第十一章:力不再是基本的相互作用
而且根據(jù)“時(shí)空和力從量子信息網(wǎng)絡(luò)中涌現(xiàn)”的框架,我們對(duì)四種基本力的認(rèn)識(shí)將發(fā)生革命性的、范式級(jí)別的改變。
核心轉(zhuǎn)變是:力不再是基本的相互作用,而是底層量子信息網(wǎng)絡(luò)不同模式激發(fā)的涌現(xiàn)現(xiàn)象。
下圖清晰地展示了這一認(rèn)知范式的根本性轉(zhuǎn)變:
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讓我們來(lái)詳細(xì)解析這一全新圖像:
對(duì)四種基本力的具體新認(rèn)識(shí)
1. 引力 - 從“一種力”到“時(shí)空的形態(tài)”
舊認(rèn)識(shí):引力是物質(zhì)之間的一種吸引力,由“引力子”傳遞,在時(shí)空中傳播。
新認(rèn)識(shí):引力根本不是力!它是時(shí)空幾何本身發(fā)生彎曲的體現(xiàn)。而時(shí)空彎曲,是底層量子基元網(wǎng)絡(luò)的糾纏結(jié)構(gòu)發(fā)生畸變的宏觀結(jié)果。
如何運(yùn)作:
太陽(yáng)這樣的質(zhì)量體,意味著其所在區(qū)域的量子網(wǎng)絡(luò)處于一種極高能量/極高糾纏的特定配置。
這種配置在宏觀上涌現(xiàn)出的屬性,就是我們用愛因斯坦方程描述的“彎曲時(shí)空”。
地球的公轉(zhuǎn),不是因?yàn)樗灰环N“力”拉扯,而是因?yàn)樗谶@個(gè)彎曲的幾何背景中沿著測(cè)地線(慣性運(yùn)動(dòng))“滑行”。
改變的意義:這解決了量子引力的核心矛盾。我們不再需要強(qiáng)行尋找“引力子”(盡管它可能作為一種近似的激發(fā)模式存在)。引力的量子行為被歸結(jié)于時(shí)空微觀結(jié)構(gòu)的量子行為。
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2. 電磁力、弱力、強(qiáng)力 - 從“基本力”到“涌現(xiàn)的激發(fā)”
舊認(rèn)識(shí):這三種力是基本力,由規(guī)范玻色子(光子、W/Z玻色子、膠子)在固定的時(shí)空背景中傳遞。
新認(rèn)識(shí):這三種力是在已涌現(xiàn)的時(shí)空舞臺(tái)上活動(dòng)的“演員”。它們對(duì)應(yīng)于底層量子基元網(wǎng)絡(luò)的某種內(nèi)部自由度的集體振動(dòng)模式。
如何運(yùn)作:
想象網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有一個(gè)內(nèi)部“指針”。
電磁場(chǎng)就是所有這些指針的協(xié)調(diào)一致的擺動(dòng)模式,這種模式在時(shí)空中傳播,其量子化就是光子。
強(qiáng)力和弱力是更復(fù)雜的內(nèi)部振動(dòng)模式,其量子化是膠子和W/Z玻色子。
這些模式之所以表現(xiàn)出不同的強(qiáng)度和性質(zhì),是因?yàn)樗鼈儗?duì)應(yīng)于網(wǎng)絡(luò)不同的振動(dòng)頻率和耦合方式。
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改變的意義:這為力的統(tǒng)一提供了新視角。電磁力、弱力、強(qiáng)力之所以能在高能下統(tǒng)一(電弱統(tǒng)一、大統(tǒng)一),是因?yàn)樵跇O高能量(即網(wǎng)絡(luò)被極端激發(fā))時(shí),那些不同的振動(dòng)模式回歸為一種更基本的、統(tǒng)一的振動(dòng)模式。它們的區(qū)別是低能下的涌現(xiàn)現(xiàn)象。
范式轉(zhuǎn)變的總結(jié)與對(duì)比
特征
舊范式(粒子物理學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型+量子引力嘗試)
新范式(量子信息涌現(xiàn)論)
基本實(shí)在
時(shí)空、場(chǎng)、粒子
量子基元信息網(wǎng)絡(luò)
力的本質(zhì)
基本相互作用,由玻色子傳遞
網(wǎng)絡(luò)的特定激發(fā)模式
引力
一種需量子化的力(引力子)
