假如宇宙没有你,它还会存在吗:观察者从哪来
宇宙完全可以是一片没有任何观察者的荒凉,可它偏偏演化出了能理解它的我们。黑格尔说这是必然,多元宇宙说这是偶然,而玻尔兹曼大脑说——你压根就没存在过。
「大问题 Dialectic」的整理。这一期和上帝存在的五种证明有一段重合(宇宙微调那部分),我做了压缩,把重心放在后面三种回答上。核对时改了几处,其中关于玻尔兹曼大脑的两处比较要紧。
宇宙为什么会有观察者
这不是个无聊的问题。
这个宇宙完全可以是一片没有演化出任何智能生命、因而完全不会被观察到的荒凉。 可它偏偏演化出了我们这样能够观察它、并且试图去理解它的观察者。
爱因斯坦说过一句耐人寻味的话:这个世界最不可理解之处,在于它居然是可以被理解的。
你不觉得这很奇妙吗?这个宇宙完全没有义务被理解,但它当中居然存在着能够观察并理解它的东西——好像这个宇宙想要被观察到一样。
如果它根本不会演化出观察它的智慧生命,那这个宇宙存在的意义又是什么呢? 这就像一朵开在山间的野百合,自开自落无人问津——如果从未有人看过它,它盛开时的美丽还是美丽的吗?
这么讲文学意味太重。从物理学角度说,这个问题就是:这个宇宙最底层的一些物理参数,似乎就是为了演化出能观察它的智能观察者而被刻意微调过。
前情:宇宙微调,以及自然选择为什么在这里失效
(这一段在上帝存在的五种证明里已经详细写过,这里只压缩到最必要的部分。)
粒子物理学的标准模型里有二十来个自由参数——它们不是从理论里算出来的,只是恰好取了这个值,没什么道理可讲。而且它们取别的值,模型依然自洽,一个物理常数不同的宇宙完全可以自洽地存在。
但只要这些参数动一点点,宇宙就不会有生命、不会有恒星,甚至不会有化学变化。 精细结构常数偏离 4% 就不会有稳定的碳元素;上下夸克质量比稍变,质子就会衰变成中子,不会有稳定的原子核;引力再强一点恒星很快烧尽,再弱一点恒星压根点不着;暗能量再强一点物质聚不成星球,再弱一点宇宙很快缩回去。
而且要注意:这些巧合不是相加的关系,是一环套一环相乘的关系。 每条「差 4% 就怎样」的前提都是「其他参数不变」,所以当所有常数要同时落在各自的窄区间里,可选空间小得多。物理学家李·斯莫林估算过,随机摇出一套能演化出智能生命的常数组合,概率大约是 10⁻²²⁹。
那么问题是:为什么我们中奖了?
对付这类「太巧了所以一定有设计」的论证,通常的王牌是演化论:秩序不需要设计者,自然选择的试错算法就能自行长出复杂秩序。你看到的是被筛选下来的世界显得和谐,你没看到的是那些在试错中被淘汰的牺牲品——为这份和谐找特殊解释,只是幸存者偏差造成的自作多情。
但这张王牌在物理常数面前失效了。
因为演化的前提是这东西会随时间变化,然后在自然选择下变得越来越适合生存。可什么叫物理常数?常数的意思就是它不是变量。 难道一百亿年前的光速比现在更年轻所以跑得更快一点?生命可以演化,宇宙环境可以演化,但物理规律和物理常数自宇宙诞生起就是恒定的。
自然选择对解释物理常数不起作用。 这一下把演化论的武功废掉了。
于是就有了这一期要讲的三种回答。
| 立场 | 代表 | 观察者的出现是 |
|---|---|---|
| 强人择原理 | 黑格尔哲学 | 必然 |
| 弱人择原理 | 演化论 + 多元宇宙 | 偶然 |
| 反人择原理 | 玻尔兹曼大脑 | 幻觉——你根本没存在过 |
人择原理是什么
人择原理(也叫人存原理)是物理学、宇宙学和哲学交叉的一个学说,专门用来解释宇宙微调。核心思想是:我们所观察到的宇宙,必须与「我们人类存在」这个条件相兼容。
它分两个版本。
