什么是时空?

注意:这里的想法已经在 Wolfram物理项目
见公告: 18l18luck新利 (2020年4月14日)

空间网络

一百年前的今天阿尔伯特·爱因斯坦他发表了《广义相对论》——这是一个辉煌而优雅的理论,它已经存在了一个世纪,并且提供了我们描述时空唯一成功的方法。

不过,有很多理论表明,广义相对论并不是时空故事的终结。事实上,尽管我很喜欢广义相对论这一抽象理论,但我开始怀疑,在理解空间和时间的真正本质方面,它实际上可能会让我们绕了一个世纪的弯路。

40多年来,我一直在思考空间和时间的物理学。一开始,作为一个年轻的理论物理学家,我基本上只是假设爱因斯坦的狭义相对论和广义相对论的整个数学体系,然后继续研究我的作品在量子场论,宇宙论等的基础上。

但大约35年前,部分受我创造技术经验的启发,我开始更深入地思考理论科学中的基本问题,并开始我的长途旅行超越传统的数学方程,而使用计算和程序作为科学的基本模型。很快我就赶上了基本的发现即使是非常简单的程序也能显示出非常复杂的行为——多年来我发现了这一点各种系统最终可以用这些程序来理解。

受到这次成功的鼓舞,我开始思考,也许我发现的东西可能与那个终极科学问题有关:物理学的基础理论。

起初,它似乎不太有希望,尤其是因为我特别研究的模型(细胞自动机)似乎以一种与我从物理学中了解到的完全不一致的方式运行。但在1988年的某个时候——大约是第一个版本的Mathematica我开始意识到,如果我改变思考空间和时间的基本方式,那么我可能真的能够到达某个地方。

一个简单的终极理论?

抽象地说远非显而易见我们的宇宙应该有一个简单的终极理论。事实上,迄今为止的物理学历史可能会让我们感到怀疑,因为似乎每当我们学得越多,事情就会变得越复杂,至少就涉及的数学结构而言是这样。但是,正如早期神学家所指出的那样,我们的宇宙有一个非常明显的特征,那就是它有秩序。宇宙中的粒子并不是都有自己的活动;他们遵循一套明确的习惯法。

但宇宙的终极理论到底有多简单呢?假设我们可以把它表示成一个程序,比如说Wolfram语言. 这个项目需要多长时间?它会像人类基因组一样长,还是像操作系统的代码一样长?还是会小得多?

在我开始研究简单程序的计算领域之前,我认为如果有一个适用于整个领域的程序,它一定至少有点复杂。但我发现,在计算的世界里,即使是极其简单的程序也能表现出像任何东西一样复杂的行为计算等价原则)于是问题出现了:计算宇宙中的这些简单程序中,有一个真的是我们物理宇宙的程序吗?

细胞自动机从简单规则演化而来

宇宙的数据结构

但是这样一个项目会是什么样的呢?有一点是明确的:如果这个程序真的非常简单,那么它将太小,无法显式地编码我们实际宇宙的明显特征,如粒子质量、规范对称性,甚至空间的维数。不知何故,所有这些东西都必须从更低的层次和更基本的东西中产生。

那么,如果宇宙的行为是由一个简单的程序决定的,那么这个程序运行的基本“数据结构”是什么呢?起初,我认为它一定是一些简单的东西,我们可以描述,比如存在于细胞自动机中的细胞格子。但即使这样的结构对许多事物的模型,作为物理学的一个基本模型,它似乎是难以置信的。是的,我们可以找到这样的规则给行为但如果真的有一个简单的物理模型的话,那么这样一个刚性的空间结构应该被烧掉,而物理的所有其他特征都刚刚出现,这似乎是错误的。

那么还有什么选择呢?一个需要的东西从某种意义上说,“下面”空间:我们所知道的空间可以从这里浮现出来。我们需要一个尽可能灵活的底层数据结构。我思考了很多年,研究了各种各样的计算和数学形式。但我最终意识到,基本上我看到的所有东西实际上都可以用同样的方式来表示:作为一个网络。

一个想-只是由一堆节点组成,由连接连接起来。在图中本质上定义的就是这些连接的模式。

一个图表

空间作为网络

这可能是空间是由什么组成的?在传统物理学和广义相对论中,人们并不认为空间是由任何东西组成的。我们可以把空间看作是一个数学结构它充当了一种背景,在这个背景中有一系列连续的可能位置可以放置物体。

但我们真的知道空间是这样连续的吗?在量子力学的早期,它是实际上假定这个空间和其他空间一样是量子化的。但尚不清楚这如何符合狭义相对论,也没有明显的离散性证据。当我在20世纪70年代开始研究物理的时候,没有人再真正谈论空间的离散性了,而且从实验上来说,离散性不能降到10左右-18年米(质子半径的1/1000,或者1 attometer)40年后,价值数百亿美元的粒子加速器在太空中仍然没有被观测到的离散性,极限约为10-22米(或100年yoctometers).

