《十问:霍金沉思录》2322

上个月在伦敦的时候,Airbnd到了一个投资人的家里。当时在书架上看到了这本书,翻翻很有意思,居然还有中文版。就在回国的航班上快速读完了。转眼要进入四十的不惑之年了,前阵子20年入校的聚会上这几个字也反复被提及的,但对于不惑什么我还是有疑惑的。自己的事情相对容易想清楚,但对于更为宏大的宇宙或生命,疑惑是相当多的。反过来讲,如果我们对周围的环境、宇宙、生命、能量都充满疑惑的话,又怎敢说自己能够不惑?一厢情愿自以为是的不惑反而可能是种无知或幼稚的表现了。这本书就简单提供了许多的答案。照例做些摘要。

大爆炸产生了大量的正能量,它同时也产生同样多的负能量。通过这种方式,正的和负的加起来总是为零。这是自然的另一个定律。 那么今天这些负能量在哪里呢?它在我们宇宙食谱中的第三种成分中:它在空间中。这可能听起来很奇怪,但根据引力和运动的自然定律——科学中最古老的那些定律——空间本身就是一个巨大的负能量仓库,足以确保一切加起来为零。

能量守恒,但能量从哪来?大爆炸的正负能量理解提供了至少是暂时的答案——负能量,也就是空间。难懂却也不难懂。现实的意义就是——你要追寻那么大的房子/空间/负能量做什么?哈哈。难道不应该是去追寻正能量吗?

爱因斯坦意识到某种极其非凡的东西:制造宇宙所需的两种主要成分,质量和能量,基本上是一个东西,如果你愿意的话,可以说两者是同一枚硬币的两面。他著名的等式E=mc2只是意味着质量可以被认为是一种能量,反之亦然。所以我们现在可以说,宇宙并没有三种成分,它仅有两种成分:能量和空间。那么,所有这些能量和空间又是从何而来的呢?科学家经过数十年的研究后找到了答案:空间和能量是在我们现在称为大爆炸的事件中自发产生的。

宇宙的两个基本成分:能量和空间,能量是正能量,空间是负能量。正负为零。

自然本身的定律告诉我们,宇宙不仅像质子,不需任何辅助就突然涌现,宇宙还不需要任何能量,而且大爆炸由无产生是可能的,就是无。

宇宙是无,大爆炸就是无中生有,零生一。这不是哲学,是物理,居然是如此想通。

随着时钟越来越接近黑洞,它开始变得越来越慢。时间本身开始减速。现在想象一台进入黑洞的时钟——嗯,当然假设它可以承受极端的引力——它实际上停止了。它之所以停止,不是因为它被毁坏了,而是因为在黑洞内部时间本身并不存在。而这正是宇宙开始时发生的事情。

大爆炸之前发生了什么?根据无边界设想,询问大爆炸之前发生什么毫无意义——就像问南极之南是什么一样——因为没有时间概念可供参照。时间的概念只存在于我们的宇宙中。

当我们在时间中回到宇宙大爆炸的那一刻,宇宙变得越来越小,直到它最终达到这样的程度,即整个宇宙是一个如此小的空间,它实际上是一个无限小的、无穷密集的黑洞。就像在太空中飘浮的现代黑洞一样,自然规律确定了一些非常特别的东西。它们告诉我们,在这里时间本身也必然停止。因为在大爆炸之前没有时间,所以你不可能到达大爆炸之前的时刻。我们终于找到了一个没有原因的东西,因为没有时间让一个原因存在其中。对我而言,这意味着没有造物主的可能性,因为没有时间让造物主存在其中。

宇宙没有造物主,是因为宇宙容不下造物主,除非造物主是无。

宇宙也是一样。当宇宙很大时,存在巨量掷骰子行为,结果平均到人们可以预测的程度。但是当宇宙非常小,在宇宙大爆炸附近,只有少量掷骰子行为,而不确定性原理就非常重要。因此,为了理解宇宙的起源,人们必须将不确定性原理并入爱因斯坦的广义相对论。至少在过去的30年里,这一直是理论物理学的巨大挑战。我们尚未解决它,但取得了很多进展。现在假设我们试图预测未来。因为我们只知道粒子的位置和速度的某种组合,所以我们无法对粒子的未来位置和速度做出精确的预测。我们只能为特定的位置和速度组合赋以概率。因此宇宙的特定未来有一定的可能性。但现在假设我们试图以同样的方式理解过去。”

对于预测未来可能性的终极解释了,物理上是有可能的,但可能性不大。所以不要痴迷于预测未来,可以从人性上对未来有所判断,但别太认真。教条主义害死人。

我们用了几百万年的时间,从不太先进的早期猿类进化而来。在那段时间里,我们DNA中的有用信息可能只改变了几百万比特,因此人类生物进化的速度大约是每年1比特。相比之下,每年约有50 000种以英文出版的新书,它们包含1 000亿比特数量级的信息。当然,这些信息的绝大多数都是垃圾,对任何形式的生命都没用。但是,即便如此,有用信息的增加速度仍然是数百万,如果到不了数十亿,也远高于DNA。这意味着,我们已经进入了一个新的进化阶段。起初,进化是通过自然选择进行的——来自随机突变。这个达尔文阶段持续了大约35亿年并产生了我们,即发展语言来交换信息的人。但在过去的1万年左右,我们处于所谓的外部传输阶段。在此阶段,虽然在DNA中传递到后代的内部记录的信息有些变化,但与此相比,在书籍和其他持久的存储形式中的外部记录却已经极大增加。

