从量子角度观看《瞬息全宇宙》

从量子角度观看《瞬息全宇宙》
2023年05月18日 13:45 爱读书的励志哥

3月13日,第95届奥斯卡金像奖获奖名单揭晓,由杨紫琼主演的电影《瞬息全宇宙》包揽了最佳影片、最佳原创剧本、最佳导演、最佳女主角、最佳男配角等7项大奖,大放异彩。这部电影给了一个时下流行的科幻设定:多重宇宙。影片中的主角们可以通过各种方式触发进入到无数个平行宇宙中,并且会相互影响,能力交织叠加。

《瞬息全宇宙》中杨紫琼饰演的伊芙琳不停穿梭在多重宇宙中的镜头切换

虽说是个科幻设定,从硬核的角度来说,“多重宇宙”说不定真的存在。2020年,英国物理学家罗杰·彭罗斯,因其“发现黑洞的形成是广义相对论的普遍预言”(for the discovery that black hole formation is a robust prediction of the general theory of relativity)而被授予了诺贝尔物理学奖。他曾在自己的著作《皇帝新脑》中提出了一个极具原创性的惊人设想:物理学、数学、生物学、脑科学甚至哲学,这些看起来截然不同的学科有可能被整合并纳入一套新的基本过程理论,尽管目前这套理论还未被定义。而之后在《心灵的影子》这本书中,彭罗斯谈论了自己对人工智能(AI)的看法,并试图用量子力学来讲述人类大脑产生意识的机制,这一机制可以说是现有物理学尚未触及的部分。

2020年诺贝尔物理学奖海报

而在他的新书《宇宙、量子和人类心灵》中,他总结、更新了自己在《皇帝心脑》《心灵的影子》中提到的几个复杂领域的新思考,这些内容涵盖了书名中的三个关键词。他认为物理学的这些领域仍有重要的问题亟待解决,并对此进行了精辟的总结。在这个过程中,他引入了颠覆性的新概念,他相信这能帮助我们理解大脑的工作机制和人类心灵的本质。随后,这些理念受到了三位背景迥异的杰出专家的挑战——他们分别是科学哲学家艾伯纳·西蒙尼南希·卡特莱特理论物理学家暨宇宙学家史蒂芬·霍金。最后,罗杰·彭罗斯回应了他们富有启发性的批评。

《宇宙、量子和人类心灵》东方出版中心2023年3月

第一章《时空和宇宙》中写道,爱因斯坦花费自己生命中超过八年的事件来提炼广义相对论,发现了我们在自然界里找到的最基本的东西:空间和时间的性质。在这个背景下,我们已经可以理解宇宙从它诞生后的约千分之一秒直到现在的物理学特性。这都建立在宇宙有一个初始的奇点状态这一基础上,也就是我们所熟知的“大爆炸”(Big Bang),这标志着宇宙的诞生。

viaquantumgrid.com

但那千分之一秒之前呢?当宇宙的年龄显著小于千分之一秒时,所有经过验证的物理学都会失效。宇宙的密度无限大,温度无限高,等等等等——这套理论里有的东西错得离谱。虽然我们通过卫星观察测到的宇宙微波背景辐射证明了我们的宇宙的确经历过一个灼热致密的阶段,但对于宇宙必然具备的初始条件,我们依然只能猜测。因此彭罗斯相信我们需要有一套能够解释大爆炸本质的理论,这是物理学缺失的一部分,这一部分必须综合宏观和微观物理学,囊括量子力学和经典力学。尽管多年来理论物理学家们一直在试图解决这个问题,但目前人类还没有掌握这套理论。第二章《量子力学之谜》中,他对这个问题进行了进一步探讨。

科学家基于宇宙膨胀理论将多重宇宙比喻成一个个泡泡。

量子力学理论存在着许多反直觉的东西,比如最著名的“双缝干射实验”和“薛定谔的猫”。当光子处于“反射”和“穿透”的叠加状态,探测器处于开和关的叠加状态,猫也处于既死又活的叠加状态。但这时有一个人走过来看了看这只猫,他看到、感知到的猫一定非死即活。这时,多重宇宙的概念就诞生了:感知猫的这个人有多个不同的副本,但他们生活在“不同的宇宙”里。你也许会把自己想象成这些副本中的一个,但生活在“平行宇宙”中另一个的你会看到其他可能性。

《瞬息全宇宙》剧照

不过彭罗斯认为“多重宇宙”的描述还是有缺陷,这种解释并没有真正解决问题。比如说,意识为什么不允许我们在宏观层面上感知叠加态呢?对我们来说,感知到底意味着什么,意识的存在是否也可能像双缝干涉中的电子一样,存在于某种“量子叠加”状态中,只有在有特定选择时,才会变得有意识呢?第三章《物理和心灵》中,罗杰·彭罗斯试图寻找数学、物理学和人类心灵的共同特征。他认为我们应该从科学解释的角度思考人的“意识”(human consciousness)问题。他的观点是:在微观物理学和宏观物理学的边界上,的确存在一些有待我们去发现的、关于这个宇宙基本的物理学新知,这块缺失的物理学必然迥异于我们今天熟知的物理学,它包含了一些不管多强大的计算机都无法正确模拟的行为。

人们对于未来人工智能的想象已经在影视剧中得到了极大施展。

也就是说,这意味着所有思考和有意识的行为都是通过“非计算”的方式实现的。这是一条富有成效的线索,因为直觉告诉我们,人类各种有意识的知觉也是“非计算”的。我们的脑子无法通过计算系统来建模——所以强人工智能只能停留在科幻的层面上。关于这个方面话题,也许我们可以从今年年初的大热电影《流浪地球2》中获得一些思考。

《瞬息全宇宙》剧照。在没有碳基生物的石头宇宙,伊芙琳和女儿以石头的身份在其中进行PPT式的对话。

目光回到《瞬息全宇宙》。对于电影而言,“多重宇宙”理论只不过是叙述故事的合理化工具,电影本身所带来的感受和思考才是更有实际价值的东西。而且不管在哪个宇宙,自我与他人之间的联系都是无可避免的,伊芙琳和她的女儿就算变成非碳基生物、变成石头都有产生对话……此时此刻,向内探索的“意识”似乎比向外探索的“宇宙”更为玄妙。另一个宇宙的世界会更美好吗?另一个宇宙的自己会更幸福吗?购买戳:

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