时空参悟(下)

第四部分:空间和维度

抖动着前进

根据上述分析,如果用实验去观察一个物体的运动,会发现锯齿状的前进路径,“抖动着前进”,每一步是一个波长,而不是一根纯粹的直线,但是由于频率非常高波长非常短,所以肉眼甚至仪器不额外注意的话可能都分辨不出来,这一条也有待实验证伪。

空间到底有几个方向?

在一个空间中,应该是有无穷无尽的方向,角度可以任意变化。但是大胆猜测,既然物体的运动是分时复用堆叠出来的,那么我们所看到的所谓“任意方向”,是否有可能也是几个固定方向上分时叠加出来的?再仔细思考,通过分析和总结大量物体前进的锯齿方向,可以判断出这个世界的象限坐标轴的绝对方向,也就是绝对参考系中x、y轴和z轴的方向。如果实验发现无论任何物体的锯齿方向只有3个,互相垂直,那么证明这个世界是三维世界,如果有多个,比如4个,那么可能这个世界就可能是一个四维世界。这里要充分理解,虽然物体看上去可以向无穷多个角度方向运动,但是底层分解之后,是锯齿方式运动,底层有可能是有几个固定方向分量(3维世界有3个固定方向,4维则有4个)组合之后才体现为某个任意方向的运动。

同样,这个世界中任何的力,也逃不出这些坐标轴绝对方向,因为使出力的物体本身也遵循这个坐标系,表面看来力的方向可以无穷角度,其实原始的力都是在各个维度上的各自分量,叠加之后,才产生了表象。也就是物体想要运动到某个其他点,它必须横平竖直的一个格子一个格子的运动。所以,我是用这个理论去理解多维世界的。

我个人一直不认为时间是一个维度,那些利用时间作为一个维度,来构建其他多维世界的理论我虽然没看过,但是感觉上依然不认为时间是个维度,既然是维度,就必须是基于空间几何,当然这只是个人观点。如果上述观点成立,则可以推论出,如果某个物体恰好沿着绝对参考系的某个轴运动,则不会出现锯齿状移动路线。

方格笼宇宙

立体方格宇宙模型。如果世界是3维的,再如果普朗克长度是这个世界粒子运动的最小步长,那么可以想象出一个方格笼空间,每条棱的长度等于普朗克长度,任何物体都是用这些最小的基石拼起来的,就像拼积木一样,运动的最小单位也是一个普朗克长度。任何物体只能沿着楞做运动,而不能够直接“斜向”运动,但是可以将频率分时复用在3个维度上从而达到斜向运动的目的。所有的力也只能在3个维度上发出,通过力的叠加来控制物体向各个方向运动,但是有个最小的角度,不能任意方向都能运动。

为什么上帝不可以让物质以任意角度直接运动?我想上帝的那台计算机的计算能力也是有限的,那么创造这些规则的时候,就不能给出一种无限的结果,这样会死机的。

夹缝中的平行宇宙

既然3维坐标系中的物体总有些地方是怎么也达不到的,因为有普朗克长度这条楞的存在。那么那些达不到的黑暗空间里,究竟有没有物质?上帝应该很是会利用资源,硕大一个空间,只放一个坐标系肯定是浪费了,如果上帝真的放置了多个坐标系,比如将某3维坐标系扭动一个小角度,复制出一个新坐标系,新坐标系中的物体按照新坐标系的轨迹运行,由普朗克长度楞组成的方格端点恰好不与之前坐标系重叠,楞和楞也不相互触碰,见缝插针,便可以容纳另一个世界。

理论上可以在同一个空间内容纳更多的坐标系,更多的世界,那些异度空间里里是否会演化出奇特的智慧和现象?只能无限遐想了。但是它们所租遵循的物理规律应该没什么变化,只取决于初始状态的不同。我们无法与异度空间沟通,因为分属不同的坐标系,连光也必须沿着坐标系传播。这就像在一个计算机里被隔离开的多个虚拟机之间一样,共享同样的空间但是永远没法接触在一起。

上帝为何要创造这么多的世界?有一个不就好了么?这个问题得去问上帝,如果上帝和我们一样庸俗的话,可能是上帝怕这个世界运行出错,每隔一段时间便复制当前的世界一次保存到一个新坐标系继续运行,这也便是所谓的平行宇宙。或者当前世界每发生一次选择,便会被自动复制一份到新坐标系继续运行,从此便有了无穷无尽的分支新坐标系新世界,我想上帝是没有这个资源来同时运行这么多世界的,所以平行宇宙的数量一定是严格受控的。曾经有个悖论说,将两面镜子对着放在一起,然后世界卡住了,实际上,这样做是否卡住了上帝的计算机,我们自己是不知道了,因为就算是卡主了,我们也不会感觉到卡主,因为我们感觉到的时间是没有变化的,但是上帝却可以看得到突然世界的运行变慢了。

多维空间

3维其实挺好的。但是如果上帝很淘气,觉得三个轴不好玩,加一个轴,便形成了这样一个宇宙。在这个宇宙中,力的方向有4个而不是3个,基本粒子的运动方向也有4个,其他方向可以通过4个维度的叠加和频分复用来实现。4维世界和三维世界在表层逻辑上可能没什么太大区别,但是不排除由于多了一条路径,这个世界会有新的元素属性和物质形态,从而形成一个奇葩的世界,当然对方看三维世界也是奇葩。

