萬維鋼《精英日課》076講開始講《穿越平行宇宙-Our Mathematical Universe》這本書，腦洞開得好大呀，好不容易接受量子力學(xué)的隨機(jī)性了，忽然發(fā)現(xiàn)又不隨機(jī)了！

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這本書從宏觀尺度宇宙講起，我們的宇宙開始于138億年前的一次大爆炸，而宇宙微波背景輻射表明，宇宙暴漲實(shí)際上發(fā)生在大爆炸之前！

密度不變，物質(zhì)和空間翻倍的暴漲，抹平了宇宙的大尺度差異，使得現(xiàn)在的宇宙在各個(gè)方向上看起來都差不多。而暴漲的衰變凝固了宇宙的量子漲落，使得大爆炸后物質(zhì)可以聚集，產(chǎn)生恒星、星系、星系團(tuán)和宇宙大尺度纖維結(jié)構(gòu)，比如“斯隆長(zhǎng)城”。

而且，這個(gè)暴漲是永恒發(fā)生的，從來沒有停止！因?yàn)楸q的發(fā)生需要一個(gè)能量場(chǎng)，而這個(gè)能量場(chǎng)的存在，則保證暴漲過程會(huì)一直持續(xù)下去，永遠(yuǎn)不會(huì)停止。暴漲會(huì)有一定概率發(fā)生隨機(jī)衰變，衰變后的大爆炸產(chǎn)生一個(gè)物質(zhì)宇宙。這就帶來了一個(gè)結(jié)果，暴漲是指數(shù)分裂的，所以隨機(jī)衰變的宇宙也有無窮多個(gè)——這就是書中說的第二層平行宇宙。

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那第一層平行宇宙呢？這就得回到宇宙微波背景輻射，它是大爆炸后40萬年的光線到達(dá)地球的觀測(cè)結(jié)果。我們從地球向外看，看到8分鐘前的太陽，看到幾十光年前的銀河系，看到幾十萬光年前的星系團(tuán)，看到大爆炸后40萬年原子形成的地方，這最外圈的光線就像一個(gè)光球包圍著我們，讓我們無法看到更遠(yuǎn)更早的時(shí)空。

作者打了個(gè)比方，就像人站在濃霧中，只能看到方圓幾十米的地方，這就是我們的可觀測(cè)宇宙。其他人站在別處，也能看見方圓幾十米，那是他的可觀測(cè)宇宙。從無數(shù)的原點(diǎn)出發(fā)，能看到無數(shù)個(gè)不同的可觀測(cè)宇宙，并且它們其實(shí)是可以重疊的！這就是作者說的第一層平行宇宙。它們?cè)谖锢砩鲜沁B通的，所以遵循相同的物理規(guī)則，比如普朗克常數(shù)等于10^-43。

而第二層平行宇宙是暴漲衰變時(shí)產(chǎn)生的，永遠(yuǎn)不能連通，衰變時(shí)的量子效應(yīng)會(huì)產(chǎn)生不同的物理規(guī)則，比如更高的光速，比如四維空間…

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第三層平行宇宙是對(duì)量子力學(xué)的波函數(shù)解釋。作者反對(duì)傳統(tǒng)的哥本哈根解釋，認(rèn)為波函數(shù)永不坍縮！我們觀測(cè)不到宏觀量子效應(yīng)，是因?yàn)橥讼喔衫碚撜f明，宇宙中大量粒子的每一次相互作用，都交換了信息，使得粒子信息被公開確定。觀測(cè)不過就是交換信息，它并不神秘，人類的意識(shí)在量子力學(xué)中也并沒有特殊地位。

那為什么我們拋硬幣會(huì)隨機(jī)出現(xiàn)正反面呢？世界的隨機(jī)性是怎么來的呢？作者說，看上去隨機(jī)，可不等于真的隨機(jī)。根號(hào)2的小數(shù)看上去還是隨機(jī)的呢！薛定諤方程的波函數(shù)，隨時(shí)間的變化是確定的，函數(shù)本身沒有隨機(jī)性。

