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主题:世界观综述 -- beiba

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家园 【原创】基于量子纠缠和相对论的世界观

基于量子纠缠和相对论的世界观

在人类科学史上,几乎都是用局部的、实证的哲学去探索和思考,这在物质世界非常适用。宇宙的整体不只是物质世界,文明的层次(精神层面、意识等等)是对立统一、不可分割的另一面。既然物质世界用局部、实证的方法进行科学研究非常有效,对立统一律指出,在研究文明的一面,应当用整体、抽象的方法去分析---就像研究人的意识,只研究几个脑细胞是肯定得不出结论的---下面的方法即基于此。

从整体的角度分析宇宙的演化,首先明确一点,从相对论的观点,对于宇宙,绝对时间只有一个,是有意义的(对宇宙自己);其次是所选的参考点,由于宇宙的对称性(任何一个物体做参考点都没有差别的,最基本的物理规律在任何点都是一样的),所以,任意选一个即可,不必在乎参考点的选择;另外,三大定律(熵绝对值增不可逆、对立统一律、进化律)背后假设都是时间单向流动不可逆。所以,我称下面的这种世界观是基于量子纠缠和相对论的“经典”世界观。

在进一步分析之前,必须对“事件”作出明确的定义。事件即粒子状态的变化,必然引起熵在文明和物质世界的转化,反之亦然。宇宙中不存在任何事件非此定义。例如一个光子被观测就可以被定义为一个事件(当然,其它基本粒子被观测也是;基本粒子之间的相互作用如能量、动量的交换也是;基本粒子的状态改变也是)。

第一个结论是,对立统一律指出, “元事件”(对立统一事件)非定域性的必然。所谓“元事件”,就是对立统一的两个事件,始终处于量子纠缠态(即任何时刻总保持对立)。例如,考虑一对做量子纠缠的光子,已知它们的总动量,那么任何事件都不发生的时候,整体不论相隔多远各自的动量都属于不确定的状态。不过一旦其中一个的动量确定(被量测,状态变化,事件发生),另外一个的动量同时确定下来(也必然同时状态变化,事件发生)。用元事件的话说,就是整体处于“0”和“1”不确定的两种状态的一个元体系,可以是在空间上相隔很远的两部分,两部分各自在没有任何事件发生时,都是不确定状态,一旦其中之一发生事件确定状态,对立统一律指出,另外一个会同时确定为对立的状态(也有事件发生),不论两部分空间距离多远,似乎违背相对论的“同时”发生,这就是非定域性。元事件就是两个基本粒子的量子纠缠事件,注意这里的基本粒子未必一定是光子这种无法分割的基本粒子,所谓的“基本”只是事件发生时某个具体种类的信息(例如动量,或者能量等等)分配的最小载体,在其它情况下这些粒子或许可以再切割为多个组成部分。元事件的起源,来自于一个信息量确定的信息在某一时刻被赋予了由两个各自不可分割的部分组成的整体。

让我们做一个思维实验。假设找到(或者构造)一个“真空”的环境,有一对相隔较远的量子纠缠的基本粒子,某时刻我们对其中之一进行了观测,发生元事件之一的A1,这时必然有对应的事件A2发生。关键问题来了,A1是物质世界的基本粒子间的互动(被观测的粒子与观测设备),那A2粒子周围并无其它基本粒子,它的状态改变是由什么引起的?我的回答是,它是与宇宙文明这个“整体”做了互动。在元事件A1发生在物质世界的微观(基本粒子)的层面,而对立的事件A2,对立统一的思考,它发生在文明的宏观(整体)层面。量子纠缠的元状态,一旦元事件发生,必然其一属于物质世界的微观层面,而对立事件必然处于文明的宏观层面,换言之,元事件必然有一个基本粒子不和任何其他基本粒子互动而看起来“自动”的改变状态。元状态量子纠缠非定域性的根本原因是其中一个粒子是和文明整体互动。这个观点虽然和经典的唯物观大相径庭,但是绝不能由于文明“无形无质”的特点而否认它的存在及对物质世界的作用。