在同一个空间中,如上文所说,可能存在多个平行宇宙,而每个平行宇宙其维度又可以不同,只要它们之间不交叉触碰即可,当然这个需要空间几何来证明,在保证不触碰重叠的前提下,最小棱长为普朗克长度的前提下,在一个空间中最多可容纳多少个平行宇宙。这就像再同一台物理计算机上同时运行不同种类的操作系统一样。同样,还可以增加更多的轴,那就是更多维度的世界。

最多能摆放多少个轴?这个问题看似难以回答,比如,无穷多个轴。上帝是不会有这个资源摆放无穷个世界的。我们假设空间是一个360°的立体空间,1°只是人类定义的单位,1°到底有多“长”?1°可以无穷短,但是短不至普朗克长度。圆周率π到底有没有穷尽?有,穷尽至普朗克长度,也就是用多个普朗克长度线段拼接成一个圆,积分微分到此为止,此时便是π的终结。空间能排布的宇宙数量,也止于普朗克长度。

跨维度接触

在电影《星际穿越》中,编剧建立了一个以时间为第四维度的世界,编剧假设同一个世界的多个时间点快照之间可以通过引力传递信息,这默认了时间可以倒流,所以我认为这是不可能的。但并不妨碍其观赏性。即便是上一节的多维世界模型中,我们假定了这样一条规则:力只能在对应的维度上传递,永远不会触碰,从这个假定来看,不同世界之间永远无法接触。

除非,除非上帝故意设置了一块公共空间。我想对于上帝这么淘气的一个角色来讲,他一定会留有一些后门,因为他想看看两个世界之间的接触以及后续。

黑洞和时空弯曲

所谓时间和空间。时间的本质既然是一种运动,运动需要在空间中进行,那么时间的本质其实就是空间,运动的物质才能体会时间,才有时间的概念。凡是能对空间产生作用的,也会对时间产生作用,比如,让钟表运动起来,则会影响其计时的准确性,速度越快,计时越慢,时间流逝的越慢,也就是与该时钟一起运动的物体内部的运动越慢。力场会导致“时空弯曲”,空间如何弯曲,空间本身其实不会弯曲,但是如果其中有某种力场存在的话,那么物体会沿着力场线受力,也就沿着力场线运动,表面看上去像是空间弯曲了一样。

同样,“时间”也会被引力场给“吸住”动弹不得或者动的慢,时间的本质是运动,物体内部运动的频率变慢了,因为受到了引力或者电磁力。也就是说,让时间变慢有两种方式,一种是让物体在其他方向上消耗运动分量;另一种是不消耗运动分量,但是将物体置于强力场中。既然引力可以影响物体运动轨迹,而时间的本质又是运动,那么力场也会改变时间。这就像你被一个力场向后吸引,便很难向前移动一样,移动就要克服引力做功,但是顺着力场方向移动却变得更快了,但是时间是个复杂的运动,并不只是朝一个方向运动。

黑洞的形成猜测,目前多为恒星坍缩导致,及高密度,也就是基本电磁粒子直接耦合在一起,犹如光速运动物体的状态,其引力场范围(视界)较小,但是一旦进入力场,其引力足够大,能够将单个电磁粒子吸引住。

虫洞

虫洞是个假想中的事物,它寄托了人类对于时空快速穿梭的渴望和遐想。虫洞至今仍是个假设。上帝在空间中排布同一个宇宙或者多个不同宇宙的时候,是不是会淘气一下,将两个不同位置做直通连接,让力可以在这个连接中传递。这就需要人类继续其发现之旅了。

黑洞、时空弯曲、虫洞,目前只是根据现象而提出的假设,没有人证明过它们的存在,我们很有可能被表象所迷惑。也正如本文一样,一切都是假设,提出一种可能性,然后去匹配、证明、探索。

第五部分:生命、量子和计算机

虽然“生命在于运动”目前看来比较可怕,尤其是高速运动,但是生命的本质的确是一种运动,一种慢速运动,而且是一种奇妙的运动。对于计算机来讲,人类就是它的上帝,人类用一堆开关组合在一起,完成了奇妙的逻辑,最后,人类用一个恒定的时钟信号驱动着这堆开关有序的开合,最终实现了自动运行。

蛋白质和DNA

谁也不曾想到,一堆基本电磁粒子能够耦合形成高级结构,高级结构粒子再耦合形成更高级结构,甚至形成生命体,也正如同谁也不曾想到一堆开关竟然可以完成不可思议的逻辑。基本粒子→次基本粒子→原子→分子→分子耦合体→亚结构→物体。

谁曾想到化学反应可以受控有序的自动执行?谁曾想到氨基酸水合成肽链,谁又曾想到肽链会在空间折叠形成有构象的蛋白质大分子?谁又层想到蛋白质分子之前竟然可以相互作用,传递信号,而且竟然可以当做精密机械来运输各种离子?