尽管如此,长期以来人们一直怀疑太空中的某些东西一定是量子化的普朗克长度约10-34米。但是当人们想到这以及讨论自旋网络或环量子引力之类的,他们倾向于假设,无论发生什么,都必须与量子力学的形式主义和事物的量子振幅的概念紧密相连。

但是,如果空间——也许在普朗克尺度上——只是一个普通的旧网络,没有明确的量子振幅或任何东西,那会怎样呢?这听起来并不是那么令人印象深刻或神秘莫测,但确定这样一个网络需要的信息肯定少得多:你只需要说出哪个节点连接到哪个节点上。

但这怎么可能是空间的组成部分呢?首先,空间在更大尺度上的明显连续性是如何出现的?事实上,这并不困难:它可能只是有很多节点和连接的结果。这有点像液体里会发生什么,就像水。在小范围内,有一群离散的分子在周围跳跃。但所有这些分子的大规模效应是产生一种在我们看来像是连续的流体。

碰巧我研究了这一现象在20世纪80年代中期,我做了很多工作,作为我努力理解流体湍流的明显随机性. 特别是我展示了,即使基本的“分子”是一个简单的细胞自动机中的细胞,也有可能得到完全遵循流体流动标准微分方程的大规模行为。

细胞自动机的液体

所以当我开始思考在空间下面可能有一个网络的可能性时,我想象也许可以使用同样的方法——实际上可能从更低的层次推导出爱因斯坦的广义相对论方程。

也许除了太空什么都没有

但是,好吧,如果空间是一个网络,那么空间里的所有东西呢?那么所有的电子,夸克和光子呢?在物理学的通常表述中,空间是一个背景,所有粒子、弦或其他东西都存在于此。但这很复杂。还有一种更简单的可能性:也许在某种意义上,宇宙中的一切都是“由空间构成的”。

碰巧的是,在他的晚年,爱因斯坦非常迷恋这个想法.他认为,也许粒子,比如电子,可能与黑洞之类除了空间外什么都不包含的东西有关。但在广义相对论的形式主义中,爱因斯坦永远无法让这个理论成立,这个想法在很大程度上被放弃了。

凑巧的是,早在100年前就有类似的想法。那是在狭义相对论之前,人们仍然认为空间充满了一种类似液体的乙醚。(足够讽刺的是,在现代,我们又回到了认为空间充满了背景希格斯场比如量子场中的真空涨落等等。)与此同时,人们已经了解到,有不同类型的离散原子,对应着不同的化学元素。这就是它的建议(主要是由开尔文)也许这些不同类型的原子都与不同类型的原子相联系乙醚结

序列的结

这是一个有趣的想法。但这是不对的。但如果把空间看作一个网络,有一个相关的想法:也许粒子对应于网络中的特殊结构. 也许宇宙中必须存在的只是网络,然后宇宙中的物质就与这个网络的特定特征相对应。在晶格上的细胞自动机中很容易看到类似的东西。尽管每个单元格都遵循相同的简单规则,但有存在明确的结构在这个系统中,它们的行为很像粒子,具有整个粒子物理学的相互作用。

细胞自动机中的粒子

关于这在网络中是如何运作的,有一个完整的讨论。但首先,还有一些很重要的东西需要讨论:时间。

什么是时间?

在19世纪,有空间也有时间。两者都是用坐标来描述的,在一些数学形式中,两者都是以相关的方式出现的。但是没有人认为空间和时间在任何意义上都是“同一件事”。但是后来爱因斯坦的狭义相对论出现了——人们开始了谈论“时空”在这种情况下,空间和时间在某种程度上是同一事物的各个方面。

这在狭义相对论的形式主义中很有意义,例如,在狭义相对论中,以不同的速度移动就像在四维时空中旋转。在大约一个世纪的时间里,物理学基本上只是假设时空是一个东西,空间和时间没有任何根本的不同。

所以这是怎么做到的在一个空间网络模型的背景下,我们当然有可能构建一个四维的网络,在这个网络中,时间就像空间一样工作。然后我们不得不说,宇宙的历史对应于某个特定的时空网络(或网络家族).它是哪个网络必须由某种约束决定:我们的宇宙是一个具有这样或那样性质的宇宙,或者实际上满足这样或那样的方程。但这似乎非常不具建设性:它并不是告诉我们宇宙是如何运行的,它只是说,如果行为看起来像这样,那么它可以是宇宙E

例如,在思考程序时,空间和时间的作用是非常不同的。例如,在细胞自动机中,细胞是在空间中布局的,但系统的行为是在时间上的一系列步骤中发生的。但问题是:虽然基本规则对待空间和时间的方式非常不同,但这并不意味着它们在大范围内不能有效地表现出类似的行为,就像当前的物理学一样。

发展网络

好,假设在空间下面有一个网络。这是怎么网络的发展?一个简单的假设是假设存在某种局部规则,也就是说,如果你看到一个像这样的网络,把它替换成一个像这样的。

样本的网络规则

但现在事情变得有点复杂了。因为在网络中可能有很多地方可以应用这条规则。那么是什么决定了每一块的处理顺序呢?

