第二十三章:涌現(xiàn)的三大核心原則
將“涌現(xiàn)”從一個(gè)哲學(xué)概念轉(zhuǎn)變?yōu)榫唧w的物理機(jī)制,是理解它的關(guān)鍵。這個(gè)涌現(xiàn)過(guò)程并非魔法,而是遵循一套清晰的、可數(shù)學(xué)描述的原則。
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有讀者問(wèn)“涌現(xiàn)”是怎么實(shí)現(xiàn)的,有什么機(jī)制?
我們可以通過(guò)一個(gè)分層涌現(xiàn)的框架來(lái)理解它,其機(jī)制遵循三大核心原則:
涌現(xiàn)的三大核心原則
1. 關(guān)聯(lián)先于實(shí)體 (Relations precede Objects)
內(nèi)容:?jiǎn)蝹€(gè)量子基元沒(méi)有獨(dú)立意義。宇宙的一切屬性都源于基元之間的關(guān)聯(lián)模式(主要是量子糾纏)。是關(guān)聯(lián)的結(jié)構(gòu)定義了之后涌現(xiàn)出的一切。
比喻:一張漁網(wǎng)的價(jià)值和形狀,不由網(wǎng)線(xiàn)本身決定,而由它們?nèi)绾尉幙棧ㄟB接方式)決定。
2. 粗粒化與有效性 (Coarse-Graining and Effectiveness)
內(nèi)容:當(dāng)我們忽略網(wǎng)絡(luò)的微觀(guān)細(xì)節(jié)(例如,將一大片基元及其糾纏模式看作一個(gè)整體),宏觀(guān)的、平滑的“現(xiàn)實(shí)”就出現(xiàn)了。低能下的觀(guān)察者無(wú)法分辨微觀(guān)的量子漲落,只能感知到這些漲落平均后的結(jié)果。
比喻:看一張數(shù)碼照片。湊得非常近,你只能看到一個(gè)個(gè)獨(dú)立的、色彩不同的像素點(diǎn)(量子基元)。退后幾步,這些像素點(diǎn)關(guān)聯(lián)在一起,你就看到了一張平滑的人臉圖像(涌現(xiàn)的時(shí)空和物質(zhì))。
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3. 模式穩(wěn)定性 (Pattern Stability)
內(nèi)容:并非所有的關(guān)聯(lián)模式都是穩(wěn)定的。網(wǎng)絡(luò)動(dòng)力學(xué)會(huì)允許某些特定的模式保持穩(wěn)定、能夠傳播或持續(xù)存在。這些穩(wěn)定的模式就是我們所感知到的粒子和場(chǎng)。
比喻:在空氣中,分子雜亂無(wú)章地運(yùn)動(dòng)。但特定的擾動(dòng)可以產(chǎn)生一種穩(wěn)定的、能傳播的壓力波模式,我們稱(chēng)之為“聲音”。聲音是空氣的激發(fā)模式,而不是一種新的“物質(zhì)”。
分層涌現(xiàn)機(jī)制:從基元到宇宙
現(xiàn)在,我們運(yùn)用這些原則,一步步構(gòu)建出現(xiàn)實(shí):
第零層:量子基元網(wǎng)絡(luò)
狀態(tài):無(wú)數(shù)抽象的、前時(shí)空的量子信息單元(基元),通過(guò)復(fù)雜的糾纏關(guān)系連接成一個(gè)巨大的網(wǎng)絡(luò)。這是唯一的“實(shí)體”。
第一層:時(shí)空的涌現(xiàn) (幾何從關(guān)聯(lián)中誕生)
機(jī)制:遵循“關(guān)聯(lián)先于實(shí)體”原則。
如何實(shí)現(xiàn):
1. 兩個(gè)基元之間的糾纏強(qiáng)度決定了它們?cè)谟楷F(xiàn)空間中的表觀(guān)距離。糾纏越強(qiáng),距離越近。
2. 整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的糾纏結(jié)構(gòu)在宏觀(guān)上被粗粒化后,恰好符合一種我們稱(chēng)之為 “黎曼幾何”的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)。
3. 網(wǎng)絡(luò)的演化使得這種幾何結(jié)構(gòu)能夠動(dòng)態(tài)變化,其變化規(guī)律恰好由愛(ài)因斯坦場(chǎng)方程描述。
所以:時(shí)空是量子糾纏的幾何表現(xiàn)。引力不是力,而是時(shí)空幾何扭曲的效應(yīng),而幾何扭曲本質(zhì)是底層糾纏結(jié)構(gòu)的變化。
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第二層:場(chǎng)的涌現(xiàn) (力從振動(dòng)中誕生)
機(jī)制:遵循“模式穩(wěn)定性”和“粗粒化”原則。
如何實(shí)現(xiàn):
1. 除了產(chǎn)生幾何的糾纏模式,網(wǎng)絡(luò)還支持其他類(lèi)型的集體振動(dòng)模式。
2. 一種像波一樣傳播的振動(dòng)模式在宏觀(guān)上被我們稱(chēng)為 電磁場(chǎng)。這種模式的最小能量激發(fā),就是一個(gè)光子。