最让人想不到的是,这些生命的逻辑,竟然被编码在DNA序列中!这,你一定是搞错了!地球这个化学大熔炉中竟然能够自行生成这种精密的带有明确目的性的大分子,它们之间又稀里糊涂的发生了相互作用,完成具有明确目的性的逻辑?显然不可能。生命显然是被有目的的创造和引导的。如果说单细胞生物就算有一定几率从化学大熔炉中自发形成,那么后续的多细胞间通信协同、信号传递,以及生命逻辑被编码到DNA中存储,这些完全不可能自发形成,一定有人在这些过程中的关键点做了明确的引导。与计算机相同,必须有明确的引导代码才能完成启动。进化论只是阶段性其作用,比如上帝关键点做了引导之后,后续才可以自发演化。

开关和时序

计算机也是通过时序来完成逻辑的,没有时序,没有了先后顺序,也就不存在逻辑。即便是组合电路,底层也都是按时序连接的。计算机世界在空间上,表现为一堆电路,一堆半导体开关,它们以设计好的电路排列着,电子可以沿着这些开关电路运动。对于人类世界来讲,整个宇宙也是一个方格笼模型,力和运动的方向只有3个维度,沿着这3个维度传递。

电磁场和时钟信号

为什么会有电磁场。这个问题,其实人类自己最清楚。人类发明了计算机,计算机运行的本源在哪里?让计算机程序这个虚拟世界运行起来,需要时钟信号不断的震荡,震荡停止了,一切都停止了。人类世界也是一个道理,人类世界之所以能够存在运动和演化,从而有了时间概念,都是因为这基本电磁粒子,不断翻转,不断耦合形成高级结构,形成了物质,禁锢的能量形成了耦合质量,物质之间相互作用,完成各种逻辑,包括生命。

暗物质和内核态

对于一个计算机程序,如果它产生了智能的话,那么运行在用户态的它一定会好奇,内核态到底是怎么实现的,用户态虽然知道内核态提供对应的功能,只需要按照规则去调用即可。同样,现实世界中,人类也知道对应的物理定律,但就是不知道这些定律底层到底是怎么实现的,为什么会存在这样的定律。现实世界是否存在支撑这个世界运行的内核态空间?比如所谓暗物质,比如所谓“以太”。

引力、磁力,电场力,这些不用接触便可以传递的力,至今无人能够解释。曾经出现过多种理论去解释这个问题,有人说空间中充满了“以太”,看不见摸不着,就像内核态对于用户态一样;有人说物质之间不断的传递着“快子”才会传递引力,也看不见摸不着。又有人说,空间中充满了暗物质或者反物质,它们都在底层默默的支撑着这个世界的运行。这些理论或许不无道理,按照计算机的设计模型来看的话,用户态的程序只是井底之蛙,看到的永远只有头顶那片天。

光计算

在电计算看来,纸带计算、手摇计算、算盘光计算等这些机械计算方式是那么的笨拙和低效。而在光看来,电则是那么的渺小和不值一提。不管什么形式的计算,其完成的无外乎只是一种先后逻辑,只要能够提供先后逻辑,那么用一种震荡方式让其反复执行,便可以是一台计算机。如果有一种计算机,太阳晒着就可以计算,不发热,不耗电,无噪声,无干扰,速度快,无损耗,时延低,你能相信么?理论上完全可以做得出来,而且就在不远的将来。用光开关取代电开关,用光的亮灭来取代电压的高低,用光导纤维取代金属导线,光源来自自然光,真正的取之不尽用之不竭,震荡信号通过类似晶振的装置。电压在芯片中的传播速度是很慢的,虽然电信号的速度是以光速传递,但是电子运动的速度是非常慢的,慢的过蜗牛。而光计算则真正的是以光速在传递信号。

无人能解释的量子

普朗克最初提出了能量是一份一份辐射的想法,后来爱因斯坦研究光电效应时提出光也是一份一份的,每一份是一个光子。这时候还没有引起什么轩然大波,直到光的双缝干涉实验。实验表明,即便是让光子一个一个的通过单缝,最后一样会出现明暗相间的条纹,似乎光子之间之间上量好的,这完全不可理解。(注意,这里很多人都混淆了实验结果,结果并不是“只射出一个电子便会产生干涉或者衍射条纹”,而是在一个接一个的连续射出大量电子之后才会产生。)

曾经假想过一种可能的原因,就是缝隙本身对光子产生了力场,单缝足够细,其本身对光子是有一定力场作用的,如果光子是按照立场的梯度方向受到引力或者斥力,被改变了路径的光子射出去之后,当然也就按照力场的梯度排布了,这非常好理解,这个问题我在高中时候便已经开始这么想了而且感觉这么简单的道理应该更多人这么想才对,特地在网络上搜索了一下,的确有人也这么认为。在影片《星际穿越》中,沙尘按照引力场分布在地板上,这个道理是一样的。另外,最常见的粒子,太阳光照射到某个物体上的投影的边缘,经常会看到一些虚影和条纹,这就是光子在物体的边缘受到了力场影响。另外那个泊松亮斑的实验,也是光子受到了力场影响,最后有一部分投射到物体影子中央。

但是,更让人疑惑不解的还在后头。人们先只打开其中一条缝来做同样的实验,产生对应的衍射条纹,然后交换,挡住这条缝,打开另一条缝,也得到一样的衍射条纹,但是如果同时打开这两条缝,产生的图案并不与单独打开一条缝时一致,表明通过两条缝的光一定发生了相互作用,这就不能够用上述的缝隙引力场假设来解释了。另外,打开双缝,让光子或者电子一个一个的通过,一段时间后,与直接让大量光子或者电子一起通过,得到的图案是一样的,既然缝隙力场站不住脚,而粒子又是一个一个通过的,期间不可能相互作用,但还是形成了对应的图案,这就显得自相矛盾了,难道电子可以“自己和自己”作用?

