## 意识红色胶囊10：物理定律也是幻象

这一讲我们把沃尔夫勒姆提出来的意识观、以及背后更惊人的世界观讲清楚。我再强调一下，我们这是一个实验性的小专题，沃尔夫勒姆这套理论才出来两三年，并没有被广泛接受，他不一定是对的。

但如果你能理解这些，你会感到震撼，你的心胸会变得无比开阔……以前的我肯定是做梦都想不到我会写出这样一篇文章。

尼尔·泰森有句名言 [1] 叫「这个宇宙没有义务让你理解。」现实是我们能对宇宙的定律有所理解，本身就是一个不寻常、不必然发生的事情 —— 而我有义务让你理解，我们的所谓“理解”，是一种幻象。

沃尔夫勒姆认为，宇宙时空中无时无刻不在发生着不可约化的计算，而我们人类的计算能力非常有限，所以我们不可能跟踪世界*实际*发生了什么。但幸运的是，我们可以用一些计算可约的、模型简化的、可以理解的「叙事」去描写世界发生了什么 —— 但我们的叙事必然是主观和不准确的，那只是幻象。

真实世界中的很多事情是我们看不见的 —— 就好像「看不见的大猩猩」那个实验一样。我们看到的 —— 或者说我们幻想出来的 —— 都是一些有人类特色的行为。

其中包括，物理定律。

现代物理学有三大基石 ——

* 广义相对论，规定了引力和时空是怎么回事，决定了宇宙在大尺度上的行为；

* 量子力学，规定了一切基本粒子的行为，决定了日常生活中的万事万物，像电磁学、光学、化学等等都可以从量子力学中推导出来；

* 统计力学，规定了一大堆粒子的集体行为，包括熵增定律等等。

这三大基石代表了我们对世界最基本的感知……而在我看来，沃尔夫勒姆此生迄今为止最惊人的发现，就是这三大基石都是人类的幻象。

物理定律并不代表宇宙中*真实*发生了什么，而是代表我们*感知到*发生了什么。

这可能让你想到康德说的「人为自然立法」。而沃尔夫勒姆则使用数学推导的方式说明了这是怎么回事儿。

物理定律之所以是这个样子，是真实世界的计算不可约性和人的「计算受限性（computational boundedness）」相互作用产生的结果。

要理解这个思想相当难，说实话我并没有掌握其中的技术细节……我只能大概说说基本思想。

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我们从最简单的统计力学开始说。统计力学最著名的结论是「热力学第二定律」，它规定了能量一定是从温度高的地方向温度低的地方流动，决定了世界上没有永动机这种东西，它也叫「熵增定律」，要求封闭系统只会从秩序走向混乱。

熵增现象最有意思的一个特点是它有个时间箭头：生活中，我们看到的从来都是一个鸡蛋掉在地上打碎了 —— 而从来没见过地上的碎鸡蛋自动组合成一只好鸡蛋，飞回到你手里。可是你再看看描写微观世界的物理定律，所有的方程都是时间可逆的，鸡蛋上任何一个分子都是正着走反着走都可以……那一个微观可逆的世界，怎么就出现了宏观不可逆的规律了呢？

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教科书上对此都是一笔带过，但严格说来，物理学家对此并没有达成共识。

之前我最信服的一个解释，可能是出自李政道先生 [2]。想象有一千个学生聚集在北京火车站。他们得到的指令是从这里出发，可以坐任何方向的火车，在任何一站下车，然后再买票再去任何一个地方，往前、往后、往回走都随便。显然，这些学生每一步的运动都是可逆的。

但是你宏观地看，学生们很快就扩散到了全国各地。就好像一勺盐放入锅中立即散开，鸡蛋打在地上再也不能聚集在一起……典型的熵增。并没有什么力量规定他们必须散开，这纯粹是个统计现象。

其实存在一个极为微小的概率，这些学生就这样走啊走，有朝一日又同时回到了北京……只是那个概率实在太低了，我们看不到而已。这就是我以前对熵增的理解。

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但是沃尔夫勒姆在他的《一个新种科学》这本书中 [3] 提出了一个全新的解释：根本就没有熵增。