弱人择原理:我们观察到的宇宙必须与观察者的存在相兼容。它不预设任何前提,只是陈述了一个「观察者选择效应」——类似于幸存者偏差。它反对设计论:你之所以觉得这个宇宙像是为观察者而微调过,是因为你这个观察者已经存在了;如果不存在你这样的观察者,根本就不会有「宇宙微调」这个问题被提出来。
但弱人择原理挨了不少批评:它更像一句同义反复。你问「为什么宇宙的秩序如此精妙」,它回答「因为如果不是这样就不会有人类存在了」——这话逻辑上没毛病,但它不是科学解释,因为它无法证伪,也没有正面回答问题。说了等于没说。
强人择原理则更进一步:宇宙的性质必然是允许智慧生命出现的。 也就是说,宇宙中有某种安排或倾向,使得它必然(或至少更倾向于)演化出有智能的观察者。
回答一:黑格尔——观察者的出现是必然
(先说明:把黑格尔算作「强人择原理」是这期节目做的类比,不是学界的通行分类。 黑格尔比人择原理这个概念早了一个多世纪。但这个类比确实很贴。)
黑格尔认为,这个世界上必然有一个绝对的、本质性的东西存在,否则现象世界里纷繁芜杂的万物根本不会存在。 而这个绝对的东西,就是精神。
整个故事是这样走的:
精神最初只存在于纯粹的概念之中。 然后它辩证发展,否定自身、走到自己的对立面、异化了自己——于是精神性的概念外化为物质世界(大致对应一百三十八亿年前的宇宙大爆炸)。物质世界诞生,于是有了自然史。而自然界变化发展的目的,就是为了演化出人类。
人类诞生之后,忍不住要追问:这个世界的本质是什么?宇宙万法的源头是什么?而最终人类发现,答案是——原来这个宇宙的绝对本质就是精神。
于是作为宇宙绝对本质的精神,通过人类的精神认识了它自己。 精神由此实现为绝对精神。人类才发现:原来我的精神,和作为宇宙绝对本质的那个精神,是相通的——它们本来就是同一个东西。
在黑格尔这里,人类就是绝对精神的代言人。
这条线索在他的《哲学全书》里表现得很清楚。这本书分三部分:《逻辑学》《自然哲学》《精神哲学》,而它们不是三个孤立的板块,是精神理念自我展开成为绝对精神的三个阶段。
《逻辑学》 里的「逻辑」不是形式逻辑或推理规则,它就是本体论——研究一切存在最根本的结构。因为宇宙的本质是精神性的,所以早在物质世界和人类诞生之前,作为宇宙本质的精神就已经有了逻辑蓝图,相当于上帝创世之前的图纸。你可以把它理解成这个宇宙的底层代码。而这段底层代码必然会跑起来,一跑起来就形成了这个世界的历史。 所谓「逻辑与历史的同一」——世界史怎么走,从一开始就设定好了。
(顺带一提,视频这里引用了那句流传极广的「存在的必然是合理的」。这句话是误译,黑格尔原文说的是现实的东西合乎理性,不是「凡存在的都正当」——这一点我在形而上学那篇里已经说过。)
《自然哲学》 是精神外化为自然之后的阶段,也就是各种物理学和自然科学。黑格尔在其中用逻辑推演出了从物质到生命、到动植物、最终到人类的必然序列。《自然哲学》的终点就是演化出能够产生意识活动的人类——自然界的最终目的,就是演化出人类精神。
《精神哲学》 则讲这个异化了的精神理念,如何通过人类的精神活动返回它自身。人类精神从主观精神发展到客观精神,经历艺术和宗教,最终抵达哲学这个最高阶段——人类终于从概念上理解了宇宙的绝对本质其实就是精神本身;与此同时,作为宇宙绝对本质的精神,也就借由人类的精神活动认识了自己。
三个部分形成一个闭环:精神想要认识自己,于是「下凡」变成自然,再借助人类精神重新回到它自己那里。 用一个学界常用的说法,这既是精神远赴他乡的远征,也是它认识自己的还乡之旅——人类精神并不在绝对之外,它就是绝对的代言人。
所以在黑格尔这里,认识论就是本体论,思维和存在是同一的。
回到爱因斯坦那个疑问——宇宙为什么居然能被理解?
