解对应于真实的自然世界？这些问题值得思考。
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上述讨论指向了一个共同的结论：在宇宙尺度上，我们错用了自然规律。原因有如下三点：
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●在将一个物理定律应用于整个宇宙的过程中，我们其实在假设其他宇宙的存在，并对这些宇宙作出了大量的预言。而这是个空想。或许，某种比定律弱得多的东西可以解释这个宇宙。一个物理定律往往会预言无穷多个从来没有出现过的宇宙，我们不需要这么奢侈的解释。如果某个理论可以仅仅解释这个宇宙中切实发生的一切，那么这样的理论就已经足够好了。
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●普通的物理定律无法解释，为什么某个描述我们宇宙的解，就该是我们所感知的宇宙。
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●物理定律无法解释自身的合理性。它无法解释为什么自己是对的，而其他定律是不对的。
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