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不知从哪里来的桥

怎么可能从无到有呢?

在所有哲学中存在的问题是最黑暗的。“所以威廉·詹姆斯得出结论,思考大多数基本的谜语:......由Amanda Gefter

T.他的存在问题是一切哲学的最黑暗的。”因此得出结论威廉·詹姆斯在考虑这个问题最基本的谜语:做了一件怎么来的什么?这个问题激怒了,詹姆斯意识到,因为它同时拒绝解释的很可能需要一个解释。“从一无所有到成为没有逻辑的桥梁,”他写道。

在科学中,解释是建立在因果关系之上的。但如果什么都不是真的什么都不是,那它就缺乏造成的力量。不仅仅是我们找不到正确的解释 - 这是解释自己失败在没有脸。

这次失败击中了我们的痛处。我们是叙事的物种。我们最基本的理解来自于故事,而最终的故事,原始的叙述,比英雄的旅程或男孩遇见女孩更基本。然而,这是一个削弱故事概念的故事。这是一种编织着自我毁灭和悖论的叙事。

怎么可能不是呢?它以“无”为主角,这个词的存在本身就是一个悖论。它是一个名词的事情,但它什么也不是。从我们想象它或说出它的名字的那一刻起,我们就用意义的污点来破坏它的空虚。人们不禁要问,到底是虚无的问题,还是我们的问题?它是宇宙的还是语言的?存在或心理?这是物理上的悖论还是思想上的悖论?

不管怎样,有一点要记住:悖论的答案在于问题本身,而不是答案。肯定有什么地方出了问题,假设有问题,身份搞错了。在如此简洁的问题中,如“有物何以从无到有?”“没有多少地方可以躲藏。”也许这就是为什么我们一次又一次地以新的和改进的形式回到同样的旧观念,把科学的轨迹当作赋格曲,或主题的变奏。每次经过,我们都试图在詹姆斯难以捉摸的桥上再铺一块垫脚石。

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自然常数的超大质量透镜

2020年诺贝尔物理学奖授予了三位研究人员,他们证实了爱因斯坦的广义相对论可以预测黑洞,并证实了我们银河系的中心有一个超大质量黑洞,相当于400万个太阳……阅读更多


T.最古老的石头是这样的:如果你不能从无到有,那就试着让一切变得更像一切。古希腊人认为,空的空间充满了物质——空气,乙醚。亚里士多德认为以太是一种不变的第五元素,它比土、气、火或水更完美、更神圣。真正的虚无与亚里士多德的物理学是不一致的,亚里士多德认为,物体的上升或下降是由它们在事物自然秩序中的合法位置决定的。然而,“虚无”是完全对称的——它从每个角度看都是一样的——使得“上”和“下”这样的绝对空间方向完全没有意义。亚里斯多德认为,以太可以作为一种宇宙指南针,一个最终的参照系,用来测量所有的运动。对于那些厌恶真空的人来说,以太驱除了真空的所有痕迹。

古老的以太存在了数千年,直到19世纪末,詹姆斯·克拉克·麦克斯韦等物理学家对它进行了重新想象,他发现光的行为就像波一样,总是以特定的速度传播。是什么在波动,速度相对于什么?以太是一个方便的答案,它既提供了光波传播的媒介,又像亚里士多德最初设想的那样,提供了一个参照系,在这个参照系下,宇宙中的一切变化都将展开。但是,当阿尔伯特·迈克尔逊和爱德华·莫雷在1887年开始通过“以太风”测量地球的运动时,他们没有找到它。爱因斯坦用他的狭义相对论很快就把以太的棺材钉上了最后一颗钉子。

海森堡测不准原理是量子蛆虫的自然来源。

几十年来,我们已经看了醚作为一个历史怪胎,一个倒退。但是这是很难杀死比我们想象的。如今,它可以在新的形式瞥见:希格斯场,其中渗透的空白空间的真空,其激励是现在著名的希格斯玻色子。希格斯粒子是什么所谓的标量场,它的种类唯一的实验验证样本。这意味着它有仅在空间中的每个点(不像描述光场,其在每一个点同时具有大小和方向)的单一值。这一点很重要,因为这意味着该字段将看起来是一样的任何观察者,无论他们是否在原地不动或加速。

更重要的是,它的量子自旋为零,确保了它从每个角度看都是一样的。自旋是衡量一个粒子在看起来和开始时一样之前需要旋转多少。携带力的粒子(光子、胶子)具有整数的自旋,360度的旋转将使它们保持不变。物质粒子(电子、夸克)有半整数自旋,这意味着你必须旋转它们两次,720度,才能回到它们开始的地方。但希格斯粒子的自旋为零。不管你怎么旋转它,它看起来总是一样的。就像一片空白。对称=隐形。

继亚里士多德的直觉,物理学家没有什么作为的终极状态今天构想对称无情的同一性即排除了分化的一个需要定义的任何“东西”。事实上,正如物理学家在倒车时,追踪深厚的历史回运行宇宙电影,他们看到的却团聚和聚结的不同碎片进入一个不断增长的对称,对称是表示原点,和什么都没有。

