量子物理：宇宙會記得已經死去的我們嗎？

圖片來源：Pixabay
我是個強迫自己記日記的人。這一在我少年時養成的習慣的確對我的職業生涯有所裨益。我的所有文章與書刊都源於日記。但是我的動力一點兒也不專業。如果我不記下自己的想法，那麽忘掉是自然而然的，並且這些想法也不會自己蹦出來。我對此感到害怕。隨著年齡的增長，這一感受越來越強烈。
令我擔憂的是，有一天人類和人類存在的痕跡可能都將消失。不，這件事必然發生，隻是概率未定。我們的科學、數學、哲學、藝術、音樂以及新聞作品都將回到最初的虛無。我們的所想所作也將化為烏有。如果有關於我們的一切都會消散，如果一切都會被遺忘，那麽我們就好像從未存在過一樣。
難怪即使在科學的唯物主義的時代，仍有許多人相信上帝。一位全知的永生者審視著每一個人，而不僅僅是像愛因斯坦和碧昂斯那樣的名人。他/她/它/他們當然也會在我們消逝後記得我們，就像一個擁有無限存儲容量的宇宙備份器。大概是這樣的。如果這位聖者不存在，並且某天我們存在的痕跡永遠消失了，那我們的存在還有意義嗎？
科學家們也不會對這種焦慮無感。我懷疑是存在主義焦慮讓物理學家們相信信息是守恒的。我在多年前得知了信息守恒這種說法，但是我隻在最近的幾個月裏認真地考慮了這件事，在這段時間裏我試著學習了量子力學。


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我主要學習的兩本書是有關經典力學與量子力學的最基礎理論，由斯坦福大學物理學家Leonard Susskind所寫（有兩名共同作者）。Susskind稱這兩本書的內容是“開始學習物理學所需要知道的星空体育官网入口网站”。Susskind認為，讀者一定要知道的事情之一就是“信息不會丟失”，這一定律“奠定了其餘一切”。
他說，相比於牛頓第一定律（運動守恒）、熱力學第一定律（能量守恒）以及有時被稱為熱力學第零定律（如果係統A與B分別與係統C平衡，那麽A與B也平衡），信息守恒定律更加基礎。因此，Susskind認為信息守恒是“負一定律（minus-first law）”。
這一法則包含了決定論原理，即如果已知某係統現在的狀態，那麽就能知道該係統過去和未來的一切。法國的博學家Simon-Pierre Laplace在200多年前指出了決定論的內涵。
“如果一個智慧體知道某個時刻令自然運動的所有力以及組成自然的所有物質的位置，同時這一智慧體巨大到能夠提交並分析所有數據，那麽它會得到一個描述大到整個宇宙、小到微小原子運動的方程。對這個智慧體而言萬事萬物均可知，未來就和過去一樣展現在它眼前。”