再来用光锥分析一对量子纠缠的光子的行为,加深对于元事件(即成对粒子的量子纠缠行为)的理解。如上左图,这是光锥在t1时刻的俯视图(空间只画二维平面方便理解)。对于观察者O而言,元事件中的A1距离它c*t1,A2距离它为c*t1+c*t。但是在t1时刻,O对于光锥之外的任何事件都无法用常规的方法知道。右上图是光锥的竖截面,时间轴竖直而空间轴水平。A1,A2是元事件,其中A2经历时间t之后到达光锥,这时(t1+t时刻)O可以观察到事件B。如果直接从时间以及熵变的关系,将推断出A1是B的原因。这就是所谓的因果律。其实,因果律很简单,就是建立在量子纠缠上的行为,本质上是一件事(A1,A2的元事件)。所谓预测未来,不过是注意到元事件的一个事件后,在对立事件到达光锥之前做出的推断。

这里思考一下宇宙尺度。首先,越是“基本”、微观的粒子,其不确定性越强,要确定其状态(状态发生变化)所需的信息量越大。然而此事件引起文明的熵变H不能超过当前宇宙熵的绝对值(即宇宙尺度)。所以,不确定原理背后是文明熵绝对值---文明的尺度。类似的可以理解到光速不变背后的限制是物质世界熵绝对值。不过,由于宇宙一直不停的进化,熵绝对值一直在增加,所以,宇宙尺度一直在增加,那么,我们可以观察的“基本”粒子的不确定度将可以继续增加,基本粒子不再基本,物质无限可分---前提条件或者说假设是宇宙一直熵增不可逆的进化下去。宇宙尺度从时间上看,某些文章上提到至少约140亿年,不确定原理提出到现在不到100年,不确定原理的最小量变化最大也才约1.4亿分之一(如果宇宙更古老这个变化量更小)。不确定原理的最小量的变化是值得以年为单位进行持续的观测,虽然可能需要观测上百年甚至几百上千年才有足够的分辨率。而对于物质世界的宇宙尺度而言,为保证时间尺度和空间尺度等比例变化,光速必须恒定---这和不确定原理的最小量一样,值得以百年甚至更长时间跨度去观测的一个物理量,只不过我们预期它是个恒量。

这里要探讨量子纠缠下非定域性(即时,超光速)信息传输的可能性。信息本身无法超光速传输,但是信息量的大小也是一种信息。它可能可以即时传输(不用时间,完美的超光速,而且不违反因果律,因为得到的信息也只是对于元事件的信息量)。在预先编码的情况下,可以实现信息的即时传输。既然信息能即时传输,物质的“传输”(即利用信息逆转录)也是成为可能。我怀疑,人类大脑(还有很多动物的大脑)是基于这个原理工作的。

这个可能成立的核心前提(或者假设)是量子纠缠态信息的传输,信息量的大小(而非信息本身)可以测量。希望可以得到实验的证实,如果成功,那么无视距离的即时信息传输和计算能力无比强大的量子计算机将可以诞生。

从元状态推广,我们可以定义广义上的量子纠缠状态。一个信息量确定的信息在某一个时刻被赋予多个(三个或更多)基本粒子,我们可以称这种情况为多粒子的量子纠缠态。这里暂不探讨多粒子的量子纠缠态。

这篇文章恐怕是充满了荒谬和错误,实在让我感到害怕。让人非常郁闷的是,一个人孤独的思考,无法和其他人头脑风暴,也缺乏实验信息,陷入思维定势的陷阱之后恐怕很难跳出来。

希望后来者和我一样,对于宇宙的进化充满敬畏,时刻不忘顺流而行;但是也要十分警醒,异常的出现可能就是我们文明甚至宇宙的机遇。

我的世界观、历史观是彻底的唯物,同时又是唯心的,对立统一。相信历史的发展是不以人的意志为转移的,但是又相信其过程可以选择。相信人民群众是历史发展的动力,但是也承认英雄伟人们的作用。很多论述是唯心之谈,很难甚至不能去证伪,但是评价任何理论还是得去看证据。不相信只有一个宇宙,不相信人类文明是唯一智慧文明,甚至认为它可能不是太阳系中的第一个智慧文明,但是没有证据前,就抱着人类是唯一的智慧文明这种态度来思考分析问题。对于进化的两面(物质和精神层面),人类是研究物质起家的,认为其余的智慧文明也可以从精神层面先开始进化。甚至,未来文明的发展真的只有物质和文明两个层次,不能有第三、第四或者更多的层次么?