希格斯粒子以赋予基本粒子质量而闻名,但这掩盖了它的真正意义。毕竟,给粒子质量是很容易的——把它们减速到光速以下,voilà,质量。困难的部分是在不破坏过程中原始对称性的前提下给予粒子质量。希格斯场实现这一非凡的壮举,是因为即使在它的最低能量状态下,它的值也不为零。在空间的每一个角落里,都蹲着246g电子伏的希格斯玻色子——只是我们永远不会注意到,因为它在每一点上都是一样的。只有标量场可以隐藏在众目睽睽之下而不受惩罚。但是基本粒子会注意到。每当一个粒子的质量破坏了宇宙的对称性,希格斯粒子就会出现在那里,假装成空无一物的空间,修复损害。希格斯粒子一直在阴影中工作,保持着宇宙原始的对称性。人们可以理解(如果不能原谅的话)记者对“上帝粒子”的宗教倾向——即使这个词的创造者利昂·莱德曼(Leon Lederman)最初称它为“该死的粒子”,尽管他的出版商不允许它传播。

所有这些都意味着希格斯场比麦克斯韦的以太更接近于零。这是我们最新的用于填补空白的画笔。由于其不寻常的对称性,希格斯玻色子的作用就像什么都不是的隐蔽伪装一样——但它本身并不是什么都不是。它有结构;它进行交互。其246gigaelectronvolts的物理来源仍然未知。有了希格斯玻色子,我们可以接近虚无的边界,但我们无法跨越它。


一世F让任何事物都不像“没有”,并不能回答“什么东西是如何从无中产生的”这个问题,也许我们应该让事业不像一个事业。这也有一段历史。在亚里士多德时代,腐烂的肉中突然出现的蛆让人们普遍相信是自然产生的;生命可以从稀薄的空气中出现。无与有之间的界限与生与死、灵与物、神与地之间的界限共同存在。这反过来又带来了整个宗教和信仰的复杂性,为我们的悖论提供了一个相当全面的答案。我们接受了这个理论大约2000年,直到1864年被微生物学家路易斯·巴斯德(Louis Pasteur)消除。全身和体外-所有的生命来自生命。在随后的几十年里,我们看到自发生成是另一个历史上的奇怪现象。但是,就像以太一样,今天它又回来了,披着量子涨落的羊皮。

通过不确定性,量子波动是没有原因的影响,信号下的噪声,原始静态,随机到骨骼。量子力学规则允许 - 实际上,要求- 能量(并且,由E = MC2“突然出现”的意思是“无中生有”。创建无中生有-至少看起来是这样。

海森堡测不准原理是量子蛆虫的自然来源。它说,身体特征,位置和动量,能量和某些对时间由基本不确定性结合在一起,这样更准确,我们指定一个,越暧昧变成其他。它们共同形成了所谓的共轭对,和他们一起排除虚无的存在。主页上的空间位置和动量会大起大落补偿;指定的时间和精力更小,更精确量将跨越不可能值的更宽的条带动摇。在最短的眨眼,跨越最小距离,整个宇宙可以煮成的存在,然后消失。放大不够紧密的世界和我们的沉稳,层次分明的现实让位给混乱和随意性。

只有这些共轭对自身不是随机的:它们是观察者同时测量的观察者是对的属性。尽管通常会描述量子波动,但世界上坐在“外面”是什么,这不是一些预先存在的现实摆动。实验一直证明是什么坐在“那里”并不坐在,但等待。未出生的。量子波动不是存在的描述,而是有条件的,它们不是反映什么,但是如果观察者选择进行特定测量,那么应该是什么,而是可能是什么。这就像观察者的能力一样测量确定哪些存在。本体论概括认识论。自然界的不确定性是观察的不确定性。

Spacetime如何及时发展?

根本无法确定的值赋给一个物理系统装置的所有特征,当观察者看进行测量,结果将是真正随机的。在微小的鳞片,其中量子效应统治,因果链遭受致命的扭结。量子力学表示,其开国元勋尼尔斯·玻尔,“是不可调和的因果关系的想法。”爱因斯坦的名言犹豫不决。“上帝不掷骰子,”他说,到玻尔回答说:“爱因斯坦,别再管上帝该怎么做。”

但是,也许我们首先应该为期望因果关系成立而受到责备。进化训练我们不惜一切代价找到因果模式。当我们的祖先在非洲大草原上游荡时,从原因中推断出后果的能力标志着生与死的分界线。她吃了那个有斑点的蘑菇,然后就病倒了。老虎在猛扑之前蹲伏着。叙事等于生存。自然选择没有使用了量子物理学的是如何,我们看到它的到来?尽管如此,在这儿呢。因果关系是一种近似。我们的心智,饿了的故事,卷轴。

