我们死去后,宇宙还能记住我们吗?
来源:环球科学
发布时间:2021-03-02
浏览次数:977
一些物理学家坚信信息不会消失,甚至在黑洞中也不会消失,但是这一“规律”也许只是一厢情愿而已。

 

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图片来源:Pixabay

 

撰文 | 约翰·霍根(John Horgan)

翻译 | 常灏杰

审校 | 曾小欢 吴非

 

我是个强迫自己写日记的人,这一在我少年时养成的习惯的确对我的职业生涯大有裨益。但是我写日记的动机一点儿也不专业:如果我不记下自己的想法,那么它们自然而然会被遗忘,再也不会自己蹦出来。我对此感到害怕。随着年龄的增长,这一感受越来越强烈。

 

令我担忧的是,有一天人类和人类存在的痕迹很可能都将消失。我们的科学、数学、哲学、艺术、音乐以及新闻作品都将回到最初的虚无。我们曾经的思想与行为也将化为乌有。如果有关于我们的一切都将消散,如果一切都会被遗忘,那么我们就好像从未存在过一样。

 

难怪即使在科学唯物主义的时代,仍然有人相信上帝。这些人相信,一位全知的永生者审视着每一个人,在我们消逝后依旧记得我们,就像一个拥有无限存储容量的宇宙备份。如果这位圣者不存在,并且某天我们存在的痕迹永远消失了,那我们的存在还有意义吗?

 

科学家们也会对此感到焦虑。我怀疑,正是这样的存在主义焦虑让一些物理学家相信:信息是守恒的。我在多年前得知了信息守恒这种假说,但我只在最近几个月学习量子力学时,才认真考虑了这件事。

 

我学习的教材中,有两本书是关于经典力学与量子力学的最基础理论,由斯坦福大学物理学家伦纳德·萨斯坎德(Leonard Susskind)与两名共同作者撰写。萨斯坎德称这两本书的内容是“物理学入门所需要知道的知识”。他认为,读者一定要知道的一件事就是“信息不会丢失”,这一定律“是其余一切的基础”。

 

他说,相比于牛顿第一定律(运动守恒)、热力学第一定律(能量守恒)以及热力学第零定律(如果系统A与B分别与系统C平衡,那么A与B也平衡),信息守恒定律更加基础。因此,萨斯坎德认为信息守恒是“负一定律”(minus-first law)。

 

这一法则包含了决定论原理,即如果已知某系统现在的状态,那么就能知道该系统过去和未来的一切。法国博学家西蒙-皮埃尔·拉普拉斯(Simon-Pierre Laplace)在200多年前阐述了决定论的内涵:“如果一个智慧体知道某个时刻令自然运动的所有力以及组成自然的所有成分的位置,同时这一智慧体巨大到能够分析所有数据,那么它会得到一个描述大到整个宇宙、小到微小原子运动的方程。对这个智慧体而言,万事万物均可知,未来就和过去一样展现在它眼前。”

 

这一无所不知的“智慧体”被称为“拉普拉斯的恶魔”。萨斯坎德认为量子力学尽管与经典力学不同,具有不确定性,但仍旧符合信息守恒。在2008年的一次采访中,他说信息守恒“是一切的基础,包括经典物理学、热力学、量子力学、能量守恒等等过去几百年来物理学家所坚信的一切。”

 

20世纪80年代,斯蒂芬·霍金(Stephen Hawking)对信息守恒提出了质疑,声称黑洞会破坏信息。2008年,萨斯坎德称,霍金的假说“引起了一次物理学危机,这是自爱因斯坦年轻时起从未有过的基础理论危机”。他在论文以及一本畅销书中反驳了霍金的观点。

 

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图片来源:Pixabay

 

萨斯坎德认为,所有被黑洞吸入的信息都被保存在黑洞的外膜,即事件视界中。在这里,空间和时间经历了离奇的扭曲。记者乔治·约翰逊(George Johnson)一针见血地解释了萨斯坎德的论点:“(他认为)落入黑洞中的一切,无论是一本书还是整个文明,都会被记录在黑洞视界的表面上,并且就像电影院银幕上的影像一样被辐射回来。”

