宇宙是什麼構成的?科學家說是數學

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宇宙

紐約布魯克林: 科學家們長期以來都用數學來描述宇宙的物理性質。但是,如果宇宙本身是數學呢?宇宙學家馬克斯Tegmark如此認為。

Tegmark認為,宇宙中的一切 (包括人類) 都是數學結構的一部分。他說:萬物都是由粒子所形成,而這些粒子具有諸如電荷和自旋等特性,但這些特性都是純數學的。空間本身就有一些像是尺寸等的特性,但它最終仍是數學的結構。

Tegmark在1月15日在這間Bell大廈的一場演說中表示“如果你接受這個想法,認為不論是太空本身或者所有在太空中的東西,除了數學性質以外,都沒有其它性質可言”,這時一切都是數學這個想法,“開始聽起來有點沒那麼瘋狂”。這演講是根據他的著作 “我們數學的宇宙:我對終極真實本質的探索(Our Mathematical Universe: My Quest for the Ultimate Nature of Reality)”(Knopf 2014年)。

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Tegmark說“如果我的想法是錯誤的,那物理學也完蛋了”。他補充說,但是如果宇宙中真的是數學“原則上我們沒有什麼不能理解的。”

自然界充滿了數學

宇宙數學

這個想法是經觀察結果而來,認為自然界充滿了各種模式,如費布那西數列(Fibonacci sequence),一個數字序列其中每個數是前兩個數字的總和。洋薊(artichoke)的開花就是按照這樣的序列,例如每個花瓣和下一個花瓣間的距離符合該序列中的數目之比例。

洋薊

非生物界同樣以數學的方式來呈現。如果你拋一個棒球到空中去,它大致上遵循拋物線軌跡。行星和其他天體物按照橢圓軌道運行。

Tegmark,他很喜愛數學而將著名方程的圖案照片錶框放在他的客廳裡,說“自然界中有個優雅簡約且美麗圖案可由數學模式和圖形來揭露,而我們的智慧已經能夠找到解答”。

宇宙的數學本質說的其中一個結論是,理論上科學家在物理學上可以預測每一個觀察或測量。 Tegmark指出,數學預測了海王星,無線電波和希格斯玻色子的存在,經由解釋其他粒子如何獲得它們的質量。

有些人認為數學只不過是科學家用來解釋自然世界的工具。但Tegmark主張在自然界中發現的數學結構,顯示數學存在於現實中,而不僅存在人的大腦內。

談到人的大腦,我們可以用數學來解釋大腦嗎?

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意識的數學

大腦-數學

有些人認為人類的大腦是宇宙最複雜的結構。確實,大腦使得人類在理解我們世界方面能有突飛猛進的發展。

Tegmark說,有一天,科學家們可能可以用數學來解釋意識。(引述Carl Sagan曾說過的話“大腦是一個很大的地方在一個很小的地方。”)

Tegmark說“意識可能是當大腦透過一些非常複雜的方式來處理訊息時,其感受到訊息的方式,”。他指出,在許多物理學的重大突破,都涉及統合以往被認為是獨立的兩件事情:能量和物質,空間和時間,電與磁。他說,他說他懷疑這個有自我意識感覺的大腦,最終會與由活動粒子組合成的身體合而為一。

但如果大腦只是數學,那這是否意味著自由意志是不存在的,因為粒子的運動可以用公式來計算嗎?他說不一定。

其中一的個想法是,如果電腦企圖去模擬一個人將要做什麼,這些計算所耗費的時間至少是與做這些動作相同的。因此,有人提議將自由意志定義為是一種在事件發生前,無法預測一個人會做的事情。

但是,這並不意味著人類是無能為力的。 Tegmark以號召行動來結束他的演說:“人類不僅有瞭解我們世界的能力,且還可以雕塑它並讓它更好。”
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來源: Livescience