是不是这样呢?在回答“为什么是”问题很简单,就是没有“为什么”,即存在是一个随机的量子起伏?然后我们就可以完全忘记的解释和詹姆斯对面的桥只是飞跃。有东西是如何从无到有的?没有理由。不幸的是,诀窍只需要我们到目前为止。虽然宇宙学家确实相信量子力学的规律可以自发地产生宇宙,但这个故事刚刚通过了降压。法律来自哪里?请记住,我们想解释某些事情来自没有什么-而不是什么东西是如何从已经存在的物理定律中产生的。从等式中去除因果关系是不够的。悖论。


T.这没什么。然后,有些东西。

这个故事中的铅特征是时间,变革的承担者。可以解决我们的悖论的关键是否认时间本身?如果是时候,因为爱因斯坦说,是一种顽固的持续幻觉,那么我们可以立即分配,而不仅仅是因来自自然法律的因果关系,而且还有这些法律来自哪里的问题。他们没有来自任何地方,因为没有任何进化。叙事溶解。没有故事。没有桥梁。

永恒宇宙的概念——或由永恒回归推动的循环宇宙——出现在我们最早的神话和故事中,从班图神话到澳大利亚土著的“梦想时间”,再到阿纳克西曼德的宇宙论,再到印度教的往世书。人们可以看到它的吸引力。永恒躲避虚无。

到了现代,这个古老的想法又以稳态理论的形式回归。稳态理论由詹姆斯·金斯爵士(Sir James Jeans)在20世纪20年代提出,在20世纪40年代末由弗雷德·霍伊尔(Fred Hoyle)等人改进并推广。他们说,宇宙在膨胀,但新物质不断涌现,填补了这些空白,所以,总的来说,宇宙永远不会改变。那个理论后来证明是错误的。它被大爆炸理论所取代,永恒被缩减到仅仅138亿年。

但是在20世纪60年代,永恒的宇宙以一种奇怪的新形式重新出现——具体地说,在一个类似这样的方程中:H(X)|ψ> = 0.Hojhibald Wheeler和Bryce dewitt的物理学家 - 现在被称为轮车-Dewitt方程,尽管Dewitt更喜欢称之为“该诅咒的等式”(与该死的粒子无关) -在their attempt to apply the strange laws of quantum mechanics to the universe as a whole, as described by Einstein’s theory of general relativity. It’s the right-hand side of the thing that’s worth noting: zero. The total energy of the system is zilch. There is no time evolution. Nothing can happen. The problem, ultimately, is that Einstein’s universe is a four-dimensional spacetime, a combination of space and time. Quantum mechanics, meanwhile, requires the wavefunction of a physical system to evolve时间。但如何才能时空演变时间时时间?这是量子力学所描述的真气困境 - 一个宇宙不可避免地冻结。惠勒 - 德威特公式稳态宇宙论反转。而不是宇宙永远是,我们用宇宙永远也不会发现自己。

观察者将现实一分为二。

在和本身的,惠勒 - 德威特公式优雅解决我们的问题。有东西是如何从无到有的?它没有。当然,这是一个复杂的解,我们在这里。

这正是问题的关键。在量子力学中,在观察者(无论是人类还是其他粒子)进行测量之前,什么都不会发生。但是当我们把整个宇宙看作一个整体时,就没有观察者了。没有人能站在宇宙之外。宇宙整个是停留在永恒的瞬间。但在这里,事情看起来不一样。

在内部,观察者无法衡量整个宇宙,必然会将现实分为两个观察者和被观察者——观察者无法衡量自己这一简单而深刻的事实。正如物理学家拉斐尔·布索(Raphael Bousso)所写的那样,“显然,仪器必须至少拥有与它试图建立量子态的系统同样多的自由度。”科学哲学家托马斯·布鲁尔(Thomas Breuer)用Gödelian论证强调了这一点:“没有观察者能够获得或储存足够的信息来区分包含他的系统的所有状态。”

作为旁观者,我们永远注定只能看到更大谜团的一小部分,而我们只是其中的一部分。事实证明,这可能是我们的可取之处。当宇宙一分为二时,等式右边的零就有了一个新值。事物是变化的。物理学发生了。时间开始流动。你甚至可以说宇宙诞生了。

如果这听起来像重传(过去的未来导致事件) - 它是。量子理论需要这种奇怪的时间箭头。惠勒用他着名的延迟选择实验强调这一事实,他首先作为一个思想实验构成,但后来在实验室中成功证明。在延迟选择中,目前的观察者的测量决定了过去的过去的粒子的行为,这些粒子可以延伸回来数百万,即使是13.8数十亿多年。因果链本身转向,其结束链接回到其开头:詹姆斯的桥是一个循环。

有没有可能某样东西从里面看不出来?如果是这样的话,我们对虚无的不适可能已经暗示了一些深刻的东西:是我们的人性对虚无的概念望而却步,但也可能是我们有限的人类视角最终解决了这个悖论。


Amanda Gefter是一个物理作家和作者闯入爱因斯坦的草坪:父亲,女儿,虚无的意义和一切的开始。她住在马萨诸塞州剑桥。


照片由Ben A. Pruchnie /盖蒂图片社的佩斯伦敦


本文最初发表于2014年8月的《虚无》杂志。

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