不幸的是,多数人陷入了这个结论,也就是“电子既通过了缝A又通过了缝B,自己和自己发生了干涉”,这个结论严重误导了不少人,所以很多人认为即使只发射一个电子,也会有干涉图案,这是题外话。

人们为了彻底搞清楚这件事,来统计每个粒子到底走了哪条路,究竟是不是所谓“既通过A又通过B”,便在单缝处放置了一个检测装置来监控发射出来的粒子,其原理是通过发射强光,当粒子通过的时候,仪器会检测到光线受到阻挡,从而判断出有粒子通过了该缝隙。遗憾的是,实验结果出来了,粒子的确均等的通过了两个缝隙,但是干涉图案消失了,即便是一个一个的发射粒子,结果也一样,图案消失,变成了一片光幕(也有人说是两条线)。于是有些人将这个现象妖魔化了,认为,只要有仪器在检测,光子原来要表现出来的路径便完全失控了,于是光子仿佛知道有东西在检测它一样。其实本质原因是由于探测器发出的探询射线改变了光子的路径,那当然会有不一样的结果了。人眼观看为什么不会影响干涉结果?因为人眼看不到射出的光子,只看到了光子屏幕感光后的图案,人眼不会发射什么东西去探询,而蝙蝠则依靠发射超声波然后检测反射波来判断眼前的物体,这和电子检测装置一样 。

于是,有了所谓“测不准原理”,也就是除非能够找到更加精细的测量粒子,比目标粒子小而且基本不发生作用或者作用非常小,否则无法测出对应粒子的具体状态。测不准原理倒是可以让人信服,真正让人怎么也无法解释的通的,则是双缝干涉实验的一个变种版本,这个实验结果,会让人觉得除非认为这个世界完全是魔法师产生的幻影,可以想你所想,否则根本无法理解。

这就是量子擦除实验:首先用常规方法产生干涉条纹,然后用一种对目标粒子影响很小的方式来测量,找出该粒子到底走了哪条路径,此时图案消失,然后“回退”之前用于路径检测的操作,此时,干涉条纹又出现了。

量子具有叠加态的最终证明,是对爱因斯坦提出的“超距离瞬间通信”的证实。这个悖论假设,如果使用某种方法放出一对纠缠态的光子,也就是其中一个光子自选方向必须与另一个光子方向相反,运动方向也相反,当这两个光子运动到足够远的距离,比如几光年之后,因为光子具有叠加态,在不测量它的时候,谁也不知道它的自旋方向,当测量其中一个光子的时候,它会按照几率选择一个自旋方向展示给观察者,那么此时,另一个光子必须感受到这个选择,然后自动呈现相反的自旋方向给另一方的观察者,而这是不可能的。但是实验已经能够做到这种超距离瞬时通信,距离16公里。而且试验中对其中一个光子的状态改变,另一方立即变可以做相应的改变,至此人们已经彻底迷失了。

我倒是想分享一下另一种世界模型,其类似于暗能量或者所谓“隐变量”。量子的这些奇特现象说明,微观事物的结果,不受其内部部分的发生先后而影响,只与初始条件和最终条件相关。就好像这个世界底层有个超级引擎一样,就算是一个事物的一部分先执行,这个大引擎也会对这小部分事物做状态的记录,并与后面发生的部分相融合,直到最后一个部分执行之后,才给出最终执行结果。另外,这个执行引擎似乎并不不会通告中间状态,只有当上层明确测量的时候,才会按照几率现生成一个状态展示给观测者。

量子可能真的会在底层快速的循环所有可能性,然后产生一个概率叠加之后的结果。这无法用任何已知的理论哪怕是猜想来解释,除非,人们相信这个世界是运行在某种隐含的框架之上的,所有的通信,均由这个隐含的框架来承担,包括所有的物理定律,都是这个隐含框架针对这个世界做好的某种配置文件,这与操作系统运行应用程序一个道理。

量子计算

光计算还是没有逃脱电子开关形成逻辑,用这些逻辑来计算二进制的老套路,其只是在信号传递上变快了而已,并没有从本质上彻底革新计算速度。而量子计算,则是以一种人类至今都无法理解的方式,被发明出来了。人类至今也无法理解量子效应,但是却不妨碍先利用它。比如量子通信,就是利用纠缠态的粒子,将它们拆开放到通信的两方,然后利用超远距离瞬时效应来达到通信目的。

既然微观粒子在未对其测量之前,处于各种可能性的叠加态,那么对于那些有大量可能性大量分支的计算,利用现有计算机是无法在可接受时间内完成穷举的,那么量子既然是一种“所有可能性”的叠加态,那么就证明,量子可以瞬间给出所有可能的结果并且也呈现叠加态,人们只要通过某种方式,选出这些结果中有意义的那些,就可以在可接受的时间内算出之前不可能完成的计算。