你说熵增，是因为你觉得学生们离开北京火车站之后队形就变得「混乱」了。但沃尔夫勒姆会说，你之所以觉得混乱，只不过是因为你的*计算能力*跟踪不了这么多学生。

实际上他们每个人还是有一个特定的位置和特定的运动方向，跟当初聚集在北京站那个时刻并没有本质区别。如果你有足够的计算能力，所有队形都是平等的！

再比如我们考虑装在瓶子里的一块冰 [4] ——

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作为一块冰的时候，所有水分子聚集在一个角落，排列整齐，你会说，啊这很有秩序。当冰化成水、水变成水蒸气的时候，每个分子的活动范围都扩大了，你会说，啊，混乱增加了，分子的排列方式现在大大增加了！这就是熵增。

沃尔夫勒姆会说，你所谓的“活动范围扩大”，只不过是因为你无法再追踪每个分子去了哪里，你只能说“它们作为水可以在瓶子底部的任何位置”、“它们作为空气可以在瓶子空间中的任何位置” —— 而你所谓的“任何”，其实一点都不任何，只不过是你算不过来而已！

如果你能跟踪所有的分子，那些分子任何时候所处的位置都根本不是任意的，它们的队形从未混乱。

熵增，是你因为算不过来而产生的幻觉。

那你可能会说，可我明明看到的都是鸡蛋掉地上摔碎，而没见过碎鸡蛋自动回归完整啊？沃尔夫勒姆会说这是因为你的思维是简单的，所以你只能搭建初始看起来是简单的实验，你只能从完整鸡蛋出发 —— 如果你的计算能力不受限，以至于能合理布置地上每一个鸡蛋分子的位置和能量，你就可以看见鸡蛋自动回归完整并且跳回到手里来……

其实对算力不受限的观察者来说，碎鸡蛋跟完整鸡蛋没有区别。

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接下来我们再看沃尔夫勒姆如何解释广义相对论。这个非常技术化，你随便听听就好。

首先，所谓「空间」，只不过是你的幻觉。你之所以想象空间是一个连贯的、平滑的大舞台，那是因为你的算力受限。真实的世界完全可以是一个离散的「点阵」，每个点可以是个粒子或者别的什么东西 [5] ——

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图中每个黄色小方块代表点阵中的一个点，实线代表“空间”，虚线代表“时间”。

再者，沃尔夫勒姆对这个点阵有且只有一个要求：其中每个点的状态不能是随意的，必须是根据点阵当前的局面算出来的。至于说用什么规则算，那无所谓 —— 什么规则都可以，像元胞自动机那样的规则也可以 —— 只要有规则就行。

这个小小的要求，就决定了我们这个宇宙里发生的事情，具有「因果不变性」。

其实因果不变性并没有任何神奇之处，这就如同你计算一个数列一样：数列后面的一项一定是由前面几项决定的，它有一个内在的顺序，一定是现在影响未来而不能是未来影响现在 —— 但是你具体使用什么计算方法都没关系。

如果你把点阵想象成这么一个计算系统，而计算是一步一步进行的，那么就必然会产生一个「时间」感。时间，说白了，就是点阵更新的顺序。

而因果不变性恰恰是我们上一讲说的，允许人产生意识的前提条件。这就引出了相对论。

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根据因果不变性，一个观察者观察到的物理事实，应该跟他所在的坐标系没关系 —— 这正是「相对性原理」[6]。

我们再做一个假设：点阵中的信息传递速度 —— 也就是各个点之间的因果关系传递的速度 —— 是有极限的，我们把这个极限速度叫做「光速」。

既然有光速，你作为观察者接收信息的能力就是有限的，而你的计算受限性又决定了你不能精确感知点阵中每一点的变化。这就意味着如果你要快速扫描一段点阵，你的信息取样速度要增加的话，对你来说，各个点的状态更新就会变慢……

这就是「运动物体的时间变慢」，也就是狭义相对论。

再进一步，沃尔夫勒姆还推出来「能量」就是因果关系边缘通过一个空间表面的通量……有了能量就可以定义「静止质量」；然后引力就是空间的弯曲……这样你就得到了广义相对论。

我们忽略所有细节，这里的逻辑是，不管你这个宇宙点阵底层的计算规则具体是什么，只要它是计算性的，它符合因果不变性，那么，对于一个计算受限的观察者来说，只要他产生了空间感和时间感，他就一定能感知到相对论。

