# 宇宙是不可知的

> 吾生也有涯，而知也无涯。以有涯随无涯，殆已！ — 庄子《养生主》

开宗明义，我的观点是：宇宙的本质是不可知的。

我们先放下宇宙，谈一谈人们是如何确立一个观点的。

概率论中有个[**贝叶斯定理**](https://zh.wikipedia.org/zh-cn/%E8%B4%9D%E5%8F%B6%E6%96%AF%E5%AE%9A%E7%90%86)，它说对于某个观点，我们可以先设定一个**主观置信度**，然后根据不断发现的新事实，调整这个主观置信度，进而逐渐接近真相。

我们以圣经中彼得做例子来说明这个道理。

假设你是两千多年前地中海边加利利的一个普通渔夫。某天你遇到了来自拿撒勒的人耶稣，他说自己是上帝之子，要传天父的道。你起初内心是抗拒的。不过几天后，你亲眼看到他治好了几个麻风病人，于是你将信将疑地跟随着耶稣。又过了几天，耶稣陆续治好了许多热病患者、瘸子瞎子以及血漏的妇女，甚至让一名寡妇早逝的儿子复活。看来他确实有如此大能，并用来行善事，你对耶稣越来越信服了。不久，当耶稣在旷野中用五鱼二饼喂饱了几千人，并在海面上行走之时，你已经确信此人就是上帝之子。

某日你和耶稣共进晚餐，他预言了自己的被害以及你在鸡啼以前会三次动摇对他的信心。你当时是不相信的。当晚，由于犹大的出卖，耶稣果然被抓捕，而你真的三次不敢面对罗马士兵承认你是耶稣的门徒。不久后，耶稣被钉死在城外的山上，你痛苦欲绝，但隐约又有一丝怀疑，上帝之子就这样死了吗？再过了三天，耶稣复活了，他向自己的母亲和信徒展现真容，他的墓中空空如也。此时的你真诚地悔恨自己曾对耶稣的片刻动摇，你笃信耶稣就是上帝之子，用他肉身的死救赎世人的罪恶，确凿无疑。

你的心路历程，就是贝叶斯定理中描述的人根据事实来调整主观置信度的过程。

在人类的童年，我们以为对世界很了解，比如上帝在六天时间里创造的宇宙，每一个生命都有神灵庇护，绝对时空中的经典力学完全安排好了一切事物的运动。这些想法的存在本身并没毛病，因为解释未知是我们的天性，这就是我们初始的主观置信度。

任何观点都需要得到验证，都可能被新发现打脸。

现代科学界的一些新发现不断修正我们早先的主观置信度，大大地将宇宙推向不可知的方向。

### 宇宙起源于未知

根据目前被广泛接受的科学理论，宇宙源于138亿年前的大爆炸。大爆炸发生在一个叫做 **奇点** 的地方，奇点是物质、时间和空间都卷曲成一个没有大小的点，无限大的能量集中在无限小的空间里，奇点之外什么都没有，奇点之内已知的物理规律都不适用。

我们所处的宇宙存在一个**微调问题**：要使宇宙发展成今天的模样，其大爆炸时的初始条件必须取极为精确的一组数值，似乎这些数值是经微调而得的。

为了解释现今宇宙独特的均匀性和平坦性，后来科学家们又发展出暴涨理论来补充大爆炸理论。暴涨理论的多项预测被观察证实，但是造成暴涨的物理学机制还没有被发现。

但是暴涨理论并没有完全解决前述的微调问题，而且它要求的再加热过程会带来熵值的提升，违背了热力学定理，暴涨理论的发明人甚至把暴涨宇宙成为 “终极免费午餐”。

此外各种各样关于宇宙起源的猜想还很多，比如平行宇宙，人择宇宙，气泡宇宙等等，这些理论大多只能称为猜想。科学家们也许走在方向正确的道路上，但是目前还有很多问题没有解决。

因此，我们的主观置信度开始向未知方向发生了偏移。

### 基本粒子的量子本质

当思考宇宙时，我们可能会想到非常大的恒星、星系或星系团、或者非常小的分子原子细胞，以及介于两者之间的任何事物，宇宙包含了这一切。

宇宙的不可思议在于它都是由相同的东西组成的，也就是基本粒子。量子力学的特点是以概率的视角来观察基本粒子，这种概率的观点极其深刻。

你可能听说过海森堡的 [**不确定性原理**](https://zh.m.wikipedia.org/zh-hans/%E4%B8%8D%E7%A1%AE%E5%AE%9A%E6%80%A7%E5%8E%9F%E7%90%86)，以笑话的形式表达是这样的：