关于数论和量子纠缠的思维训练

看到过很多书里提到过,所有数学方法、工具里面,唯独数论没有在物理学上有用到,这简直是非常讽刺的一件事---我们从老祖宗开始研究数学起几千年来就一直在做无用功?从对立统一的角度看,既然非常没用,那么必然也非常有用,人钝不能怪刀钝。花了些时间看了看数论的书,有所领悟。然则,这根本上是本人世界观演化的一个过程,可能没有什么实际意义。写下来,权当思维训练。

在开始之前,得对量子纠缠的本质再仔细探究一次。前篇文章已经阐述过,某个时刻,一个信息量固定的信息被赋予两个或者多个各自不可再分的“基本”粒子,引起了量子纠缠,当然这后面有个隐藏的前提就是这些粒子初始状态是确定的,即粒子们初始总状态的信息量为零---让我们暂时不考虑这些粒子初状态信息量不为零的情形,以后自然能够理解。

信息本身受制于不确定原理(其实是宇宙尺度),是量子化的。信息是熵变的结果,回归本源,来看看熵(即状态数)。先看不是量子纠缠的情形,最简单的情况是两个独立的基本粒子,为了方便理解,假设A粒子有0,1两个量子态,B粒子有0,1,2三个量子态,那么总共量子态有2X3=6个。如果我们简单的把情况扩展一下,A其实是一对量子纠缠的基本粒子(体系),B是三个作量子纠缠的粒子(体系),A,B整个体系是6个量子态。这里很重要的一点,独立的粒子组合而成的体系(即非量子纠缠),量子态是相乘的;而做量子纠缠的“基本粒子”间,它们的量子态是相加的,因为完全不能继续分解,牵一发而动全身。

这种“本征”的量子纠缠(即牵一发动全身)和质数的行为一模一样。质数是不能分解为质数的乘积的。而合数,可以分解为多个质数的乘积。类比来看,就是说独立的体系间,量子态是相乘的。1既不是质数又不是合数,类比来看不存在只有1态(确定态)的含信息的量子体系。推广一下,乘法是独立的体系间量子态的叠加,加法就是不独立的量子态叠加。

有加法如2+3=5或者2+7=9,这种量子态的叠加是在外界干预(即有额外信息引入引起“基本”粒子的破裂或重组)下形成,它既不是乘法(非独立体系的叠加),也不是质数(各量子态算数叠加),结果可能是质数也可能是合数(整体最终量子纠缠或者不量子纠缠,不确定)。所以引入“本征”量子纠缠的定义,就是和质数对应,无法乘法分解,量子态是算数叠加的。

回顾前面量子纠缠的基本定义,一个信息量确定(即量子态数确定,从前述分析知此数为质数)的信息在某时刻,赋予了多个各个不可分割的“基本”粒子(这句话其实就是说必须是量子态),前提是初始信息量为零。这个前提很重要,就是为保证结果为质数,所以必须初态各粒子状态确定,信息为零。微妙的直觉告诉我,现阶段去分析初始态不为零的量子纠缠态没有意义,非不欲也,实不能也,这个问题留给后来者吧。

关于本征多量子纠缠,有非常重要的性质需要讨论。它有且只有一个量子态是与外界粒子发生互动而改变状态。证明需要利用宇宙的对称性,假设有多个量子态与外界粒子发生互动而改变状态,为保证同时性(物质世界与量子态的互动由于于光速限制不是即时的,不同于文明与量子态的互动是即时的),宇宙的参考点选择,必须保证这些与外界粒子“实在”互动的粒子在以参考点为圆心的圆上,然而宇宙的参考点必须可以任意选择的,和前述矛盾,由此得证。这个性质本质上是说,多量子纠缠态,有且仅有一个“基本”粒子(或者说量子态)是与外界粒子发生“实在”互动,其余的粒子(或量子态)都是和宇宙文明互动而“自动”改变状态。这里需要注意的是,虽然本征量子纠缠只能有一个“着力点”,但是不可以就此就认为它是因,其余是果。本征量子纠缠是一个事件,相互纠缠,同时发生,用因果律来解释是误导性的。因果律是一种错觉。