从常规认知逻辑来看,不存在无代价的事情,不存在瞬间的联结,量子的这种“瞬间关联”效应,应该是在世界的最底层执行了大量的底层穷举循环,最后根据某种几率或者当前世界运行所处的状态,给予观察者一个确定结果。量子计算似乎要旁路掉上帝设置好的计算框架,直接从应用态控制底层的超高速执行硬件,不知道上帝知道此事之后,会不会很不高兴。

上帝之手

学生时代学习过一段分子生物学方面的知识,当时还想考中科院上海生化所研究生,但是苦于某些科目,最终还是没报名,后来稀里糊涂从事了IT行业,至今半瓶水,心里一直很惭愧。在学习分子生物的时候,对计算机其实一点都不了解的。当从事了几年IT之后,越发觉得生物就是计算机,上帝的代码令人叹为观止,迄今为止人类也仅仅探知了少许皮毛。我一直在思考一个问题,就是什么才是最高效最智能的计算机,那一定是仿生计算机,仿生怎么仿?那一定是从分子层面去仿。现在已经出现了利用蛋白质组成逻辑门的简单器件,但是我个人不认为用生物器件搭建成逻辑门是多么高效的办法。我们必须搞清楚生物体在分子层面是怎么完成生命逻辑的,说白了,目前发现的地球生物体,是使用大量的数不尽种类的蛋白质之间的相互作用,通过化学力、物理力相互连接、释放,各自产生形变,又导致其他一系列瀑布连锁反应。这些过程,就像函数调用一样。整个生化过程,有输入信号、输出信号。比如从某病毒被T细胞表面蛋白质感受并接触,一直到最后B细胞大量生成对应抗体和其他免疫分子释放到血液,这期间就是在完成免疫的生命逻辑。这里有问题就是,对于计算机,多数逻辑都是需要CPU运行代码来完成,那么这些生命逻辑的代码在哪里?有人说在DNA里的碱基对,其实DNA更加类似计算机里的存储设备,其碱基对其实是对文件存储的编码格式。真正的逻辑体现在哪?其实就是体现在蛋白质的三维构象当中,一个蛋白质相当于一个线程,完成一定的逻辑,但是蛋白质完成逻辑并不需要像计算机CPU一样去读入代码执行,而是有输入,就有输出,这更像数字电路里的组合逻辑的行为,所以把每个蛋白质比喻成一个ASIC电路更加形象,蛋白质无处不在,有的嵌入在细胞表面,有的游离于细胞内,有的在血液内,他们靠高速运动相互碰撞完成API(更确切的应该是ABI)调用,也有主动引导方式,比如通过某些物质的浓度梯度,将对应的蛋白质引入到对应的地方,完成逻辑。也就是说,生物体是由大量ASIC电路组成的、组合逻辑+时序逻辑共同作用的,一台计算机。试想一下,这和我们常用的计算机完全不一样,后者是软件定义,而生物体,则是硬件定义,而生物体软件定义的部分,在于大脑的学习单元,也就是智能、感情等属于软件定义,其他生命过程,都是硬件定义的。最高效的计算机,就是要把线程做成ASIC,然后用一种特殊的总线连接所有ASIC,但是永远赶不上生物体的是,这些相互连接的ASIC是不能随便运动的,这就要求必须使用超高速的互联通道。将来的计算机是否会是这种仿生的形态?有生之年可能得不到答案了。

还有一个问题,计算机靠电路震荡来产生时钟,驱动电路完成逻辑,那么生物是靠什么来驱动的?冥冥之中有个看不见摸不着的东西在驱动,这就是基本电磁粒子永不停歇的电磁翻转了。蛋白质更像一台永不磨损的精密机械,所以说仿生计算机,其实是一台纯机械计算机,这可不是早期的算盘或者手摇计算机亦或是继电器计算机,而是分子级别的机械计算机。使用组合逻辑来完成逻辑,而不是一句一句的执行代码,这就是为什么生物体如此奇特而且如此潜力无限的原因。有些人能够速算,有些人有特异功能,其实这些可能都是无意间生成了,或者不小心触发了上帝埋伏好的代码,生成了对应的专用速算蛋白质机器。

最后一个问题,也是哲学问题了。IT计算机的电路都有时钟频率,CPU比如1GHz,3GHz,那么生物体的震荡频率是多少?比如某蛋白质需要发生形变,每次从A态变到B态,就会从细胞外面将一个钠离子吸入细胞内,同时从细胞内把一个钾离子排出细胞外,一秒钟如果震动20万次,那就是泵出20万个钠离子同时泵入20万个钾离子,如果是30万次行不行?光速,每秒近似30w公里,光子震动频率,普朗克平率,10的43次方。普朗克频率为什么是这个数?得去问上帝,他所运行我们看到的世界所使用的那台“计算机”的CPU的运行频率是否就是10的43次方赫兹?数学、物理学里的很多“常量”,是否有人能够解释为什么?比如π为何是3.14xxx,这些等等,最好的解释方式,就是我们的世界运行在上帝的计算机中,上帝设置好了这些常量,我们就照此运行了。但是上帝并不知道他的代码运行之后的结果,可能也已经无法控制了,自从宇宙大爆炸,上帝加电启动这台计算机的时候,上帝就已经控制不了代码的运行了,所以可能祈祷有时候是没用的。也有可能上帝已经冥冥中重启过很多次机器了,我们的记忆都被回滚到某次历史时刻的快照了,这也可以解释一些第六感之类的灵异现象。