黑格尔的回答是:因为宇宙的本质和我们的精神从一开始就是同一个东西。 思维和存在从一开始就同一,本体论从一开始就蕴含了认识论。打个比方:上帝从一开始就是按照他自己的模样造的人,他在创世之前就已经预设了人类能够认识他。
所以观察者的出现是必然的。宇宙必然会被观察。
演化论者的反驳
演化论者对这套东西的批评很直接:这完全是自说自话。
黑格尔的体系确实显得极其圆融自洽——思维就是存在,实体就是主体,逻辑就是历史,本体论就是认识论,连辩证法这个方法论本身都是内容。但你从一开始就预设了宇宙的本质是精神,然后精神绕一大圈之后自我实现。
凭什么给宇宙预设这么一个目的?宇宙凭什么是有目的的?
回答二:多元宇宙——观察者的出现是偶然
演化论者说:我们现在是升级版了,引入一个新学说,就能把自然选择这套武功练回来。
前面说过,自然选择对物理常数不起作用,因为常数不变。升级版的做法是:好,我承认单个宇宙里常数不变——但如果有很多个宇宙呢?
作为大一统理论候选之一的 M 理论(也就是超弦理论那一支,霍金在《大设计》里大力推崇的那套)支持多元宇宙:它允许大约 10⁵⁰⁰ 种不同的常数组合套餐,每一套对应一个平行宇宙。
在不同的平行宇宙里有不同的物理常数,因而有不同的物理规律——有的宇宙空间不是三维的,有的宇宙上夸克比下夸克重因而没有化学反应。所以绝大多数平行宇宙里演化不出任何观察者,这是大概率事件;只有极少数宇宙的常数组合恰好合适,而我们恰好活在这极少数里。
你看到的是我们这个宇宙的常数巧得离谱,你没看到的是绝大多数平行宇宙一片荒凉。
于是自然选择在宇宙的尺度上重新生效了。这是一个典型的弱人择原理回答:观察者的出现不是必然,宇宙自身也没有什么想被观察的内在倾向。
黑格尔说观察者的出现是必然,多元宇宙说:巧合就是巧合,不需要自作多情地附加什么目的论解释。我们的出现只是偶然。
回答三:玻尔兹曼大脑——你压根就没存在过
这时候第三拨人坐不住了。他们对演化论的批评很刁钻:
你们演化论者一副很科学、很反目的论的样子,但你们其实反不彻底。
因为你们那套解释总是舍弃不掉一个漫长的、累进式的演化迭代过程:从单细胞到多细胞、到海洋生物、到陆生生物、到哺乳动物,四十亿年;再往前推到宇宙大爆炸,还有一百三十多亿年。你们说这个过程没有目的,但你们死死抱着这个「一环套一环、逐级累进」的结构不放,这里面还是隐约藏着一种「无目的的合目的性」,还是有目的论的残余。
真正彻底的回答是:观察者的出现不仅是偶然,它甚至只是随机的——它根本不需要这么一个累进的演化过程。
这个有意识的观察者,极大概率是一个玻尔兹曼大脑。
先讲科学原理
(听到这里可能有人以为又是「缸中之脑」。不是。 缸中之脑是哲学家开的脑洞:把你的大脑取出来泡在营养液里,接上电极,由超级计算机给它模拟逼真体验。而玻尔兹曼大脑建立在物理学之上,路数完全不同。)
要理解它,先要理解熵——衡量一个系统无序程度的指标,熵越高越无序。热力学第二定律说,封闭系统的熵会随时间增大,逐渐趋于无序混乱,宇宙整体最终进入「热寂」。
但统计力学告诉我们:即使在整体趋于无序的大趋势下,局部也会发生小概率事件——大量随机运动的粒子会突然形成某种有序结构。这叫热涨落。