前篇文章有讲到元量子纠缠下的即时信息传送,事实上对于本征多量子纠缠态一样可能。可以设想,一个文明实现了超空间的多点即时信息传输,那么它就和一个生命没什么两样了,牵一发动全身。更进一步抽象的讲,质数是生命或者文明甚至宇宙的数学表述,而质数和文明的性质一样本身是稳定的。一个也许值得思考的问题是,两点,三点,五点七点等质数空间体,有无拓扑不变性或者拓扑共性,但这可能要留给职业拓扑学家去研究了,看了几本拓扑书籍就被扑面而来的孤高冷傲给吓跑了。

可以预见,一个高阶文明,本征量子纠缠是其文明的核心架构。本征量子纠缠的核心是质数,如果我们遇到另外一个智慧文明,简单衡量它的实力和潜力的方法,就是看两个数,一个是已实际运用的最大本征量子纠缠态数,另外一个是它已知的最大质数(不管是理论推导出来的还是暴力计算出来的)。文明的成长,数学上讲就是其最大质数的探索过程,一个新的文明基因的融入,数学上可以理解为一个新的质数的引入。最大质数是衡量文明程度和进化速度的量化指标,当然这和GDP一样搞成唯质数论效果必然适得其反。

前面叙述可以看到,非常重要的一点,研究量子纠缠,数论是非常有用的工具,最有历史的自然科学和最前沿的自然科学的联姻,对立统一,将开创出一片让人无法想象的天地。

来探讨一下合数态的本征量子纠缠体系的存在可能性。一个本征量子纠缠系统,假设其有合数个量子态,最简单的例如6个量子态。6=2x3,即6个量子态。在不额外引入信息的情况下,总可以让量子态之间聚合而划分为两个更高层次的对立“量子态”(所谓对立就是只要任何时刻总是状态不一致),每个部分包含原来的3个量子态,必有一个部分是和文明互动的,我们姑且称之为“自动”量子态;由于更高层次的“量子态”是可以任意选取的(底层量子态的对称性),所以“自动”量子态也可以是任意的3个底层量子态构成的高层次量子态;由于我们遍历了所有的划分,最后所有“自动”量子态在底层量子态的并集是全集,换言之,这样的本征量子纠缠体系没有最底层量子态的“着力点”,不和物质世界发生互动,对于这类量子纠缠我就没有兴趣再研究下去了。其实前面就可以看到,由于可以高层次的“聚合”而成新的量子态,那么这就不能定义为量子态,量子态在定义里就是无法再继续分割的状态。

整篇文章都是毫无依据的臆想,所以把这称为思维训练。现在最期待的是找到一个合数态的本征量子纠缠体系来证伪,实验证据是如此的可贵!

篇后语

很久没有推荐人生必读和不能读的书了,今天推荐两篇必读:一是《谁是最可爱的人》,推荐的理由是它从语文课本下架了(不知道是否属实,只是早前看网上有过这样的流传),所以变成必读;二是《献给阿尔吉侬的花束》,这篇科幻小说值得看至少一次。

上面这篇文章,其实也不是特别满意。因为现在看起来,犯了一大一小的两个错误。

小的错误是技术错误,虽然再三强调要用整体的、抽象的方法思考,但是理工科的背景让我很难摆脱思维定势,所以两篇文章(发在一起,实际写成隔了好几个月)还是浓重的实证、局部的思考方法写出来。这可能比较和大多数科研技术人员的胃口,不过终究觉得比较肤浅---当然,读者放心,是绝对不会采用老子、王阳明的方法写的,这里我的学习目标是白居易。