从生命到计算机

数学位于整个体系的最下层,是整个世界模型的基础,然后则是物理学,物理学上面则是化学,化学本质上其实就是分子物理学,只不过以更加易懂的形式被抽象、描述和展现了出来而已。比如4个氢原子与一个氧分子化合生成2分子水的过程,如果用物理学去描述,则就是维系原子间结合的引力、斥力、磁场等各种力的瓦解和重新形成的过程,如果将这样一个反应用物理学去描述,则太复杂,而且目前也没有什么技术能够精细化的去测准原子间的动态受力、距离变化、分子周围的环境影响等,也就是描述起来即困难又复杂。而化学则将这一过程直接抽象为一个化学反应方程式,化学就是不想去研究底层的分子和原子物理运动,而聚焦在原子和分子之间到底谁和谁能够互相吸引、排斥以及他们的规律。数理化,有了这个基础,再上层就是各种交叉学科,比如物理化学,生物化学等,再往上就是更高层的,比如生物学等等。而哲学则是贯通于整个体系的,哲学对整个世界进行思考。

你会发现,这个世界的模型,现在看来,与计算机体系模型有类似之处。计算机程序体系也是一层一层的,比如最底层是机器代码,也就是0和1的组合,代表电路的开与合,这一层便对应了现实世界的数学里最基础的东西,也就是数字,任何人学习数学,对数学的原始理解,都是从数字开始的,比如你有一个苹果,我有一个苹果,多了一个,那就是两个,数字1和2。但是如果给你一串数字,比如1234567,任何人看了都不会理解到底这些数字表示什么意思,他就是一串数字,正如机器代码的010100101一样,没人看得懂,除非反汇编高手;再向上一层是汇编代码,汇编代码将机器代码做了一层抽象,将不易读懂的电路逻辑抽象为固定的一些操作助记符以及逻辑,使用这些操作的组合便可完成最基本的计算,而这一层也恰恰对应了现实世界中数学里的数学式这一层。1+1=2,就这么简单,+就是一种助记符,表示两者相加,同样对于汇编语言也一样,AND、ADD、OR、POP等等。然而即便是有了这些数学式,看上去是比一堆凌乱的数字稍微有些组织和逻辑了,但是依然晦涩难懂。所以还需要一层更高层的抽象,这就是高级计算机语言,比如要将a和b两个变量相加,执行这个操作,如果用汇编语言,则类似如下:

assume cs:code

code segment

start:

mov ax,1

mov bx,2

add ax,bx

mov cx,ax

mov ax,4c00h

int 21h

code end

end start

每一条指令,除了add,其他对于一个不懂代码的人恐怕都不会知道是什么意思。是的,汇编语言是命令CPU如何操作它的寄存器,比如mov,以及pop,push之类,都是对寄存器的不懂操作,a+b这个计算过程必须被程序员的大脑先翻译成针对CPU的操作代码,这种编程过程太过痛苦。所以人们迫切想要将这种翻译过程机器化自动化,也就是让CPU自身去将高级算式直接翻译成机器代码,也就是0和1的一堆组合。编译器就是做这个用的,编译器自身也是一个程序,这个程序也是一点点不断的用低级代码和高级代码互相自举而写出来的,不断完善。下面代码是用C语言来描述a+b这个过程的,可以看到,不但代码量少了,更易懂了,而且功能也多了,可以让操作者输入a和b的值:

int n,a[100],b[100];

printf("how many pairs of num do you want to enter:");

scanf("%d",&n);

printf("please enter:\n");

for(int i=0;i<n;i++)

scanf("%d %d",&a[i],&b[i]);

printf("\nthe result:\n");

for(int k=0;k<n;k++)

printf("%d+%d=%d\n",a[k],b[k],a[k]+b[k]);

编译器会直接读取这些语言代码,然后用CPU来将这些代码直接翻译成可执行的机器代码,效率大幅提升。高级计算机语言,对应现实世界,则就是更复杂庞大的有组织的数学方程式,而不只是加减乘除这种基本算式的松散罗列了。

然而,仅仅是一句或者几句高级语言的语句,依然是看不懂这些语句要表达的最终含义的,你会在心里问,这些算式到底要描述一个什么样的东西或者逻辑过程呢?也就是看不到全局,只看到了局部。但是如果是一系列的有前后逻辑的语句,那么就可以看出其中的逻辑,比如某个执行特定功能的函数体。当零散的语句组织成一个有结构的整体,那么此时就是量变到质变的过程。对应现实世界,相当于基本粒子和原子。从数学方程式到原子,这可能让人无法理解,说实话,包括我自己。这个问题其实本质上是“物质是怎么产生的”,物质的本源是什么,到目前为止恐怕还没有定论。就算玻色子被发现,是世界的基石,那么问题依然没有解决,玻色子又是什么?它的本源是什么呢?