比如一个房间里的空气分子正常是随机均匀分布的,但理论上它们完全有可能在某个瞬间随机聚集到房间一侧,使另一侧几乎真空。 除了经典的热涨落,量子力学也提供了类似机制——量子涨落:真空并非一片虚无,而是充满瞬间出现又消失的粒子对,这意味着即便在真空中也随时可能涌现出有序结构。
而关键的一步是:这种小概率事件,只要给定足够漫长的时间,就会近乎必然地发生。
于是:如果宇宙无限大、存在无限长的时间,那么在某个瞬间,某处随机运动的粒子完全有可能通过涨落瞬间形成一朵花的结构、一台手机的结构,甚至一个完整人类大脑的结构。
这种通过涨落形成的大脑,就是玻尔兹曼大脑。
打个比方:宇宙里有一种「随机晃荡机制」,就跟摇骰子一样,只不过摇的是物理粒子。这么晃啊晃,啪,就非常巧合地晃出了一个每颗粒子的排布都和人脑一模一样的结构。
注意它和缸中之脑的区别:缸中之脑接上电极是否真能产生意识,这没有保障;而玻尔兹曼大脑的每一颗粒子的排布和运动状态都和人类大脑完全一致——只要你不坚持一种极端唯心主义,那它就能产生意识。
而且它不需要任何外界信息输入。我们的感受、记忆都伴随着特定的大脑状态,而这种状态还原到最底层就是一种特定的粒子排布。所以你不需要真给它一部手机,也不需要它真去过海边——随机晃荡就正好晃出了一个「此刻正在看视频」的感受加上「去过海边」的记忆。
这个大脑没有身体,没有童年,没有历史。 它所在的宇宙里可能没有生命、没有星球、没有化学。但就在这么一瞬间,它突然拥有了一种「自己是人类」的感受,突然有了童年记忆、有父母、有伴侣,感觉自己已经活了三十年,感觉自己正在看一档谈论神奇宇宙的节目——它甚至也在跟着感叹:啊,为什么这个宇宙的秩序如此精妙!
现在问题是:同样正在读这篇文章的你,怎么保证自己不是一个玻尔兹曼大脑?
然后是概率账
你会说:好吧,理论上是可能的,但说我真是玻尔兹曼大脑,这也太科幻了。
可这里有个基本原理:一件事只要理论上可能,那么当时空尺度大到一定程度,它就必然发生。
而这个尺度可以大到什么程度?无限大。 我们知道宇宙在加速膨胀,如果继续下去,宇宙会进入所谓「德西特空间」的状态——不坍缩也不停止膨胀,永远向外扩张,时间无限延续。
这就不是「在一百三十八亿年里每天买彩票」这个数量级了。
而更关键的是比较。你说概率小,那咱就比:通过涨落形成玻尔兹曼大脑,与通过自然选择演化出人类大脑,哪个概率更小?
物理学家算过,前者远大于后者,而且是数量级上的远大于。
为什么?因为通过自然选择形成有意识的人脑,需要一个漫长的、累进式的迭代过程——而且不是四十亿年的生命演化,是从一百三十八亿年前的大爆炸开始算:暴胀、银河系形成、太阳形成、地球诞生、生命起源、神经系统演化、人类大脑出现。这一连串小概率事件,而且这些事件是一环套一环的复合关系,还必须都在特定的时间、特定的空间发生。
原视频这里有个很妙的比喻:这相当于一镜到底,而且一点都不能错。
而最大的问题是节奏。怎么着,大爆炸之后一系列极小概率事件,都恰好在对的时间、对的地点,跟提前约好了似的各自排上了档期?