 

正如你可能从约翰逊的话中猜到的那样,萨斯坎德喜欢无法凭经验进行检验的理论。在2005年的《宇宙之景》一书中,萨斯坎德主张:我们所处的小宇宙,就像是无限的大宇宙中的一座小山丘。这一理论纯粹是推测性的,因此也可以说是非科学性的,因为我们没有办法来证明或证伪其他宇宙的存在。

 

也许萨斯坎德和其他物理学家不希望我们这些门外汉太过严肃地思考诸如多重宇宙或者信息守恒一类的观点。也许这些只是隐喻、诗意的幻想。不过似乎物理学家都为他们的观点感到骄傲,所以我打算先相信萨斯坎德所说的“信息不会丢失”。

 

让我梳理一下这个非凡观点中所蕴含的东西。第一,正如我先前说的那样,信息的概念只有在被告知的对象,也就是意识存在时,才具有意义。信息以意识为先决条件。因此,如果信息守恒,意识也守恒。如果意识在此刻存在,那么其一定永存。这就是信息守恒所暗含的内容。

 

事实上,许多科学家、哲学家认为意识与物质同等重要,甚至比物质更加重要。我将这些推测统称为新地心说,因为他们重拾了这一古老而又自恋的观点,即宇宙围绕着我们旋转。新地心说理论试图将一个自我安慰的宗教假说(整个宇宙都围绕着我们)偷偷带回科学领域,信息守恒也是这样。

 

如果让我给物理学定律排名,我更喜欢热力学第二定律。该定律认为无序程度,或者说熵一直在增加。因此,我们不断扩张的宇宙正走向热寂,这是一种终极沉默,一切都将归于沉寂。我每次照镜子或阅读新闻时都会看到热力学第二定律的证据,我认为其远比信息守恒重要。

 

实际上,我对所有的物理学“规律”都持怀疑态度,我觉得这些都是科学傲慢的表现。科学家会提出一些有着严格限定条件的假设,然后将之转变为可应用于任意物体、任意时间、任意地点的普适性原理。其中,我尤其怀疑信息守恒的正确性。

 

不用在意霍金关于黑洞会破坏信息的推测,我担心的是更常见的情况。3年前,中风严重损害了我父亲的记忆力,他几乎认不出我了。2019年6月,96岁的父亲去世了,我的继母火化了他的遗体。他一直在一点点地失去对爱他之人的回忆。博学家道格拉斯·霍夫施塔特(Douglas Hofstadter)创造了令人心碎的短语“灵魂日冕”(soular coronas),以形容因死亡而黯然失色的记忆。总有一天我们也会死去。

 

信息守恒意味着宇宙会永远铭记我父亲生命存在的印记。哪怕久到太阳系甚至银河系摇曳熄灭的未来,拥有神一样的拉普拉斯恶魔之力的外星人也能用简单、通用的方法,大体上复原出我父亲以及其他所有存在过的人的一生。

 

这个想法真不错,但我不会再买信息守恒的帐,就像我不信轮回转生或者博爱的天堂、上帝一样。这些科学或者宗教的命题虽然可以理解,但终究只是缺乏说服力的自我安慰。我一想到我终将失去我所爱的人和事,就会心烦意乱。不过我宁愿直面死亡,而不是躲在牧师或者那些物理学家的保证下。

 

在反驳霍金的那本书中,萨斯坎德表现出(对他而言)少有的谦逊:“很可能我们仍是充满困惑的新手,充满错误的认识,而最终的现实仍然远远超出我们的理解范围。”在这一点上,我和萨斯坎德达成了一致。

 

与此同时,随着我生命的流逝,我仍要疯狂地填满我的笔记本。

 

本文作者

约翰·霍根是斯蒂文斯理工学院科学写作中心主任,他撰写了《科学的终结》《战争的终结》和《身心问题》等书籍,也是《科美美国人》网站专栏作者。本文观点仅代表作者,不代表《环球科学》立场。

 

原文链接:

https://www.scientificamerican.com/article/will-the-universe-remember-us-after-were-gone/





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