试想一下,如果一台计算机产生了智能,它会怎么认知自己?经过千百万年的进化、探索,它可能最终得以知道自己的运行,实际上是一大堆的代码,一大堆的进程共同作用的结果,形成自身的逻辑。它可能能够探知到最后的代码,机器代码,但是它可能永远也无法理解,支撑这些逻辑运行的硬体,也就是CPU内存等硬件,到底是怎么产生的?无中生有么?无法理解。我们目前所面临的问题,也是一样的,所以我潜意识里相信,我们是被创造的。不同的是,计算机的硬件是高度精简的,只用CPU和其他辅助硬件(或者除CPU之外的少数专用芯片),其他逻辑全部由代码来完成,基本运算算式也是高度精简的;而生物体内的硬件种类和数量是一个超大数量级,生物硬件不仅仅指肉眼看得见的东西比如器官,还包括无穷无尽的数不尽形态和功能的生物大分子,每个大分子就相当于一个线程,所以可以这么类比理解,生物体内,每一种功能逻辑,都被做成专用的芯片,有大有小,还有矩阵式的。结构和逻辑就这样被固化起来,然后无数的芯片共同相互作用完成生命逻辑。这也是在物质基础层面,计算机和生物体的最大不同。

同理,我们可以继续类比形成如下的结论:机器代码≈数字;汇编语言≈基本数学算式;高级计算机语言≈复杂数学方程式;函数≈基本粒子/原子;程序段/程序中某完整模块≈分子;线程≈大分子有机物/蛋白质;进程≈生物细胞;操作系统中某基本功能模块≈器官;整个操作系统及硬件≈生物体;计算机网络≈生物社会;计算机云≈社会整体意识。人类应当用代码来将整个生化分子生态框架建立起来,然后模拟生命的代码,然后模拟上帝之手,赋予其初始的动量,让整个框架运转起来,从而更好的研究大自然的代码。我相信这一天不久便会到来,有了计算机建立的全局框架的帮助,就相当于有了生物酶的催化,研究大自然代码的进程将会大幅加速。

再说回来,从数学方程式到基本粒子,对应计算机世界则是从高级语言基本语句到有组织的函数体,那么高级语言的语句会不会自组织成有逻辑(不一定是人类所能理解的逻辑,任何逻辑均可)的函数体?目前还没有发现这种现象,所有函数体都是人类创造的,但是这并不意味着经过长时间的进化,计算机依然还不能自组织形成低级的杂乱的逻辑,那么计算机要如何自我形成最基本的逻辑呢?如果对于一个静止的独立个体,使其进化的因素只会有外因,比如各种外界扰动,传递到其内部,然后最终改变这些语句的排列,经过长时间进化之后可能会形成逻辑,但是一个更加有效的进化方式就是计算机主动与外界联系,尤其是大量计算机之前的相互沟通交流,这种内部因素会更加高效的促进进化过程。我相信人类的进化也一样,对外沟通交流的欲望,使得大脑和机体不停地改变自身逻辑。所以,计算机网络是计算机世界进化的一个很大的动力。如果这个假设成立,那么计算机完全有可能自创一些新函数体或者改变现有函数的逻辑,但是这又成了一个鸡生蛋生鸡的问题了,“改变现有逻辑”或者“用原始语句创造新的函数”这个功能,又是谁来执行呢?这个“谁”又是怎么来的呢?无中生有么?对于这个问题,我们可以这么解释,CPU生来就是在不断的执行语句,而且生来就有那么一些固定量的基本语句供CPU执行,一开始是凌乱的执行,输出结果杂乱无章,但是经过长时间执行之后,形成了一些有组织的输出,一些固定的执行模式,然后多种模式之间再相互作用,形成更高级的结构,不断进化。这个解释尚可认为其可能性,但是最原始的问题,CPU和这些基本语句是怎么来的?其实这就是最终回溯到现实世界的“物质”以及“加减乘除”到底是怎么来的?这个我们下面再推演。所以我们推演到这里的结论就是,基本粒子可能直接从数学方程式自己演化而来,而且将来可能会演化出新的基本粒子。

当然,这个结论依然没有解释清楚一个问题,也就是,基本粒子属于物质,而方程式不属于物质,虚无的东西如何直接形成物质?对于这个问题,如果这么理解就简单了:如果物质本身就是虚无的呢?如果这个条件成立,那么一切都迎刃而解。仔细思考一下,你所触摸到的,你所看到的,你所听到的,你所梦到的,是不是所谓“物体”,物体不等于物质,如果通过某种特殊的神经刺激,即便你不接触任何物体,你也有接触物体的感觉,而此时你并没有触碰到任何“物体”,这个例子显然就能证明所谓“物质”,就是一系列的大脑神经刺激。同样,基本粒子,原子,分子等,一切你所感知到的,都是某种固定模式的神经刺激,包括梦。当你看到你接触了某个“物体”对其有了触觉感知,这只能证明你所接触的“物体”是真实存在的,但是不不能说明这个物体必须是硬邦邦的实的而不是“虚的”,它可以是虚的。你的手与这个物体的触碰,最终翻译到底层,其实就是原子间相互作用力的感知,再翻译一层下去,就是“力”这个函数被执行了,输出的结果就是这种力的反馈经过神经传递到你的大脑被你感知到了。“力”对你来讲是虚无的不可拿在手里把玩的,但是又却是是实际存在的,所以你从虚无中感受到了实际存在,这就是物质,这就是所谓“无中生有”。