举个例子:地球刚形成时要经过约十亿年才冷却到允许生命诞生,再经过约十亿年才产生海洋和大气,然后还要二十多亿年才从单细胞演化到智能文明——而这五十亿年,都需要一颗稳定燃烧的恒星。 太阳的质量恰好让它有约一百亿年的主序星阶段,而它目前正正好好稳定燃烧了五十亿年。 恒星质量太大,热核反应太快,主序星阶段很短;质量太小,散发的热量不够,地球就得离得更近,而一旦太近就会被潮汐锁定——一面永远白天酷热,一面永远黑夜严寒,就别提演化出生命了。
怎么这一切都卡上了点?
而玻尔兹曼大脑不需要这些。 它不需要预设那么漫长的、一镜到底的宇宙演化和生命演化历程——它直接通过涨落机制,「零帧起手」就能搓出一个大脑。 而且这是在无限时间和无限空间中,任何局部空间都可能随机形成,不是每天只能抽一次奖。
还有更狠的一层:演化论者为了解释宇宙微调,还预设了 10⁵⁰⁰ 个平行宇宙,说我们恰好活在其中那个允许生命演化的微调宇宙里——这个「恰好」又把概率压低了一大截。而玻尔兹曼大脑根本不需要这个恰好:即便在一个没有生命、没有星球、连化学都没有的荒凉宇宙里,只要存在涨落机制,就能形成玻尔兹曼大脑。
于是按照无差别原则(或者叫平庸原理)——你在没有其他信息的情况下,应当假定自己是同类对象中的典型一员——既然宇宙中玻尔兹曼大脑的数量在数量级上碾压人类大脑的数量,那你对「我是一个真正演化出来的人类」这件事的置信度就低得可怜。你几乎必然是一个玻尔兹曼大脑。
一个已有的反驳,和一个视频没提的
视频给的反驳是:玻尔兹曼大脑通过涨落瞬间形成,由于熵增,它没有稳定的外部能量支持,一般只能维持几秒甚至几毫秒——那么只要我能有超过一分钟的连续意识体验,我就能证明自己不是。
对此的回应有两条:第一,你这个「连续体验」真的连续吗? 还是说那个大脑在短短几毫秒里就制造了「我已经连续体验了几十年」的错觉?(天上一天,人间百年。)第二,形成一个能稳定存在几十年的玻尔兹曼大脑,概率确实远低于只存续几毫秒的——但别忘了时空无限,极小概率也并非不可能,关键还是看它和自然选择比起来哪个更小。
但真正有力的那个反驳,原视频没有提,我补在这里。
它叫认知不稳定性:如果你真的是一个玻尔兹曼大脑,那么你的记忆、你所掌握的物理学知识、你刚才做的那一整套概率推理,全都是随机涨落的产物——它们没有任何理由是可靠的。
换句话说,「我是玻尔兹曼大脑」这个结论,会摧毁你用来推出这个结论的全部依据。 它是自我拆台的:一旦你接受它,你就再没有理由相信支撑它的那套热力学和统计力学;而如果你没有理由相信那套东西,你也就没有理由接受这个结论。
这正是为什么在主流宇宙学里,玻尔兹曼大脑的真正用途是一个归谬工具:如果某个宇宙学模型推出「玻尔兹曼大脑在数量上压倒正常观察者」,这被视为该模型出了问题的信号,而不是一个该被接受的推论。 换句话说,它是用来淘汰理论的,不是用来描述我们处境的。
收束:我们关心的其实不是宇宙
三种回答摆在一起:
强人择原理说,宇宙为了产生我们这样的观察者而被微调过。玻尔兹曼大脑说,宇宙并没有为我们的出现提前安排好一切。弱人择原理说,即便没有安排,我们的存在依然说明宇宙的秩序很精妙。而玻尔兹曼大脑说——
我们以为自己存在,但我们的存在只是一次孤立的幻觉事件。我们没有历史、没有身体、没有环境、没有未来。我们以为「虽然终将离去,可至少我们来过」,但其实我们从未来过。我们只是涨落造成的梦幻泡影。
不过原视频最后那段收尾,我觉得比前面所有的宇宙学都更值得记下来。
关于「宇宙为何会有观察者」,其实我们关心的根本不是这个宇宙本身。
我们完全可以接受这个宇宙是一片荒凉。可问题在于——这个宇宙之中竟然有一个「我」。
于是真正的终极问题是:「我」为何会出现在这个宇宙之中?「我」存在的意义是什么?