> 某日海森堡正在开车，突然看到一辆警车闪烁着灯光。  
> 他停下来，警官走到他身边。  
> 警官：“你知道你走得有多快吗？” 海森堡：“不，但我确切地知道我在哪里！”

这是因为任何粒子的位置与动量之间存在一种内在不确定性。我们越了解粒子的位置，则该粒子的动量就越不确定！

物理学家布莱恩格林打了个比方，一只飞蛾在大衣柜里安然无恙地飞来飞去，但当它被放在玻璃瓶里时，就会疯狂地来回扑腾，上下翻飞。

物理学中存在 [**共轭量物理量**](https://zh.alegsaonline.com/art/43301)，位置与动量就是一对。一对共轭物理量不可能同时都具有确定的数值，当其中一个愈确定时，另一个必然愈混沌。这样看来，粒子的未被观察之前的信息是无从知晓的。

另一个更冷一点的笑话是：

> 某日海森堡发现自己正在与妻子进行夫妻治疗。  
> 治疗师问他问题出在哪里，但他不好意思回答。  
> 治疗师问：“夫人，家里发生了什么事？”  
> 海森堡夫人叹气道：“只要他有时间，他就没有精力。只要他有精力，他就没有时间！”

这是因为粒子的能量和时间同样也是一对共轭物理量。时间越确定则能量越不确定。

这种不确定性并不是因为观察者的缘故，而是粒子本身的波动本质决定的。

[**贝尔不等式**](https://zh.wikipedia.org/zh-my/%E8%B4%9D%E5%B0%94%E5%AE%9A%E7%90%86) 表明基本粒子之间存在跨越空间的超距相互作用，这种联系能以超光速行进。在2015年科学家已经证明，符合贝尔不等式的量子理论能够更成功地解释量子纠缠现象。

除了单个的基本粒子的信息难以获知，我们还需要考虑由巨量粒子构成的系统的综合信息含量。为了简洁，后面我们直接使用 **系统** 这个词指代包含有巨量粒子的事物。

关于系统的状态，量子力学认为：

* 系统的当前状态是一个系统所有可能状态的路径积分，这个值接近正无穷大；
    
* 系统的不同状态的概率之间存在干涉，也即系统的状态之间会互相干扰；
    

如此说来，一个系统的状态在未观测之前，基本是不可知的。

而且，观察者本身也会对观察结果产生影响。此影响不是因为测量误差，而是必然性的一部分。当我们去观察一个基本粒子时，我们也就通过观察这个行为和它产生了关联，以概率论的语言来讲就是两个事件产生了联系，这样二者成为一个系统。系统的不同部分之间的概率存在干涉，这也是不确定性原理的一个解释。

然后谈谈另一个物理定理，[**最小作用量定理**](https://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%9C%80%E5%B0%8F%E4%BD%9C%E7%94%A8%E9%87%8F%E5%8E%9F%E7%90%86)。它的意思是说，宇宙间的基本物理运动，都是以最小的能耗为前提。

光为什么走直线，即使在通过不同介质时，甚至在弯曲的时空中，光走过的距离在时空中也是最短的。

我们从手中放下一块石头，在重力作用下它会径直下落，为什么中间不饶个弯呢？

宇宙中的每个基本粒子以及它们的相互作用，都已经以最为精简的方式发生，并包含必要的全部信息，不多也不少。想象一下如果不这样，宇宙会是什么样子。

如果把宇宙比作一台计算机，每个基本粒子就是它的计算单元，这台计算机已经最为高效。不可能有另一台计算机，用的计算单元比它少而可以得到完全一样的计算结果。假设有一位全能的上帝想写一本宇宙之书表达宇宙的全部信息，则根据此观点，这本书的质量不会小于目前宇宙的总质量。

所以，我们永远不可能造出一台计算机，能够模拟出宇宙的全部状态。

如此看来，我们就能确信，宇宙的全部信息是不可知的。我们只能对宇宙进行 [**采样**](https://zh.wikipedia.org/wiki/%E9%87%87%E6%A0%B7%E5%AE%9A%E7%90%86)，这种采样是有侧重的，有精度限定的，得到的是部分信息。如果我们认为这就代表了宇宙的全部，那是狂妄无知。