現(xiàn)在腦洞來了。你每拋一次硬幣，這個(gè)宇宙就平行分裂成了兩個(gè)！一個(gè)宇宙的硬幣正面朝上，一個(gè)宇宙的硬幣反面朝上。兩個(gè)宇宙中的你都會(huì)覺得，結(jié)果是隨機(jī)產(chǎn)生的！其實(shí)你只不過是不知道，自己是在硬幣正面朝上的1號(hào)宇宙，還是硬幣反面朝上的2號(hào)宇宙一而已！

當(dāng)然宇宙每次分裂不是兩個(gè)，而是分裂成無數(shù)個(gè)，因?yàn)椴ê瘮?shù)理論上計(jì)算，任何可能的情況發(fā)生的概率都不為0。對(duì)于身在宇宙不知處的你，是隨機(jī)；對(duì)于每個(gè)宇宙本身，是一個(gè)地址。而這個(gè)地址，利用數(shù)學(xué)是很容易產(chǎn)生的，比如給2開根號(hào)。

所以這就是第三層平行宇宙，因?yàn)榱孔有?yīng)隨時(shí)隨地都在發(fā)生，所以第三層平行宇宙無時(shí)無刻不在分裂。

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而這一切都是可以用數(shù)學(xué)描述的。物理學(xué)的一切都與數(shù)學(xué)嚴(yán)絲合縫，物理定律歸根結(jié)底就是數(shù)學(xué)公式。廣義相對(duì)論中的時(shí)間和空間是數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)，量子場(chǎng)論中的基本粒子也是數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)，最有希望成為物理學(xué)終極理論的弦理論，也是數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)。

數(shù)學(xué)可以推演出物理學(xué)，物理可以推演出化學(xué)，理論上化學(xué)也可以推演出生物學(xué)、心理學(xué)、社會(huì)學(xué)……整個(gè)宇宙都可以用數(shù)學(xué)描述。并且在數(shù)學(xué)中，同構(gòu)等于相同，8個(gè)蘋果和8哥橘子都是8個(gè)元素的集合，真實(shí)的象棋和計(jì)算機(jī)模擬的象棋在數(shù)學(xué)上沒什么不同。所以如果一套數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)能完整描述宇宙，宇宙和這套數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)就是同構(gòu)的，那我們就能得到，宇宙=數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)！

并且柏拉圖和畢達(dá)哥拉斯學(xué)派相信，數(shù)學(xué)來自理念世界，人們并不是“發(fā)明”了數(shù)學(xué)，而只是“發(fā)現(xiàn)”了數(shù)學(xué)。從1+1=2，就可以發(fā)現(xiàn)自然數(shù)，0-1=-1發(fā)現(xiàn)負(fù)數(shù)，1/3發(fā)現(xiàn)有理數(shù)，2*2發(fā)現(xiàn)平方，給2開平方發(fā)現(xiàn)無理數(shù)，給-1開平方發(fā)現(xiàn)復(fù)數(shù)……

相對(duì)于需要一個(gè)“第一推動(dòng)”的實(shí)在宇宙，數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)才是更加“自在”的。數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)的存在，就保證了它描述的宇宙的存在。

那腦洞又來了，一套數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)一種宇宙，那窮盡不同的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)，就能產(chǎn)生不同的宇宙，這就是第四層平行宇宙。

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最后，作者在結(jié)語預(yù)測(cè)宇宙的未來中，對(duì)空間本質(zhì)的質(zhì)疑，看起來也很有道理。

由于暗能量密度的不同，我們的宇宙最終會(huì)走向大冷寂、大擠壓或大撕裂；但作者認(rèn)為，除了這三種結(jié)局以外，宇宙還有可能會(huì)發(fā)生大斷裂或死亡泡泡。

我們認(rèn)為時(shí)空是連續(xù)的，空間本身是穩(wěn)定的，并且能夠被無限拉伸，這并沒有什么可靠證據(jù)?？臻g可以是可以彎曲的，可以彎曲成黑洞，可以拉伸成膨脹的宇宙，還能傳遞引力波。

