我們從小就被教導:重力是自然界四種基本力之一,是讓蘋果落地、地球繞著太陽轉、銀河系維持形狀的那根“看不見的線”。不管你是在地球上還是月球上,只要有質量,就有引力,它似乎是宇宙的“常識”。
沒人懷疑它的存在,也沒人想過,這玩意兒可能壓根不是“力”本身。
但物理學家 Melvin Vopson 卻來給我們潑了一盆冷水,他認為,重力可能根本不是自然力,而是某種“信息壓縮”過程中冒出來的副產品。簡單點說,我們信以為真的引力,也許只是宇宙運行某種“代碼”的表象。
是的,你沒看錯,代碼
Vopson 的研究假設,我們整個宇宙,可能本質上是一個運行在超級計算平臺上的模擬系統,像一款高階的游戲程序一樣,自動優化資源、壓縮數據,而引力就是這套“宇宙軟件”的一種表現形式。
你可能會覺得這聽上去太像科幻片了,但這項研究發表在《AIP Advances》這樣的正規學術期刊上,不是哪個科幻論壇的腦洞貼。它的基礎是信息論,一個嚴肅的數學與物理交叉領域,而且,它的推導過程完全遵循物理規律。
那么,Vopson 到底是怎么得出這個驚人結論的?
先從信息說起。所謂“信息論”(Information Theory),是20世紀由克勞德·香農創立的一個理論體系,它的本意是處理如何更有效地編碼、壓縮和傳輸信息,比如讓電話線路里的雜音更少、讓互聯網視頻不卡頓。
沒錯,它最初是為工程服務的。
可沒想到,幾十年后,物理學家發現,這玩意兒居然也能解釋熱力學、量子力學,甚至黑洞的行為。越研究越詭異,信息論居然在解釋宇宙本質上,比經典力學還“根源”。
而 Vopson 把這股風又往前推進了一步。他提出了一個名為“信息動力學第二定律”(Second Law of Infodynamics)的新觀點。它的內容其實和我們熟悉的熱力學第二定律針鋒相對:
熱力學第二定律說:一個封閉系統里的能量熵(無序程度)總是上升。
而信息動力學第二定律則說:一個封閉系統里的信息熵則會趨向最小或保持不變。
聽起來有點矛盾?不妨來一個例子。
你手里有一杯熱咖啡,剛沖好的時候溫度很高,房間的溫度低,于是熱量就慢慢從咖啡流向空氣。等溫度均衡后,這杯咖啡進入所謂的“熱平衡狀態”。從熱力學角度看,這時候系統的能量分布最“無序”——也就是熵最大。
但從信息論的角度看,這反而是“信息最簡單”的狀態。為什么?
因為最開始的時候,每個分子能量不一樣,要描述整個系統得記錄一大堆變量。但等它們都差不多了,能量一致了,系統反而變得“整齊劃一”,需要的信息量更少了。它從一個雜亂的段落,變成了一句重復的口號。
這就好比一份亂七八糟的文檔,被壓縮成了一張表格:從熱力學角度看是“混亂”,從信息角度看是“整潔”。
這就是 Vopson 的核心理念:宇宙可能更偏好后者——壓縮信息,降低信息熵。
延伸到宇宙尺度,我們再來看看星系、行星是怎么誕生的。
一開始宇宙大爆炸后,物質四處飄散,每個粒子分布在三維空間的不同角落。這時候系統的信息量極大:你得告訴我每一個粒子的位置、動量、能量、旋轉狀態……
但是,等這些粒子慢慢聚集起來,變成一顆星球、一個恒星,或者一個黑洞時,情況就不同了。你再也不用追蹤每個原子的位置,只需要記錄一個大塊物體的質量、位置、速度,信息復雜度急劇下降
也就是說,物質被“吸引”聚集起來,并不是因為它們“想要”靠近,而是因為信息系統“希望”變得更整潔。
這一過程跟你整理電腦文件夾的邏輯是一樣的:你不會讓照片、文檔和壓縮包四處亂飛,而是建一個“資料整理”文件夾,把它們都塞進去。系統運行得更順暢、CPU壓力更小、儲存空間更高效。Vopson 認為,宇宙也許就在干這事——把信息整理到最經濟的狀態。
而他更猛的一步,是把這套思想用數學推導下去。當你把“系統信息熵最小化”作為前提,推導出來的結果,居然就是牛頓的萬有引力公式!
這就很離譜了。我們從小學物理起,就把 F = G * (m?m?) / r2 當作宇宙的“地基”,從來沒懷疑它是一個“自然法則”。可現在有人告訴你,這個公式可能只是信息系統壓縮機制的“表征”,甚至可能是某個模擬程序運行出來的副作用。
于是,那種關于“我們是否活在模擬宇宙中”的終極懷疑,突然有了數學支撐。
Vopson 并不是第一個走這條路的科學家。早在十幾年前,物理學界就開始研究所謂“熵引力”(entropic gravity),也有人從量子信息角度試圖重建牛頓力學。但 Vopson 的貢獻是,他明確提出信息壓縮是驅動宇宙的機制之一,并用“信息動力學第二定律”做出更精確的物理建模。
而這也讓一個問題變得更加尖銳:如果宇宙真的像個程序,那是誰在運行它?我們是玩家,還是像《黑客帝國》里那樣的“代碼生物”?
他還進一步提出,空間也不是連續的,而是由無數個微小的信息單元組成——就像像素點拼成圖像。這每一個“像素格”,都記錄著粒子的基本狀態。這種“離散空間觀”也和某些量子引力理論不謀而合,比如環量子引力(Loop Quantum Gravity)就認為空間本身是量子化的。
這不是比喻,而是真實的數學模型。
那么結論是什么?Vopson 說得很清楚:
“我們還沒有確鑿的證據證明宇宙是一個模擬程序。但我們越深入研究,越發現它的運行方式,處處都像計算機。”
壓縮、對稱、優化、冗余剔除、信息守恒……這些不是自然界的“特性”,而是代碼編寫的規則
如果這是真的,那我們所謂的“自由意志”、“因果律”、“物理常數”,甚至“引力”,可能都是系統在后臺默默執行的算法邏輯。
而你我,只是那串代碼里的一部分罷了。
參考來源
1、《AIP Advances》;https://doi.org/10.1063/5.0264945
2、《THE CONVERSATION》
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