而且，根本上而言，这种采样是有精度局限的，目前物理学上的采样极限就是 [**普朗克常数**](https://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%99%AE%E6%9C%97%E5%85%8B%E5%B8%B8%E6%95%B0) 的大小。如果超过这个限度，物理学就会陷入黑洞这个大坑之中去。

不仅如此，[宇宙还是极大偶然的](https://dq.hashnode.dev/universerandom)，这就更加提升了宇宙的不可知性。

所以，**对于宇宙的认识，我们只能得到现象，得不到真相。**

### 洞穴寓言

不可知与偶然性不仅是世界的本来面目，还影响着我们的认知。

我们所处的宇宙，理论上是一个只存在于理念中的具备完美对称性的理想模型的偶然破缺之后的产物。我们可以用模型的**投影**来帮助自己理解这个概念。

投影，如同晴日里阳光将树木的阴影投射在地面上一样，意味着某些信息的偏移或者丢失，还意味着信息维度的降低。在此次投影中，必然有某些规范对称性被打破了，出现了破缺。

比如，树木可以在所有方向上随风摇曳，而它的投影只能在平面上晃动。树叶有各种颜色，这些颜色在它的阴影中都看不到。

这个破缺的宇宙因而带有物理规律的偏向性，出现了诸如在电荷共轭、弱相互作用中的宇称不守恒。

我们不知道这种规范对称性有多少个，它们是否像洋葱一般一层套一层。我们也不知道破缺是不是必然发生，是否存在一个完美对称的，没有任何破缺的宇宙。

这类问题永远没有答案。但是，我们至少可以将本宇宙视作一个完美宇宙的一个投影，而那个完美宇宙，那个包罗万象的具备无穷尽可能性的种子宇宙，由于其完美的对称性，也许只能是空无一物的虚空。

这倒让我想起古希腊哲学家柏拉图的一个经典比喻。

柏拉图在其《理想国》中借老师苏格拉底的口吻说：

> 一群囚犯住在一个山洞里。他们身后燃烧着明亮的火焰，似乎阻止了他们逃跑。一群他们看不到的人将皮影投射到他们面前的墙上。对于从小就生活在那里的洞穴里的囚犯来说，墙壁上闪动的黑影这就是他们认为的全部世界，他们会传颂自己的故事，解释为什么有这些影子。
> 
> 然而，一名囚犯设法逃脱并爬出了洞穴，进入了外面的世界。
> 
> 爬出洞穴的那一刻，他感到震惊。他在强烈阳光下睁不开眼，但最终他适应了，看到了世界的本来面目：一个具有光明、颜色、形状的新现实。
> 
> 此后，这个人就不再想回到洞穴了。他的眼睛适应了光，在洞穴黑暗中将无法看到东西。

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这个比喻告诉我们，**现实不过是一种建构。**

我们的认知，不过是被我们眼前的偶然图景所决定的。

在电影[《楚门的世界》](https://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%A5%9A%E9%96%80%E7%9A%84%E4%B8%96%E7%95%8C)中，楚门认为他的生活一切正常。然而，他其实生活在某个真人秀节目里，他周围的人都是演员，他才是唯一不知情的人。最终，由于某些巧合，幻象破裂了，楚门意识到他身处被有意编织的虚假世界中。

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电影[《黑客帝国》](https://zh.wikipedia.org/wiki/%E9%BB%91%E5%AE%A2%E5%B8%9D%E5%9B%BD)提出了类似的命题：我们生活的世界只是一个模拟程序。主角尼奥有一个选择：服用蓝色药丸，忘记他对自己所生活的世界的所有怀疑，或者服用红色药丸，揭开真相。

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**真理往往刺痛而晃眼**，比如囚犯刚刚爬出洞穴时，尼奥刚刚从培养仓中睁眼的那一刻，楚门在小镇的尽头发现那些画着云彩的隔板时。当我们理解所在世界的本质上的不可知时，也是如此。

人类一辈子离不开宇宙中很小的一个地方。我们活着的时间，我们可用的资源，我们头脑的能力，我们这局促的一生，都是极其有限的。稍微理智一点，我们也不会自大到认为可以获得宇宙的全部真相。

但是，这并不是说我们无能为力，一切都是未知，什么也不用做，躺平得了。

**我们只能接受与容忍自己的片面性与局限性，以尽量高效的方式，对这个世界进行采样。我们不停地构建模型，但是始终明白，任何模型只是一种阐释，一种视角，一种立场。**

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