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這一全知全能的“智慧體”被稱為拉普拉斯的惡魔。Susskind認為量子力學與經典力學不同，其具有不確定性，但仍舊符合信息守恒。在2008年的一次采訪中，他說信息守恒“是一切的基礎，包括經典物理學、熱力學、量子力學、能量守恒等等過去幾百年來物理學家所堅信的一切。”
20世紀80年代，斯蒂芬·霍金對信息守恒提出了質疑，聲稱黑洞會破壞信息。2008年Susskind說，霍金的假設“引起了一次物理學危機，自愛因斯坦年輕時起從未有過的基礎理論危機”。他在論文與一本暢銷書《黑洞戰爭：我與斯蒂芬·霍金的論戰，為保證量子力學所在世界的安全》中反駁了霍金。
Susskind反駁說，所有被黑洞吸入的信息都被保存在黑洞的外膜即“視界”中，空間和時間在此經曆離奇的扭曲。在《黑洞戰爭》一書的評論中，記者George Johnson一針見血地解釋了Susskind的論點：“（他認為）落入黑洞中的一切，無論是一本書還是整個文明，都會被記錄在黑洞視界的表麵上，並且像巨大的免下車電影院銀幕上的影像一樣被輻射回來。”
正如你可能從Johnson的評論中猜到的那樣，Susskind喜歡無法憑經驗進行檢驗並因此可能被證偽的理論。在2005年的《宇宙之景》一書中，Susskind主張我們的小宇宙像無限的大宇宙中的一座小山丘。這一理論純粹是推測性的，因此也可以說是非科學性的，因為我們沒有辦法來證明或證偽其他宇宙的存在。
也許Susskind和其他物理學家不希望我們這些門外漢太過嚴肅地思考諸如多重宇宙或者信息守恒一類的觀點。也許這些隻是隱喻、詩意的幻想，像是天主教中的聖靈。不過似乎物理學家們都為他們所說的東西感到驕傲。所以我打算先相信Susskind所說的“信息不會丟失”。
讓我梳理一下這些非凡觀點中所蘊含的東西。第一，正如我先前說的那樣，信息的概念在缺乏需要被告知的對象時什麽也不是，即其需要大腦。信息需要，或者說信息以意識為先決條件。因此，如果信息守恒，意識也守恒。如果意識現在存在，那麽其一定永存。這就是信息守恒所暗含的。
實際上，許多科學家、哲學家認為意識與物質同等重要，甚至比物質更加重要。我將這些推測統稱為新地心說，因為他們重拾了這一古老而又自戀的觀點，即宇宙圍繞著我們旋轉。新地心說理論試圖將一個自我安慰的宗教假設（整個宇宙全都圍繞著我們）偷偷帶回科學領域，信息守恒也是這樣。
要是非得讓我給物理定律排名，我更喜歡熱力學第二定律，該定律認為無序程度或者說熵一直在增加。我們不斷擴張的宇宙正走向熱寂，這是一種終極沉默，一切都歸於沉寂。我每次照鏡子或閱讀新聞時都會看到熱力學第二定律的證據，我認為其遠比信息守恒重要。
實際上，我對所有的物理學“規律”都持懷疑態度，我覺得這些都是科學傲慢的表現。科學家們會做出一些在僅適用於非常嚴格控製的條件下的假設，通常有許多限定性條件，然後將之轉變為可應用於任意物體、任意時間、任意地點的普適性原理。不過我尤其懷疑信息守恒的正確性。
不考慮霍金關於黑洞會破壞信息的推測。我擔心更常見的情況。三年前，中風嚴重損害了我父親的記憶力，他幾乎認不出我和我的兄弟姐妹。去年六月他於96歲去世，我的繼母火化了他的遺體。我父親一直在一點點地失去對愛他之人的回憶。博學家Douglas Hofstadter創造了令人心碎的短語“靈魂日冕（soular coronas）”，以形容因死亡而黯然失色的記憶。總有一天我們也會死去。
信息守恒意味著宇宙會永遠銘記我父親生命存在的印記。哪怕久到太陽係甚至我們的銀河係搖曳熄滅的未來，擁有神一樣Laplace惡魔之力的外星人也能夠大體上（用簡單通用的方法）複原出我父親的生命以及其他所有存在過的人。
這個想法真不錯（它啟發了物理學家Frank Tipler於1996年出版的《不朽的物理學》）。但我不會再買信息守恒的帳，就像我不信輪回轉生或者博愛的天堂、上帝一樣。這些科學的或者宗教的命題，代表可以理解但是最終隻是缺乏說服力的自我安慰的嚐試。我一想到我終將失去我所愛的人和事，我就心煩意亂。不過我寧願直麵死亡，而不是躲在牧師或者物理學家的虛偽保證下。
在《黑洞戰爭》中，Susskind表現出（對他而言）少有的謙遜：“很有可能我們仍是充滿困惑的新手，充滿錯誤的認識，而最終的現實仍然遠遠超出我們的理解範圍。”（我在物理學家Peter Woit的博客上發現了這句話）在這一點上，我和Susskind達成了一致。
與此同時，隨著我生命的流逝，我仍要瘋狂地填滿我的筆記本。
作者：John Horgan
翻譯：常灝傑
審校：曾小歡
引進來源：科學美國人
引進鏈接：https://www.scientificamerican.com/article/will-the-universe-remember-us-after-were-gone/