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序言:无极 (Prologue: The Wuji)

0.1 唯一的矢量 (The One Vector)

我们习惯于将宇宙视为碎片的集合。

在传统的物理图景中,宇宙像是一个巨大的乐高模型。我们被告知,世界是由无数微小的基本粒子——夸克、电子、光子——像砖块一样堆砌而成的。如果你把这些砖块拆开,你就得到了虚空;如果你把它们按另一种方式拼起来,你就得到了恒星、细菌或你自己。在这种还原论的视角下,“多“是本质,“一“只是聚合的结果。

然而,这种直觉是错误的。它不仅仅是在哲学上令人不满,更是在数学上被量子力学最深层的结构所否定。

本书将从一个截然相反的公理出发:宇宙不是由部分组成的,宇宙是一个不可分割的整体。

希尔伯特空间的孤独行者

如果我们要用最精确的数学语言来描述这个整体,那么宇宙的本体论地位并非散落在三维空间中的无数质点,而是一个栖息在 射影希尔伯特空间 (Projective Hilbert Space, ) 中的单一数学客体。

我们称之为:全局纯态矢量 (The Global Pure State Vector, )

唯一的矢量

请想象一个拥有无限维度的空间。在这个空间里,每一维度并不代表一个物理上的方向(如长、宽、高),而是代表一种可能性的“振幅“。这便是量子力学的舞台——希尔伯特空间。在这里,整个宇宙——包括所有的星系、所有的原子、过去与未来的一切历史——被坍缩为一个唯一的、孤立的数据点。

这个点,就是

它不是一个由无数子波函数 拼凑而成的混合物。在最基础的层面上,它是一个单一的、连贯的整体。只有当我们试图去“测量“它,或者用我们局限的视角去通过特定的正交基底 (Orthogonal Basis) 来审视它时,它才会在我们的观测中碎裂成无数的粒子和场。

这就像一道原本纯净的白光,穿过棱镜后被分解为七色的光谱。我们作为棱镜内部的观察者,着迷于红、黄、蓝的绚烂,却忘记了它们本质上都源自同一束光。物理学中的“粒子“,不过是这束白光(矢量)在不同频率截面上的投影。

存在公理 (The Axiom of Existence)

基于此,我们确立本书的第一条基石——存在公理

宇宙中只存在一个矢量。所有的物理现实,皆为该矢量在不同正交子空间上的投影。

这意味着,当你看着手中的书,你看到的不是由原子组成的纸张。你看到的是那个唯一的 投射在“纸张扇区“上的分量。当你仰望星空,你看到的不是遥远的恒星,而是同一个 投射在“引力扇区“上的分量。甚至当你思考“我“这个概念时,那个思考着的意识,也仅仅是 投射在极其复杂的“内部计算扇区“上的一缕回响。

这个矢量没有位置,因为它本身就是位置的集合;它没有时刻,因为它包含了一切时间。它是绝对的“一“。

在东方的哲学语境中,这被称为“太极“或“道“。在西方的斯宾诺莎哲学中,这被称为“实体“。而在我们即将展开的 《矢量宇宙论》 中,这是所有物理推导的逻辑起点。

既然宇宙只是这一个矢量,那么为什么我们会感受到变化?为什么会有时间流逝?为什么会有光与物质的区别?

这就引出了我们的下一个问题:这个静止在虚空中的矢量,它拥有什么属性?它唯一的属性,就是它“转动“的潜能。这种潜能的大小,决定了宇宙万物生成的总成本。我们称之为——恒定的预算

0.2 恒定的预算 (The Constant Budget)

在上一节中,我们确立了宇宙的本体论地位:一个栖息在射影希尔伯特空间中的孤独矢量。然而,如果这个矢量仅仅是静止不动的,那么我们将拥有一个死寂的、永恒不变的宇宙——没有时间,没有事件,也没有你我的存在。

为了诞生一个充满生机的世界,这个矢量必须动起来。它必须在可能性的海洋中划出一条轨迹。

这就引出了本书最核心的动力学公理:宇宙的演化并非任意的,它受到一个极其严格的内在约束。这个约束不是外加的法律,而是系统本身的“出厂设置“。我们将其称为 FS 容量 (Fubini-Study Capacity),记作

变化的度量:Fubini-Study 度量

在这一矢量所处的射影希尔伯特空间 中,我们如何定义“变化“?

在欧几里得空间中,两点之间的距离是直线。但在量子态的空间里,两点(两个物理状态)之间的距离是由它们之间的“夹角“决定的。这就是著名的 Fubini-Study (FS) 度量。如果两个状态非常相似,它们在球面上的夹角很小;如果两个状态完全正交(例如“生“与“死“,“0“与“1”),它们之间的 FS 距离便达到最大。

时间的流逝,本质上就是矢量在这个弯曲的几何空间中划过的弧长。

恒速公理:宇宙的心率

现在,我们引入最具革命性的设定:

宇宙的演化轨迹,在 FS 度量下是匀速的。

无论我们在宏观世界中看到多么剧烈的爆炸、坍缩或加速,在底层的希尔伯特空间中,代表整个宇宙的矢量 始终以一个恒定的速率转动。这个速率就是

用数学语言表述,这一公理写作:

其中 是内禀时间(Intrinsic Time)。

这个 究竟是什么?

它不是我们熟知的光速 (尽管我们将在后文中看到它们有着深刻的联系)。光速 是空间中的移动限制(米/秒),而 信息更新的限制(比特/秒,或赫兹)。它拥有“频率“或“能量“的量纲。

你可以将 理解为宇宙的 “总时钟频率” (Global Clock Speed)。正如一台计算机的 CPU 有一个锁死的最大赫兹数,宇宙这台超级计算机在每一个刹那,能够翻转的量子比特总数是有一个确定的上限的。

变化的总预算

这一恒定常数 的存在,彻底改变了我们对物理定律的理解。它意味着物理学本质上是一门 “经济学”

是宇宙的 总预算 (Total Budget)

宇宙中的每一个物理过程——不论是电子的自旋、光子的飞行,还是你大脑中神经元的放电——都在消耗这个预算。既然总额度 是固定的,那么这就是一场零和博弈:

如果你在一个地方消耗了太多的变化率,你就必须在另一个地方减少变化。

这便是所谓 “信息-速度预算” (Information-Velocity Budget) 的概念。它解释了为什么物理学中充满了守恒律和权衡。当一个物体试图在空间中移动得太快(消耗了过多的外部预算),它就必须牺牲其内部的时间流逝(减少内部预算),这正是狭义相对论中时间膨胀的深层根源。

道即是圆 (Dao is the Circle)

在几何上,恒定的速率意味着什么?

想象一个点在纸上运动。如果它的速度忽快忽慢,它的轨迹可能是混乱的。但如果它被强制要求以恒定速率运动,且受到某种向心约束,最自然、最完美的轨迹便是一个 (或高维超球体)。

定义了这个圆的 半径流转速率

在这里,我们再次看到了东方哲学的影子。“道” 被描述为周行而不殆,独立而不改。宇宙的这个底层矢量,正是在做一个永恒的、完美的圆周运动。它不增不减,不生不灭。

所有的生灭变化,并不是圆本身的改变,而是我们作为观察者,将这个完美的圆 “切分” 成了不同碎片的结果。

至此,舞台已经搭建完毕。我们有一个唯一的矢量(演员),和一个恒定的预算 (剧本的长度)。接下来,创世的好戏即将开场。为了创造出丰富多彩的万物,这个“一“必须打破自身的完美,开始进行第一次痛苦而伟大的 “切分”