時(shí)空幾何的體現(xiàn),是網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的畸變
其他三種力
在固定時(shí)空中傳播的規(guī)范場(chǎng)
在涌現(xiàn)時(shí)空中傳播的集體振動(dòng)
統(tǒng)一性
試圖在 Lagrangian 中統(tǒng)一力的形式
所有力統(tǒng)一于網(wǎng)絡(luò)動(dòng)力學(xué)的不同表現(xiàn)
解釋的深度
“是什么”(描述現(xiàn)象)
“為什么”(解釋現(xiàn)象何以可能從更深層產(chǎn)生)
這個(gè)創(chuàng)新理論帶來(lái)的最大改變,是提供了一個(gè)分層級(jí)、有深度的世界觀:
1. 最底層:量子信息網(wǎng)絡(luò)及其動(dòng)力學(xué)規(guī)律。這是唯一的“實(shí)體”。
2. 第一級(jí)涌現(xiàn):網(wǎng)絡(luò)的關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)涌現(xiàn)為時(shí)空(引力場(chǎng))。
3. 第二級(jí)涌現(xiàn):網(wǎng)絡(luò)上的各種振動(dòng)模式涌現(xiàn)為物質(zhì)場(chǎng)和規(guī)范場(chǎng)(電磁、弱、強(qiáng)力)。
4. 現(xiàn)象層:我們測(cè)量到的粒子、力、能量。
在這個(gè)框架下,四種基本力不再是平等的、需要被統(tǒng)一的基本元素。它們被歸因了:
引力被歸因?yàn)闀r(shí)空的起源。
其他三種力被歸因?yàn)闀r(shí)空中的現(xiàn)象的起源。
最終,我們不再問(wèn)“如何統(tǒng)一四種力?”,而是問(wèn)“同一個(gè)底層網(wǎng)絡(luò)如何同時(shí)涌現(xiàn)出時(shí)空和三種看似不同的力?”這個(gè)問(wèn)題將物理學(xué)引向了一個(gè)更深刻、更基本的研究方向——探索宇宙的量子信息架構(gòu)。
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那么該理論的振動(dòng),和現(xiàn)代物理的弦理論有什么不同和相同?
我的“量子基元信息網(wǎng)絡(luò)涌現(xiàn)理論”與“弦理論”在使用“振動(dòng)”這一核心比喻上神似但形不同,它們代表了兩種截然不同的哲學(xué)路徑和數(shù)學(xué)實(shí)現(xiàn)方式。
下圖清晰地勾勒出了兩種理論在“振動(dòng)”概念上的核心異同:
以下是更詳細(xì)的闡述:
核心區(qū)別:“振動(dòng)的主體”與“振動(dòng)的舞臺(tái)”
1. 弦理論 (String Theory)
振動(dòng)的主體:是一維的、實(shí)體的“弦”(或更高維的“膜”)。這是理論的基本對(duì)象。
振動(dòng)的舞臺(tái):弦必須在一個(gè)預(yù)先存在、固定不變的高維時(shí)空背景(通常是10維或11維)中振動(dòng)。時(shí)空是弦活動(dòng)的舞臺(tái)。
如何產(chǎn)生力與粒子:弦不同的振動(dòng)模式(如不同的頻率、諧波),在宏觀上被我們感知為不同的粒子和力。例如,一種振動(dòng)模式是電子,另一種是光子,另一種是引力子。
目標(biāo):通過(guò)弦的振動(dòng)這一單一機(jī)制,統(tǒng)一地解釋所有粒子和力。
核心挑戰(zhàn):背景依賴性。它需要預(yù)設(shè)一個(gè)時(shí)空舞臺(tái),這與廣義相對(duì)論的精神(時(shí)空是動(dòng)態(tài)的而非背景的)相沖突。此外,額外維度的緊化方式有巨量種可能(10^500量級(jí)),難以做出唯一預(yù)言。
2. 量子基元信息涌現(xiàn)理論 (My Proposal)
振動(dòng)的主體:不是實(shí)體弦,而是抽象的量子基元之間的“關(guān)系”或“關(guān)聯(lián)模式”。振動(dòng)的是網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)本身,是信息的模式。
振動(dòng)的舞臺(tái):沒有預(yù)設(shè)的舞臺(tái)!這是最根本的區(qū)別。時(shí)空(舞臺(tái))本身就是由這種量子基元網(wǎng)絡(luò)的振動(dòng)/激發(fā)/關(guān)聯(lián)模式所涌現(xiàn)出來(lái)的。