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那量子力学又是怎么回事呢？沃尔夫勒姆的世界观里一切都是计算，所以他不允许“无缘无故”的随机性，所以他必须接受「多世界」假设 [7]。

世界在不断地分叉，而你作为观察者也在跟着不断地分叉。分叉的观察者无法理解分叉的世界，但是又必须给自己讲个故事……这个故事就是量子力学。

总而言之，相对论是对空间的平均，量子力学是对世界分叉的平均，统计力学是对一大堆粒子的平均。这些物理定律只是我们的感知，而不是客观事实。

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为了帮你理解，我再给你讲两个故事。

你看到一个苹果从树上掉下来，做加速运动，速度越来越快，直到掉到地上。你说，哈哈，万有引力！

这段叙事有啥毛病呢？速度、加速度、苹果跟地面的距离越来越近……所有这些观念，都是因为你有空间感和时间感，是因为你需要连贯的叙事。可是空间和时间本来就是你因为算力受限而给自己编织的幻象。对一个计算不受限的、比如说全知全能的“神”来说，如果他能跟踪每一个原子的运动，他根本不会有「引力」这个观念，也不会观察到广义相对论。

那你说他观察到的是什么呢？也许只是一大堆原子在做正常的复杂运动。我也说不清，因为我也是计算受限的……

所以我们还需要一个更简单的故事。我们知道朱元璋建立了大明朝之后，搞了一套顶层的制度设计。他把中国人给编成了各种「户」，当兵的叫军户，种田叫民户，搞手工业的叫匠户，制作盐的叫灶户等。他要让中国井然有序。

这套制度并没有坚持下来。到了明朝中晚期，中国社会已经非常复杂，老百姓干啥的都有，各种变通，各种官面一套私下一套。如果朱元璋穿越到那个时候，他会发现大明全「乱」了。他说，哈！这就是熵增！

但之前的秩序和后来的熵增都是朱元璋的幻觉。

朱元璋搞那个户籍制度，并不是为了老百姓方便，而是为了他自家的统治方便、为了他的认知方便 —— 他的计算能力是高度受限的。大明初期的老百姓并不认为自己的的生活井井有条，可能反而更多地是感到各种不自在；大明后期的老百姓也没有觉得生活更无序了，大家都是理性地、小心翼翼地过着日子。

你朱元璋抱怨中国越来越乱，只不过是因为你理解不了更复杂的社会形态。

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如果连物理定律都是幻象，那我们大概只能承认《金刚经》说的是对的：「凡所有相，皆是虚妄。」

正如康德说人无法真正认识「物自体」。

而我们现在知道，之所以如此，并不是因为我们的认知被某种神秘力量给封印了 —— 而只不过因为我们是计算受限的。面对这个计算不可约的世界，任何智能 —— 包括AI和佛陀 —— 都必然是计算受限的。我们看到的必然只能是虚妄。

问题在于如何跟虚妄共处。对此，我们还有些别的话可以说。

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注释

[1] 《给忙碌者的天体物理学》1：幸运是这个宇宙的通行证

[2] 多年前我在李政道的某一本忘记名字的书中看到这个解释，未必是他的原创。

[3] https://www.wolframscience.com/nks/p441--irreversibility-and-the-second-law-of-thermodynamics/

[4] 图片来自 https://openstax.org/books/chemistry-2e/pages/16-2-entropy

[5] https://writings.stephenwolfram.com/2020/04/finally-we-may-have-a-path-to-the-fundamental-theory-of-physics-and-its-beautiful/

[6] 相对论4：刺激1905

[7] 量子力学18：道门法则

### 💡 精华要点
- 1.沃尔夫勒姆此生迄今为止最惊人的发现，是现代物理学的三大基石：广义相对论、量子力学和统计力学，都是人类的幻象。物理定律并不代表宇宙中*真实*发生了什么，而是代表我们*感知到*发生了什么。
- 2.并不是因为我们的认知被某种神秘力量给封印了 —— 而只不过因为我们是计算受限的。面对这个计算不可约的世界，任何智能 —— 包括AI和佛陀 —— 都必然是计算受限的。
