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Existential Physics

Existential Physics

A Scientist's Guide to Life's Biggest Questions
by Sabine Hossenfelder 2022 272 pages
Science
Physics
Philosophy
10 minutes

重点摘要

1. 块状宇宙:过去、现在和未来共存

一旦你同意现在在别处存在的任何事物,即使你稍后才看到它,你就不得不接受宇宙中的一切现在都存在。

爱因斯坦的狭义相对论 革新了我们对时间的理解。它表明时间不是普遍的,而是相对的,取决于观察者的运动。这引出了块状宇宙的概念,在这种宇宙中,过去、现在和未来同时存在。

  • “现在”这一刻是主观的,取决于观察者的参考系
  • 光的有限速度意味着我们总是看到过去的事物
  • 对一个观察者来说似乎同时发生的事件对另一个观察者来说可能并非如此

记忆和感知 创造了我们对时间流动的体验。我们的脑海中储存着关于过去事件的信息,创造了一种历史感,而缺乏关于未来事件的信息。这种信息的不对称性导致了我们对时间之箭的感知,尽管从根本上说,所有时刻在块状宇宙中是平等存在的。

2. 量子力学违背直觉解释

我同意菲利普·鲍尔的观点,量子力学在超过一百年的时间里应该“超越怪异”。

量子力学 通常被认为是奇怪或违反直觉的,但这种看法主要源于试图用日常语言来描述它。量子力学的核心是一个数学框架,能够准确预测粒子在最小尺度上的行为。

  • 叠加态:粒子可以同时存在于多个状态
  • 纠缠:粒子可以在大距离上相关联
  • 波函数坍缩:测量会影响量子状态

虽然这些概念看起来很奇怪,但它们得到了实验证据的充分支持。挑战不在于理论本身,而在于我们试图将其与宏观经验相协调。与其专注于量子力学的“怪异”,不如欣赏其预测能力和在激光和半导体等技术中的实际应用。

3. 宇宙的起源和终结仍然是推测

随意相信它们——我也不认为有任何证据反对它们——但请记住,目前它们只是推测。

宇宙学模型 试图解释宇宙的起源和命运,但许多流行的理论缺乏实证支持。虽然大爆炸理论已经确立,但关于之前发生的事情或宇宙如何结束的想法大多是推测。

  • 膨胀理论:提出早期宇宙的快速膨胀
  • 循环模型:建议宇宙经历反复的膨胀和收缩周期
  • 热寂:预测熵的逐渐增加导致一个寒冷、均匀的宇宙

这些理论通常远远超出了我们当前的观测能力。虽然它们在数学上是一致的,但仍然是未经测试的假设。在宇宙学中,区分已确立的科学知识和创造性的推测是重要的,认识到我们当前理解的局限性。

4. 人类意识源于物理过程

我们从未观察到由许多粒子组成的物体,其行为否定了还原论,尽管这种情况可能已经发生了无数次。

意识 源于我们大脑中粒子的复杂相互作用,遵循所有物质的相同物理定律。这种观点被称为还原论,得到了广泛的科学证据支持,并且没有已知的例外。

  • 神经科学将特定的脑活动与意识体验联系起来
  • 没有证据支持非物质“灵魂”或“心灵”的存在
  • 虽然大脑中的量子效应是可能的,但它们对意识并不是必要的

虽然意识的确切机制尚未完全理解,但没有科学理由认为它需要超出已知物理定律的任何东西。这并不减少意识的奇迹,而是将其牢牢地置于可以研究并可能在人工系统中复制的自然现象的范畴内。

5. 自由意志与决定论兼容,但存在争议

根据目前确立的自然法则,未来由过去决定,除了偶尔的量子事件我们无法影响。

自由意志的概念 受到我们对物理学理解的挑战,这表明所有事件都由先前的原因决定,只有量子不确定性引入了真正的随机性。然而,这并不一定否定自由意志。

  • 兼容论:一种哲学观点,认为自由意志与决定论是兼容的
  • 自由意志论:认为自由意志需要不确定性(科学支持较少)
  • 实际后果:关于道德责任和刑事司法的辩论

虽然我们的行为可能由先前的原因决定,但我们做决定的主观体验仍然存在。自由意志的感觉可能是我们复杂决策过程的一个涌现属性,即使这些过程最终由决定性法律所支配。

6. 宇宙并非为人类存在而精心设计

我们没有理由认为宇宙是专门为我们或生命而创造的。

精细调节论,即认为宇宙的物理常数被精确设置以允许生命存在,这一观点没有科学支持。这种观点通常源于对概率和人择原理的误解。

  • 许多不同的物理常数组合可能支持复杂的化学反应
  • 我们的宇宙样本量是一个,使得统计论据不可靠
  • 人择原理:我们观察到一个与我们存在相容的宇宙,因为否则我们无法存在