我们好像天然就背着一个任务:解释自己缘何来到这个世界上。我们无法接受自己是无缘无故来到这世上的,无法接受自己的存在只是出于冰冷的偶然,我们希望它有个安排、有个目的。
而这里有一个次序上的颠倒非常精彩:
在时间上,确实是先有了这个宇宙,然后才有了「我」。但在逻辑上,是先有了这个「我」——然后这个自带「解释我缘何存在」这项任务的「我」看向世界,反过头去追问这世界缘何存在。
于是,回答「我缘何存在」,就被系在了回答「宇宙缘何存在」之上。仿佛这个宇宙的存在,就是为了「我」的存在而铺陈的。
主讲人讲了一段自己的经历,我觉得是全片最好的部分:
他说六岁之前,他对世界的看法是——这个世界是在我出生那天才出现的。 在年幼的他看来自己极其特殊,世界的存在就是专门为他安排的:在我出生之前,这个世界如果存在的话,它的存在能有什么意义呢?它没有意义,我都还没来到这世上——一个没有我这个观察者的世界,还有什么存在的意义吗?
然后他开始上学。
接触了同学,发现自己和同班的其他孩子并没有本质区别。 上了政治课,发现自己和同学都只是中国孩子,和其他国家的孩子并没有本质区别。 上了历史课,发现无论中国还是外国的孩子都只是某个特定历史时期的孩子,和历朝历代的孩子并没有本质区别。 上了生物课,发现历史还能往前追溯几亿年,原来自己和小猫小狗也没有本质区别。 上了物理课,发现历史还能再往前追溯一百多亿年——
原来我和一块石头、一朵云彩,也并没有本质的区别。
这大概就是这个问题最诚实的形状:它从来不是一道宇宙学题目,它是每个人在长大的过程中,被一层层剥掉「我很特殊」这个信念之后,剩下的那个东西。
而如果我们的存在真的完全出于冰冷的偶然,所看所想皆是梦幻泡影,那么「我」的存在也就不过是天边一朵云彩偶然被风吹成了花的形状——随风而来,又随风而去,不留任何痕迹。
整理自「大问题 Dialectic」《假如宇宙没有你,它还会存在吗?》。文中比喻多来自原视频,人名、学说、物理概念经过核对;宇宙微调部分与上帝存在的五种证明重合,本文已压缩。原视频引用了一段国内哲学史教材对黑格尔的论述,本文只作转述未照录。
几处需要补正:一、玻尔兹曼大脑并不是玻尔兹曼提出的。 他本人提出的是「玻尔兹曼涨落假说」(宇宙当前的低熵状态源于一次巨大热涨落),而「玻尔兹曼大脑」这个名字与归谬形式是二十世纪后期的宇宙学家提出的。二、更要紧的是它在宇宙学中的真实角色:它是一个归谬工具——如果某个宇宙学模型推出「玻尔兹曼大脑在数量上压倒正常观察者」,这被视为该模型有缺陷的信号,而不是一个应当被接受的结论。三、对它最有力的反驳是「认知不稳定性」,原视频未提,正文中已补:若你真是玻尔兹曼大脑,你用来推出这个结论的记忆与物理学知识本身就不可信,结论会摧毁自己的前提。四、把黑格尔归入「强人择原理」是节目所做的类比,并非学界通行分类。五、「存在即合理」是对黑格尔的误译,详见形而上学是什么。
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