实际上,每一种可能的顺序就像一条不同的时间线。你可以想象一种理论,在这种理论中,所有的线索都被遵循着——而宇宙实际上就是这样的有很多历史

但这并不一定是它的工作方式。相反,很有可能只有一条时间线——就像我们经历的那样。为了理解这一点,我们必须做一些类似于爱因斯坦在构建狭义相对论时所做的事情:我们必须建立一个更现实的模型,来描述一个“观察者”可以是什么样子。

不用说,任何现实的观察者都必须存在于我们的宇宙中。因此,如果宇宙是一个网络,那么观察者必须只是该网络的一部分。现在想想所有正在发生的那些小的网络更新。要“知道”某个给定的更新已经发生,观察者本身必须被更新。

如果你一直追踪下去-正如我在书中所做的,一种新的科学你意识到,在宇宙的历史中,观察者唯一能真正观察到的是什么事件导致什么其他事件的因果网络。

然后我们发现,有一种特定的潜在规则,对于这种规则,不同的潜在更新顺序不会影响因果网络。它们就是我所说的“因果不变”规则。

因果不变性是一个有趣的性质类似物在各种计算和数学系统中——例如,事实上,代数中的转换可以以任何顺序应用,但仍然给出相同的最终结果。但在宇宙的背景下,它的结果是,它保证了宇宙中只有一条时间线。

狭义相对论推导

那么时空和狭义相对论呢?这里,正如我在90年代中期发现的,一些令人兴奋的一旦有了因果不变性,基本上就会有大范围的狭义相对论。换句话说,即使在最低层次上,空间和时间是完全不同的东西,但在更大的尺度上,它们会以狭义相对论所规定的方式混合在一起。

大致情况是,狭义相对论中不同的“参考系”对应于,例如,以不同的速度旅行对应于网络中低级更新的不同详细顺序。但由于因果不变性,与这些不同细节序列相关的整体行为是相同的,因此系统遵循狭义相对论的原则。

一开始,它可能看起来毫无希望:一个以不同方式对待空间和时间的网络怎么会以狭义相对论告终?但这是可行的。实际上,我不知道还有哪个模型能从更低的层次成功地推导出狭义相对论;在现代物理学中,它总是作为一个给定插入。

推导广义相对论

我们可以从基于网络的简单模型中推导出狭义相对论。那么广义相对论呢?毕竟,我们今天要庆祝的就是广义相对论。这方面的消息也很好:根据各种假设,我在上世纪90年代末成功地推导出爱因斯坦方程从网络的动态来看。

整个故事有点复杂。但大致是这样的。首先,我们必须考虑网络实际上是如何代表空间的。记住,网络只是节点和连接的集合。结点没有说明它们在一维,二维,或任何一维空间中的布局。

很容易看到,在很大程度上,有些网络看起来像是二维或三维的。实际上,有一个简单的测试来测试网络的有效维数。只需要从一个节点开始,然后查看r个连接之外的所有节点。如果网络表现得像d,则该“球”中的节点数约为rd

不同有效维数的图

这就是事情开始变得非常有趣的地方。如果网络表现为扁平d-维空间,则节点的数量将始终接近rd.但如果它表现得像弯曲空间,就像在广义相对论中,那么就有一个修正项,它与一个数学对象成比例,叫做里奇标量.这很有趣,因为里奇标量恰好出现在爱因斯坦方程中。

具有不同有效Ricci曲率的图

这里有很多数学上的复杂性。我们必须研究网络中的最短路径或测地线。人们必须看到如何做所有的事情,不仅在空间中,而且在随时间演化的网络中。人们必须了解网络的大规模限制是如何运作的。

在推导数学结果时,能够取某些类型的平均值是很重要的。实际上,这与从分子动力学中推导流体方程所需要的东西非常相似:人们需要能够假设低水平相互作用中的某种程度的有效随机性,以证明取平均值是正确的。

但好消息是,即使有极其简单的规则,也有许多令人难以置信的系统,其工作原理有点像位的π,生成从实际意义上看,似乎是随机的。结果是,即使一个因果关系网络的细节是完全确定的,一旦一个人知道了自己从哪个网络开始,很多细节就会变得随机。