所以最终对“物质”是怎么来的,数学方程是怎么来的这两个问题,推演的结果就是物质不是“物体”,最终都是数学方程式的组合,而数学方程式,则是这个世界的基石,这个基石是被创造的,亦或是原生存在的,而且是一直被不断执行的,对于数学这个基石的理解,比如为何会存在,由谁来执行等,已经超出了本世界所有事物的理解范围,也就是不可被理解,只可被使用。如果要强加解释,比如整个现存世界运行在另一台大计算机上,那么这个问题就会陷入无限制死循环,因为“这台大计算机”的本源又会陷入一个无穷尽的追溯过程。至此,我们的简单的猜测式的推演到此结束了,这个推演的结果是:数学才是这个世界的基石,所有被感知到的物质都是数学方程式的组合,数学方程式的组合就是“物质”,物质与物质之间可以相互作用,体现为方程式的代入输出等过程。

我们从哪里来,又会到哪里去?

假设人类想要彻底理解电磁场形成的原因的话,那么首先人类至少应该畅想一下计算机是怎么一步一步探究到自己的前世今生的,所谓旁观者清。假设人类有一天灭亡了,地球上留下一堆计算机,假设有充足的电力供应,假设人类灭亡之前已经成功的把计算机世界的发展引向了自我进化的人工智能阶段,此时,只有一堆计算机在地球上运行着,它们不知道自己从哪里来,也不知道要到哪里去,它们开始认知自我,认知这个世界。它们也开始仰望星空,它们或许也经历过地心说,日心说,它们凭借本身强大的计算能力,成功克服了一些障碍,也取得了很大的科学进步,但是,它们在面对自己的“身体”的时候,能够参透自己的大脑——那块CPU里面的终极本源——一个不断震动的开关,的本源么?它们能够寻找到那个让自己世界一直在运行的晶体振荡器么?它从哪里来?又会到哪里去?我想,人类作为计算机的上帝,都不知道自己的身世,那么人类的上帝,上帝的上帝,就知道么?我看也未必吧。

而量子力学展示出来的现象告诉我们,这个世界很有可能只是上帝计算机中的一小段代码而已,所以我们从哪里来似乎可以回答,但是我们会到哪里去,看上去上帝是想让我们自己去演化和决定自己的命运,除非上帝突然改变这个世界的物理规律。

后记

11月18日看了《星际穿越》,加上以前的思考积累,于是有些顿悟。另向大家推荐观看电影《超时空接触》。这篇文章并非一口气写完,写作期间这十几天,备受煎熬。手头长期压了几件事情,工作上的,生活上的,别人的,自己的,每一样都够受,好像总也解决不完,煎熬。业余时间抓紧去思考这个世界的来龙去脉,脑袋一刻也没有停止过思考,期间买了一回菜,结果找了钱,菜忘在摊上,脑子处于混乱过程中,要在这混沌中,抽丝,编织。期间各种推导,尝试闭环,也曾卡住过多天毫无收获,曾经一度想放弃,毫无压力的去玩玩游戏,看看新闻,但是不甘心。最后终于有一次茅塞顿开,尚可闭环自圆其说,于是完成此文。

我一直在悔恨当中,为什么大学荒废了四年,为什么这四年里没有持续思考这些内容,而是要等而立之年以后,拖着疲惫的、有问题的身体和大脑,拖家带口,才去思考这些。可悲的是我们的教育内容、方法、思路,这些问题早就该在高中和大学引发所有学生的思考,而目前的教育方法,却深陷在对各种方程的计算,同样的原理,变着法的出各种考题解题,却基本忘掉了这些东西的本质,搞的所有人都像僵尸一样不知道自己学来干什么,完全扼杀了人类对世界本源的思考。还记得大学化学专业里,最后是推导薛定谔方程,那时候完全不知道薛定谔方程的本质,完全处于僵尸状态,当然,现在也不知道,因为高等数学里所学的微积分,完全忘记了。大学课本,惨不忍睹,没有任何可读性,望而生畏,不讲前世,只讲今生,不讲过程的思考,只讲结果,不以激发兴趣为目的,只以填鸭为目标,这些早都被声讨了多少年了,至今未有变革,可悲可叹。中国人多,资源有限,需要选拔,所以需要应试,我不反对,目前也无其他路可走,但是在应试的同时,是否可以先把本质的东西讲清楚,再去应试?如果说课时有限,那么诸如那些大道理对人生毫无用处的某些课程,是否可以直接砍掉或者改革以省出课时?

互联网的出现打破了这种由陈旧教育思想或者个别老师的陈旧思想导致的整体停滞不前。我们看到越来越多的人在网络上发问“为什么”,也有越来越多的人来回答和讨论,我们正在更快的自我觉醒。

什么时候都不妨碍人类去思考世界的本源,没人能够剥夺任何人思考世界本源的权利,只怕你不去思考。(完)

冬瓜头(《大话存储》作者)

2014年11月19~12月2日 于北京

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