犯的大错误必须非常严肃的和大家探讨。不认为写下的东西有什么是正确的,相反,都是错误的,只不过在一段时间内它们有值得借鉴的价值。最简单的,单从世界观的角度,文明的熵是负熵,这就是一个极其难被证实和证伪的假设,它是目前我的世界观的基石之一,诸位可以这么理解它对我的重要性,我是一个不折不扣的理工科出身的工程师,对于物理学现在只有一条基本定律是(近乎)毫无保留的相信,就是熵增不可逆,类似等价的另外两条科学和哲学定律是进化律和对立统一律。要让此刻的我背弃文明负熵这个观点,难度和推翻熵增不可逆、进化律、对立统一律一样大。但是,终究的,它还是一种假设,是可能在未来某个时空被证伪的,因为目前已经理解了另外一条众所周知、更深刻的,自己以前一直理解不了的道理,更在前面这些之上。

本意是希望让所有人都追求“道”(真理),都有向道之心,最终踏上问道之路。问道不是只有在科学或者哲学领域,任何领域任何行业任何工作到了极致,都可问道。比如屠夫,也可问道,一如庖丁;比如医生,叶天士束手无策的消渴症(糖尿病),一个老和尚用对立统一的思路轻松解决----顺便,现代中医也有问道圣手,某次思虑过度内火太旺快不行了,一个中医用吊住性命激发内火的方法,把我给治好了,从那之后才理解文革的本质。只不过,很多闻道于先之人,并没有能力把他们的领悟、认知用大众能轻易接受的方法普及开来, “道可道,非常道”。我算是比较能写能忽悠的,并非境界高明,请读者千万认清。

前面推荐《献给阿尔吉侬的花束》,这是希望大家意识到,对道(小说中就是智慧)的追求对人是多么重要,小说中的主人公查理的一生,没有正常人能够接受这样的结局。如果文明看成一个个人,也没有文明能接受这样的结局。

但是,无意中,用的却是“术”,这就是犯的原则性错误。这里的道术之别不是指授人与鱼与授人与渔的区别,而是忽略了最重要的一点。光顾着把一些细枝末节的世界观碎片描画出来,没有告诉读者,要形成这样的世界观,最重要的是什么。

写的都是私货,所以也不在乎再夹杂更多点。下面的感悟来自个人成长的历程,很多东西写出来又长又臭,兼带个人隐私,讲故事的话借鉴意义不大,所以直接说结论。人的一生都在不断的成长,总是时时刻刻面临各种自然选择。自然选择是很微妙的,每一次都会进化(或者淘汰,看事物的角度不同而已)人某一方面的能力(理解为进化整个基因库比较容易)。纯粹智商、情商、逆商(对于挫折的应对能力)这三种基本属性的能力,都是可以比较容易看得清楚而且能够培养的(虽然难度各有不同),这三种能力基本可以决定人在社会中的成就,但是只靠这三种能力,终其一生也没有机会踏上问道之途。个人这三种能力都在人群中前15%以外(见过的人多了,能准确衡量自己是能力之一),侥幸踏上问道之途,总结下来最重要的其实只有一点,明心见性,比较直白的理解是在两个侧面:一个是内心不迷信任何真理执着的追求真理,一个是正直坦荡不违本心,到了一定程度上就能理解它们是一回事。前三种能力的自然选择,相对较少而且明显,但是关于明心见性,几乎随时都有自然选择加诸头上。一旦做出错误的选择(或者不应该说错误,更多的时候是随大流),基因定性,路径依赖,想改正是千难万难。能够明心见性者,这方面的基因将越来越强,而求道路上,为道日损,需要尽可能减少偏见,明心见性是必要条件。

这种说教的文字其实不是很喜欢,写出来,是因为不希望自己误导了一大群人。另外,对于在问道门槛上的人,明心见性可能性命交关,自己曾度过三次半极险的自然选择,第一次之后的一个多月都见光流泪,连阳光下的地砖都不能看,很久之后才回味过来当时居然经历了散瞳。可以很确定的说,那些时候哪怕有一丝一毫的“聪明”,现在大家肯定看不到写的一系列文章。

最后可以很毁三观的告诉大家,比起花在武侠小说、网络小说,玩游戏网游,看爱情动作片,读炒股书等等(而且,还都是盗版!)各种不务正业爱好上的时间,当四有新人(读正经书,培养正经兴趣爱好)的时间大概连零头都不到。就是个凡夫俗子,非常庸俗,庖丁和镇江的老和尚也都不见得有多超凡脱俗,俗人也有俗人的活法和追求。

关键词(Tags): #世界观
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