宇宙是什么构成的?科学家来说说数学
纽约布鲁克林:科学家们长期以来都用数学来描述宇宙的物理性质。但是,如果宇宙本身是数学呢?宇宙学家马克斯Tegmark如此认为。
Tegmark认为,宇宙中的一切(包括人类)都是数学结构的一部分。他说:万物都是由粒子所形成,而这些粒子具有诸如电荷和自旋等特性,但这些特性都是纯数学的。空间本身就有一些像是尺寸等的特性,但它最终仍是数学的结构。
Tegmark在1月15日在这间Bell大厦的一场演说中表示“如果你接受这个想法,认为不论是太空本身或者所有在太空中的东西,除了数学性质以外,都没有其它性质可言”,这时一切都是数学这个想法,“开始听起来有点没那么疯狂”。这演讲是根据他的著作“我们数学的宇宙:我对终极真实本质的探索(OurMathematicalUniverse:MyQuestfortheUltimateNatureofReality)”。
Tegmark说“如果我的想法是错误的,那物理学也完蛋了”。他补充说,但是如果宇宙中真的是数学“原则上我们没有什么不能理解的。”
自然界充满了数学
这个想法是经观察结果而来,认为自然界充满了各种模式,如费布那西数列(Fibonaccisequence),一个数字序列其中每个数是前两个数字的总和。洋蓟(artichoke)的开花就是按照这样的序列,例如每个花瓣和下一个花瓣间的距离符合该序列中的数目之比例。
非生物界同样以数学的方式来呈现。如果你抛一个棒球到空中去,它大致上遵循抛物线轨迹。行星和其他天体物按照椭圆轨道运行。
Tegmark,他很喜爱数学而将著名方程的图案照片表框放在他的客厅里,说“自然界中有个优雅简约且美丽图案可由数学模式和图形来揭露,而我们的智慧已经能够找到解答”。
宇宙的数学本质说的其中一个结论是,理论上科学家在物理学上可以预测每一个观察或测量。Tegmark指出,数学预测了海王星,无线电波和希格斯玻色子的存在,经由解释其他粒子如何获得它们的质量。
有些人认为数学只不过是科学家用来解释自然世界的工具。但Tegmark主张在自然界中发现的数学结构,显示数学存在于现实中,而不仅存在人的大脑内。
谈到人的大脑,我们可以用数学来解释大脑吗?
意识的数学
有些人认为人类的大脑是宇宙最复杂的结构。确实,大脑使得人类在理解我们世界方面能有突飞猛进的发展。
Tegmark说,有一天,科学家们可能可以用数学来解释意识。
Tegmark说“意识可能是当大脑透过一些非常复杂的方式来处理讯息时,其感受到讯息的方式”。他指出,在许多物理学的重大突破,都涉及综合以往被认为是独立的两件事情:能量和物质,空间和时间,电与磁。他说,他说他怀疑这个有自我意识感觉的大脑,最终会与由活动粒子组合成的身体合而为一。
但如果大脑只是数学,那这是否意味着自由意志是不存在的,因为粒子的运动可以用公式来计算吗?他说不一定。
其中一的个想法是,如果电脑企图去模拟一个人将要做什么,这些计算所耗费的时间至少是与做这些动作相同的。因此,有人提议将自由意志定义为是一种在事件发生前,无法预测一个人会做的事情。
但是,这并不意味着人类是无能为力的。Tegmark以号召行动来结束他的演说:“人类不仅有了解我们世界的能力,且还可以雕塑它并让它更好。”
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