也許空間還能像水的氣、液、固三態(tài)一樣，迅速凝結(jié)或蒸發(fā)成另外一個(gè)完全不同的相，比如迅速“冷凍”并產(chǎn)生大量高速膨脹的死亡泡泡。

另外，就像平滑的照片最終會(huì)出現(xiàn)顆粒狀的像素，拉伸的橡皮筋最終會(huì)發(fā)生分子鍵的斷裂，我們宇宙的空間在膨脹了這么久之后，也可能在極度的拉伸后出現(xiàn)顆粒性質(zhì)，最后發(fā)生大斷裂。

如果空間拉伸到由平滑性呈現(xiàn)顆粒性，可能最先斷裂的就是尺度最小的結(jié)構(gòu)，比如電子、夸克這些我們覺得不可再分的基本粒子，那建立在它們之上的物理、化學(xué)和生物性質(zhì)都將不復(fù)存在。

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剛看了前五章，有幾個(gè)問題：

1.我覺得不用平行宇宙，哥本哈根解釋加上退相干假說也不錯(cuò)呀。這樣波函數(shù)坍縮不再是人擇原理，而是系統(tǒng)不孤立，宇宙中有太多粒子互相退相干導(dǎo)致坍縮。

2.另外，永恒暴漲理論似乎需要無窮無盡的能量，這些能量從哪里來呢？

3.最后，對(duì)于密度不變，空間和物質(zhì)倍增，也很難理解?？臻g或物質(zhì)增大會(huì)導(dǎo)致密度變化，總得有個(gè)壓力傳導(dǎo)過程，才能達(dá)到密度一致吧？

永恒暴漲應(yīng)該沒有時(shí)間讓密度一致，比如太陽內(nèi)部一直在核聚變，導(dǎo)致核心的密度總比表面高。

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昨天看完了第9章，宇宙與數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)同構(gòu)的想法很天才，但是依然有些問題質(zhì)疑：

1. 同構(gòu)即同一，只在數(shù)學(xué)中成立，現(xiàn)實(shí)物理世界中，8顆蘋果可不等于8個(gè)橘子。

數(shù)學(xué)是在抽象過程中不斷去除信息的過程，8顆蘋果與8個(gè)橘子同構(gòu)，是因?yàn)槿コ怂鼈兪遣煌男畔ⅰＵf某種數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)與宇宙同構(gòu)，是與去除了豐富信息的干枯宇宙同構(gòu)，而并不是實(shí)在的宇宙。

這倒是提醒了我們，單靠還原論無法完整認(rèn)識(shí)世界，即使得到了大統(tǒng)一理論，現(xiàn)實(shí)世界中遇到的問題也不會(huì)自動(dòng)消失。

2. 計(jì)算機(jī)對(duì)實(shí)在世界的建模，也是建立在采樣和離散化基礎(chǔ)上的，也在丟棄信息。之后采樣越來越精細(xì)，添加了越來越豐富的細(xì)節(jié)模型，才能逼近真實(shí)。但是游戲建模中局部環(huán)境的光照建模都很困難，完全建模真實(shí)世界，是很困難還是不可能呢？

吳軍老師在硅谷來信中說，計(jì)算機(jī)只能解決數(shù)學(xué)問題中那些可計(jì)算的問題，那只是數(shù)學(xué)問題中的一小部分，而數(shù)學(xué)問題也只是現(xiàn)實(shí)問題的一小部分。如果世界是無法計(jì)算出來的，那我們依然只能依靠演化。

3. 作者在論證中采用了廣義相對(duì)論的四維時(shí)空觀，說明時(shí)間維度與空間維度并無區(qū)別，四維時(shí)空是一個(gè)靜態(tài)數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)。

可是時(shí)間與空間再相似，它們?cè)跀?shù)學(xué)上也還差著一個(gè)虛數(shù)符號(hào)，時(shí)間維度與空間維度并不同構(gòu)。否則三維時(shí)間一維空間的世界也應(yīng)該是能演化出智能體的。