与其假设宇宙是为我们设计的,不如科学地认识到生命已经适应了宇宙的条件。表面上的精细调节可能是由于我们有限的视角和对物理学的不完全理解。

7. 宇宙意识不太可能但并非不可能

听起来很疯狂,认为宇宙是智能的这一想法与我们目前所知的一切相容。

宇宙意识的概念,虽然是推测性的,但基于当前的科学知识不能完全排除。然而,有几个因素使其不太可能。

  • 尺寸问题:宇宙中的巨大距离限制了信息交换
  • 光速:宇宙尺度的“思维”需要数十亿年
  • 结构差异:宇宙中的类脑结构只是表面相似

虽然宇宙的大规模结构类似于神经网络,但这种类比在更仔细的审查下会崩溃。然而,时空中的假设非局部连接可能允许超光速的信息传输,留下了宇宙尺度信息处理的微小可能性。

8. 人工智能带来的挑战超越伦理

我们与人工智能最直接的问题将来自我们的伦理,而不是它们的伦理。

人工智能的发展 引发了超越超级智能人工智能伦理影响的担忧。更紧迫的问题与人工智能系统的近期部署有关。

  • 人工智能脆弱性:高级人工智能系统可能是独特的,难以修复或复制
  • 访问不平等:强大人工智能的有限可用性可能加剧社会差距
  • 验证挑战:确保人工智能输出可靠且无偏见

与其仅关注人工智能超越人类智能的远景,不如解决将人工智能融入社会的直接挑战。这包括所有权、责任和人工智能可能放大现有社会不平等的问题。

9. 人类行为的可预测性有限

人类行为部分可预测,但是否能完全预测是值得怀疑的。

人类行为,虽然受决定性过程的影响,但由于各种因素仍然难以完全预测。

  • 复杂性:人脑的复杂结构使得精确建模变得困难
  • 量子效应:可能在神经元层面引入真正的随机性
  • 计算不可约性:某些过程可能无法比它们发生得更快地预测

虽然对人类行为的统计预测是可能的且通常是准确的,但个体行为保留了一定的不可预测性。这种不可预测性并不一定意味着自由意志,而是反映了我们预测能力的实际限制。

10. 科学与宗教可以共存,服务于不同的目的

不仅仅是我认为斯蒂芬·杰伊·古尔德是对的,他认为宗教和科学是两个“互不重叠的领域”。我会更进一步,声称科学家可以从有组织的宗教中学到一些东西。

科学与宗教 涉及人类体验的不同方面,当各自领域受到尊重时,可以共存而不冲突。科学提供对自然现象的解释,而宗教通常解决意义、目的和价值的问题。

  • 科学:处理关于自然世界的可实证假设
  • 宗教:解决存在性问题并提供道德框架
  • 互惠互利:科学可以从宗教的社区建设方面学习

认识到科学探究的局限性可以带来对人类知识的更细致理解。虽然科学极大地扩展了我们对宇宙的理解,但它不能回答所有问题,特别是那些与主观体验和个人意义相关的问题。拥抱这种互补性可以导致更丰富、更全面的世界观。

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评论

3.92 out of 5
Average of 2k+ ratings from Goodreads and Amazon.

《存在物理学》由萨宾·霍森费尔德通过物理学家的视角探讨关于宇宙的基本问题。读者们欣赏霍森费尔德直截了当的方式、清晰的解释以及对未经证实理论的怀疑态度。她区分了科学的、非科学的和反科学的概念,挑战了流行的猜测。书中涵盖了自由意志、意识和时间本质等话题。虽然有些人觉得她的风格令人耳目一新且信息丰富,但也有人认为她的论点过于武断或难以理解。总体而言,这本书激发了关于物理学与哲学交汇处的思考和辩论。

关于作者

萨宾·霍森费尔德是一位专门研究量子引力的理论物理学家。她在法兰克福的约翰·沃尔夫冈·歌德大学完成了学业,并于2003年获得博士学位。目前,她在法兰克福高等研究院担任研究员,领导引力对偶模拟系统小组。霍森费尔德以其在理论物理学方面的工作以及向普通观众传达复杂科学概念的能力而闻名。她撰写了多本书籍,并运营一个受欢迎的YouTube频道,在那里她以直截了当且常带幽默的方式讨论各种科学话题。

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