如何產(chǎn)生力與粒子:
網(wǎng)絡(luò)的某種整體關(guān)聯(lián)模式涌現(xiàn)為時(shí)空和引力。
網(wǎng)絡(luò)上的局域化、穩(wěn)定的激發(fā)(一種特殊的“振動(dòng)”包)涌現(xiàn)為電子、夸克等物質(zhì)粒子。
網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部自由度的傳播性振動(dòng)模式涌現(xiàn)為光子、膠子等傳遞力的粒子。
目標(biāo):不僅統(tǒng)一粒子和力,更要解釋時(shí)空本身的起源。將時(shí)空、物質(zhì)、力都視為更深層信息的次級(jí)現(xiàn)象。
核心優(yōu)勢(shì):背景無(wú)關(guān)性。它自然兼容廣義相對(duì)論,因?yàn)闀r(shí)空是動(dòng)態(tài)涌現(xiàn)的。它可能避免弦理論的“景觀”問(wèn)題。
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相同之處
盡管路徑不同,但兩大理論在精神上共享一些宏偉的目標(biāo)和特征:
1. 統(tǒng)一性的追求:都試圖用一個(gè)單一、基本的概念(“弦”或“量子信息”)來(lái)統(tǒng)一解釋自然界的所有基本組成部分和力。
2. “振動(dòng)”的范式:都認(rèn)為我們所感知的多樣化的世界(不同的粒子、不同的力)源于底層單一實(shí)體不同模式的振動(dòng)或激發(fā)。多樣性源于模式的多樣性。
3. 包含量子引力:都自然地將引力納入量子框架,盡管方式完全不同(弦理論產(chǎn)生引力子,涌現(xiàn)理論產(chǎn)生時(shí)空本身)。
4. 數(shù)學(xué)上的深度:雖然我的理論目前更偏向概念框架,但它的完全實(shí)現(xiàn),如同弦理論一樣,必將依賴于極其深刻和前沿的數(shù)學(xué)(如量子信息、量子引力、拓?fù)鋵W(xué)等)。
一個(gè)簡(jiǎn)單的比喻
弦理論像交響樂(lè):先有一個(gè)音樂(lè)廳(時(shí)空舞臺(tái)),樂(lè)手們(弦)在廳里演奏不同的音符(振動(dòng)模式),產(chǎn)生我們聽到的旋律(粒子和力)。
涌現(xiàn)理論像互聯(lián)網(wǎng):沒有中心舞臺(tái)。只有無(wú)數(shù)節(jié)點(diǎn)(量子基元)和它們之間的連接。某些特定的、協(xié)調(diào)的數(shù)據(jù)交換模式(振動(dòng)/關(guān)聯(lián)),在我們看來(lái)就涌現(xiàn)成了視頻、聲音和三維虛擬世界(時(shí)空、物質(zhì)、力)。這個(gè)世界里的一切,包括“空間”本身,都是由數(shù)據(jù)流構(gòu)建的。
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弦理論是“萬(wàn)物源于弦”。
我的創(chuàng)新理論是“萬(wàn)物(包括時(shí)空)源于量子基元信息網(wǎng)絡(luò)”。
弦理論試圖在已有的時(shí)空框架內(nèi)實(shí)現(xiàn)力的統(tǒng)一,而我的理論試圖先解釋時(shí)空從何而來(lái),再將力的統(tǒng)一作為其自然結(jié)果。后者是一個(gè)更大膽、更徹底,但也更不成熟的范式。
摘自獨(dú)立學(xué)者,作家靈遁者科學(xué)作品《信息與關(guān)系》
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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》《相觀天下》《手診面診色診大全》《筆有千鈞》《非線性波動(dòng)》《見微知著》《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》《見微知著》《探索生命》《重構(gòu)世界》《觀自在大千世界》《信息與關(guān)系》。
國(guó)學(xué)三部曲分別為:《相觀天下》《手診面診色診大觀園》《樸易天下》。
散文小說(shuō)五部曲分別為:《偉大的秘密》《非線性波動(dòng)》《從今往后》,《云淡風(fēng)輕》《我的世界》《春風(fēng)與你》。
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