作者為了論證第三層平行宇宙的存在合理性，將它與第一層平行宇宙類比，說明它們?cè)凇案怕实刂贰鄙隙寄苋菁{同樣豐富的宇宙類型，是同構(gòu)的?？扇绻麜r(shí)間與空間存在著本質(zhì)不同，這個(gè)同構(gòu)就不成立了。

4. 即使在“概率地址”上，第一層平行宇宙可能也容納不了像第三層平行宇宙那樣豐富的宇宙類型。

作者拿濃霧中人的視野來類比可觀測(cè)宇宙，說明可觀測(cè)宇宙之外還有無數(shù)個(gè)第一層平行宇宙，而這些平行宇宙的邊界是可以重疊的，它們?cè)谖锢韺?shí)在中其實(shí)是同一個(gè)宇宙?！獡Q個(gè)說法，第一層平行宇宙的概念其實(shí)是多余的，它們就是一個(gè)宇宙。

只有永恒暴漲的第二層平行宇宙是真正無法相連的，它們之間充斥著永恒暴漲的等密度空間。而這種限制，其實(shí)說明所謂第一層平行宇宙并不是無限的，只是我們沒有能力觀測(cè)到。就像古代，我們認(rèn)為海洋也是無限的一樣。

5.那第二層平行宇宙呢？它來自永恒暴漲帶來的指數(shù)分裂，它的“概率地址”也不見得與第三層同樣豐富。

在數(shù)學(xué)上，“無窮大”也是分量級(jí)的，不同量級(jí)的“無窮大”是不能約化的。第三層平行宇宙要求時(shí)時(shí)刻刻的“概率地址”分裂，可比第二層平行宇宙暴漲衰變時(shí)分裂一次要至少多一個(gè)“時(shí)時(shí)刻刻”帶來的數(shù)量級(jí)。

第三層平行宇宙中與我的過去歷史完全一致而未來不同的那個(gè)宇宙，要做到那個(gè)宇宙有同樣的物理規(guī)則，同樣的量子漲落，同樣的地球生命演化史，同樣的人類社會(huì)歷史，同樣的個(gè)人歷史，每一個(gè)要求都是一個(gè)“無窮大”的量級(jí)，不是一兩個(gè)“無窮大”能抵消的。所在我傾向于認(rèn)為，那個(gè)特殊的第三層平行宇宙，無論在第一還是第二層平行宇宙，都是無法存在的。

6. 不同的時(shí)空維度組合中，只有三維空間一維時(shí)間，只有狹窄的物理常數(shù)，才能產(chǎn)生生命。只有某種數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的宇宙，才能產(chǎn)生我們。還是離智能設(shè)計(jì)論挺近的。

最后兩章還沒看完，如果只有數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)是自在的，那它為什么存在呢？

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看到空間連續(xù)性質(zhì)疑和大斷裂的宇宙未來，連個(gè)結(jié)語都沒看完…

1. 自相矛盾的樂觀

如果相信愛因斯坦的四維時(shí)空觀，四維時(shí)空只是一個(gè)存在著的靜態(tài)結(jié)構(gòu)，時(shí)間只是幻覺，未來某個(gè)時(shí)刻只不過是這個(gè)靜態(tài)時(shí)空結(jié)構(gòu)的切面，過去和未來，因果關(guān)系都是幻覺。

所以數(shù)學(xué)宇宙只需要被描述出來，而不需要計(jì)算它如何演化。那既然如此，還費(fèi)勁預(yù)測(cè)什么未來，為未來做什么努力呢。

如果說預(yù)測(cè)未來還有用，是因?yàn)槲覀儾恢雷约菏窃谀囊粋€(gè)宇宙地址中，那改變未來就是癡人說夢(mèng)了。未來早已寫進(jìn)四維時(shí)空的電影腳本，并不取決于我們的努力。連自由意志都是幻覺，我們此刻生出的努力和希望，也都是早已寫好的腳本呢。