有些人会把“进化”这个术语仅用于内部传播的遗传物质,反对将其应用于在外部传递的信息。但我认为这种观点过于狭隘。我们不仅仅是我们自身的基因。我们可能不比我们的穴居人祖先更强大或者天性上更聪明。但是与他们的不同之处在于我们在过去1万年,特别是过去300年积累的知识。我想采取更开阔的观点,将外部传播的信息和DNA一起包括在人类的进化内是合理的。

人类社会的进化处于一个全新的时代,抛开了基因DNA层面的进化,和知识传播结合在一起的新进化,这也是飞速发展的源泉所在。这个意义上看,担心当下的进步不可持续是毫无必要的——反而,应该拥抱这个全新的、更快进化的新时代,以及其孕育的一切可能。这也是我们当下从事一级市场投资的意义之所在——不只是为了自己或LP,而是为了全人类。当然这种有道理的大话也肯定是不要到处乱讲的。

从演化的年表来看,也许地球上的生命不太可能进化出智慧,因为从单细胞到多细胞生物,它花了很长时间——25亿年,而多细胞生物是智慧的必要前提。这是太阳爆炸之前可用总时间的很大一部分,所以它与生命进化出智慧的概率很低的假设相符。在这种情况下,我们可能会在银河系中发现许多其他生命形式,但我们不太可能找到智慧生命。

从生命到智慧是个极大的跨越。如果从单细胞到多细胞都花了25亿年的话,从多细胞到生命——可能100亿年都不止——但时间只是一个维度,剩下的还有lucky。

这是一个绝望的情况:你越准确地测量粒子的位置,你就越不能准确地知道速度,反之亦然。这被概括为海森伯制定的不确定性原理:粒子位置的不确定性与速度的不确定性的乘积,总是大于普朗克常数与2倍粒子质量的商。”

由于不确定性原理,你不可能准确地说出某物的大小真正是多少。其结论是,不确定性原理对物体大小施加了限制。经过些微计算后,人们发现,对于一个物体的给定质量,存在一个最小的尺度。对于重物而言,这个最小尺度很小,但是当看到越来越轻的物体时,最小尺度变得越来越大。这个最小尺度可被认为是在量子力学中物体可以同时被认为是波或粒子的这一事实的结果。物体越轻,其波长越长,因此更加分散。物体越重,其波长越短,因此看起来更紧凑。当这些思想与广义相对论相结合时,意味着只有比特定重量更重的物体才能形成黑洞。这个重量与一粒盐的重量大致相同。

在20世纪初,我们理解在经典物理尺度上的自然的行为,也就是说,经典物理到大约百分之一毫米时仍然成立。20世纪前30年关于原子物理学的研究使我们能理解低至百万分之一毫米的长度。从那以后,核能和高能物理学的研究把我们带到了十亿分之一的更小长度尺度。似乎我们可以永远继续下去,发现越来越小长度尺度的结构。但是,这个系列有一个极限,正如一系列嵌套的俄罗斯娃娃。最终得到一个最小的娃娃,就再也不能拆开。在物理学中,最小的玩偶被称为普朗克长度,是一毫米除以一亿亿亿亿。我们不打算建立可以探测那么小距离的粒子加速器。它们必须比太阳系还大,而且在目前的财政环境下,它们不太可能获得批准。

测不准原理。大不好测,小更难测——问题依然远未被解决。

如果以上所叙是对的,而关于黑洞的全部信息可以按照它的“毛”来理解,那么信息也许没有损失。这些想法刚刚被我们最近的计算所确认。斯特罗明格、佩里和我以及研究生萨沙·哈科已经发现这些超旋转荷也许可以解释任何黑洞的全部的熵。量子力学继续成立,而信息存储在视界,即黑洞表面上。

黑洞的信息在毛上,在表面上。

“突破摄星”是人类初访外太空的真正机会,它旨在探索和权衡殖民化的可能性。这是一个概念验证任务,它涉及三个概念:小型化航天器、光推进和锁相激光器。恒星芯片是一种功能齐全的太空探测器,尺寸缩小到几厘米,将安装在光帆上。光帆由特异材料制成,重量不超过几克。”

“我们将继续探索我们的宇宙栖息地,将机器人和人类送入太空。我们不能继续将自己向内局限于一个小的、越来越污染和过度拥挤的行星上。通过科学的努力和技术创新,我们必须向外开拓更广阔的宇宙,同时也要努力解决地球上的问题。而且我很乐观,我们最终会在其他行星上为人类创造可行的栖息地。我们将超越地球,学会在太空生存。”

这就是未来我们应该努力的方向:小型化航天器、光推进和锁相激光器,走出地球,面向深空。

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