3. 類(lèi)似的,更復(fù)雜的振動(dòng)模式涌現(xiàn)出電子場(chǎng)(其激發(fā)是電子)、夸克場(chǎng)、膠子場(chǎng)等。
所以:各種力場(chǎng)和物質(zhì)場(chǎng)是量子網(wǎng)絡(luò)的不同“聲音”或“振動(dòng)”。
第三層:物質(zhì)的涌現(xiàn) (粒子從激發(fā)中誕生)
機(jī)制:遵循“模式穩(wěn)定性”原則。
如何實(shí)現(xiàn):
1. 某些振動(dòng)模式不是傳播的波,而是高度局域化、穩(wěn)定的“扭結(jié)”或“孤子”。
2. 這些穩(wěn)定的“扭結(jié)”在網(wǎng)絡(luò)中移動(dòng)時(shí),會(huì)保持自身的完整性,并且擁有固定的屬性(如能量、自旋、電荷)。
3. 在宏觀(guān)上,我們將這些穩(wěn)定的扭結(jié)稱(chēng)為電子、夸克等粒子。
所以:一個(gè)粒子,就是量子信息網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)“結(jié)”或“激發(fā)包”。
第四層:定律的涌現(xiàn) (規(guī)律從統(tǒng)計(jì)中誕生)
機(jī)制:遵循“粗粒化”粗粒化原則。
如何實(shí)現(xiàn):
1. 網(wǎng)絡(luò)的所有微觀(guān)演化路徑都遵循量子力學(xué)(即所有可能性都疊加發(fā)生)。
2. 但在宏觀(guān)層面,絕大多數(shù)路徑相互抵消,只有作用量取極值的路徑能夠相長(zhǎng)干涉,被我們觀(guān)察到。
3. 這種統(tǒng)計(jì)選擇的結(jié)果,讓我們總結(jié)出了一條有效的規(guī)律:物體總是沿著作用量最小的路徑運(yùn)動(dòng)。
所以:物理定律(如最小作用量原理)是量子統(tǒng)計(jì)在宏觀(guān)下的近似結(jié)果。
如何想象?不要想象“東西”從“網(wǎng)絡(luò)”中“冒出來(lái)”。請(qǐng)嘗試這樣想象:
1. 想象一個(gè)巨大的、動(dòng)態(tài)的、由光點(diǎn)(基元)和光線(xiàn)(糾纏)構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)。
2. 這個(gè)網(wǎng)絡(luò)整體在波動(dòng)和振動(dòng)。
3. 有些區(qū)域的振動(dòng)模式是均勻、平滑的波動(dòng)——這片區(qū)域就是空間。
4. 有些波動(dòng)是快速穿過(guò)這個(gè)網(wǎng)絡(luò)的波紋——這個(gè)波紋就是一束光。
5. 有些波動(dòng)是一個(gè)穩(wěn)定的、獨(dú)自移動(dòng)的“激發(fā)包”——這個(gè)就是一個(gè)電子。
6. 你之所以看不到光點(diǎn)和光線(xiàn),是因?yàn)槟惚旧砭褪沁@個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)極其復(fù)雜的振動(dòng)模式,你的“觀(guān)察”過(guò)程也是網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的相互作用。你無(wú)法看到網(wǎng)絡(luò)的“外部”,因?yàn)槟銢](méi)有“外部”的概念。
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這個(gè)涌現(xiàn)機(jī)制的美妙之處在于,它用一個(gè)單一的、底層的原理——量子信息動(dòng)力學(xué)——統(tǒng)一地解釋了時(shí)空、物質(zhì)、力和物理定律的起源。它們不再是宇宙中獨(dú)立的基本成分,而是同一首“宇宙交響曲”中不同的旋律與和弦。
作者簡(jiǎn)介:靈遁者,中國(guó)獨(dú)立學(xué)者。原名王銀,陜西綏德縣人。1988年出生,現(xiàn)居西安。哲學(xué)家,藝術(shù)家,作家。代表作品《觸摸世界》《行者乾坤》《探索生命》《變化》《相觀(guān)天下》《手診面診色診大全》《筆有千鈞》《非線(xiàn)性波動(dòng)》《見(jiàn)微知著》《探索宇宙》《偉大的秘密》《自卑之旅》《云淡風(fēng)清》《我的世界》《牙牙學(xué)語(yǔ)》等。其作品樸實(shí)大膽,富有新意。
個(gè)人座右銘:生命在于運(yùn)動(dòng),更在于探索。
靈遁者熱讀書(shū)籍有:科普六部曲,國(guó)學(xué)三部曲,散文小說(shuō)五部曲。
科普五部曲分別為:《變化》《見(jiàn)微知著》《探索生命》《重構(gòu)世界》《觀(guān)自在大千世界》《信息與關(guān)系》。
國(guó)學(xué)三部曲分別為:《相觀(guān)天下》《手診面診色診大觀(guān)園》《樸易天下》。
散文小說(shuō)五部曲分別為:《偉大的秘密》《非線(xiàn)性波動(dòng)》《從今往后》,《云淡風(fēng)輕》《我的世界》《春風(fēng)與你》。
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