这是最后的结果。如果我们假设有效的微观随机性,并且假设整体系统的行为不会导致整体限制维度的变化,那么就可以得出系统的大规模行为满足爱因斯坦方程

我认为这很令人兴奋。从无到有,可以推导出爱因斯坦方程。这意味着这些简单的网络重现了我们在当前物理中所知道的重力特征。

有各种各样的技术性的东西要说,不适合这个普通的博客。我已经有不少了说很久以前一种新的科学-尤其是后面的音符。

有几件事也许值得一提。首先,值得注意的是,我的底层网络不仅没有嵌入到普通空间的内在定义,而且也没有内在定义拓扑概念,比如内部和外部。所有这些都必须出现。

在推导爱因斯坦方程时,我们可以通过观察网络中的测地线,以及从测地线上每个点开始的球的增长率来创建里奇张量。

我们得到的爱因斯坦方程是真空爱因斯坦方程。但就像引力波一样,我们可以有效地分离被认为与“物质”有关的空间特征,然后得到爱因斯坦的完整方程,以及“物质”能量动量项。

当我写这篇文章时,我意识到我仍然很容易陷入技术性的“物理演讲”。(我想这一定是因为我很小的时候就学会了物理…)但可以说,从高层次上讲,令人兴奋的事情是,从简单的网络概念和因果不变替换规则,可以推导出广义相对论方程。人们投入的很少,但却收获了20世纪物理学的一盏明灯:广义相对论。

粒子、量子力学等。

能推导出广义相对论真是太棒了。但这并不是物理学的全部。另一个非常重要的部分是量子力学.我在这里讲得太远了,不能详细地讨论这个问题,但大概像电子、夸克或希格斯玻色子这样的粒子,必须作为网络中的特定区域存在。在定性方面,它们可能与开尔文的“醚结”没有太大区别。

但是它们的行为必须遵循我们从量子力学或者更具体地说,量子场论中知道的规则。量子力学的一个关键特征是,它可以用多条行为路径来表述,每条路径都与特定的量子振幅有关。我还没有完全弄清楚,但是当我们看到一个网络的演化过程中有许多潜在的替换序列时,肯定会有这样的暗示。

我的基于网络的模型没有正式的量子振幅。这更像是(但不完全是)一个经典的(如果有效的话)概率模型。50年来,人们几乎普遍认为这样的模型存在严重的问题。因为有一个定理(贝尔定理)说,除非有瞬时的非局部的信息传播,否则没有这样的“隐藏变量”模型可以重现实验中观察到的量子力学结果。

但有一个重要的脚注。“非局部性”在普通空间中具有确定维度的含义是非常清楚的。但是在网络中呢?这是一个不同的故事。因为一切都是由连接定义的。尽管网络可能在很大程度上与3D空间相对应,但完全有可能存在“线程”,将原本完全分离的区域连接起来。令人兴奋的是,有迹象表明,正是这样的丝线可以由在网络中传播的类粒子结构产生。

寻找宇宙

所以可以想象,一些基于网络的模型可能能够从当前的物理中重现事物。我们该如何着手寻找这样一个模型来重现我们的宇宙呢?

传统的直觉是,从现有的物理学出发,并试图逆向工程规则,以复制它。但这是唯一的方法吗?如果只是开始列举可能的规则,并看看其中是否有我们的宇宙呢?

在研究简单程序的计算宇宙之前,我认为这是疯狂的:我们的宇宙的规则不可能简单到可以通过这种枚举来找到。但在了解了计算宇宙的情况之后——以及其他一些例子神奇的事情我已经改变主意了。

如果一个开始做这样的搜索?这是网络的动物园,一个人通过使用所有可能的潜在规则的某种非常简单的类型,在相当少的步骤后得到的:

网络从不同的进化规则

其中一些网络显然不是我们的宇宙。他们只是在几步之后冻结,所以时间实际上停止了。或者他们的空间结构过于简单。或者它们实际上有无限多个维度。或其他病理学。

但令人兴奋的是,人们很快就发现了与我们的宇宙不同的规则。要判断它们是否真的是我们的宇宙是一件困难的事情。因为即使我们模拟了很多步骤,也很难知道它们所表现出来的行为是否是我们在宇宙早期所期望的,宇宙遵循我们所知道的物理定律。

不过,它也有很多令人鼓舞的功能。例如,这些宇宙可以从有效的无限维度开始,然后逐渐稳定到有限的维度——潜在的删除的需求对于早期宇宙中明显的暴涨

在更高的层次上,值得记住的是,如果一个人使用的模型足够简单,那么“相邻模型”之间的距离就会很大,所以很有可能一个人要么完全复制已知的物理,要么完全偏离目标。

然而,最终,我们不仅需要重现规则,还需要重现宇宙的初始条件。但一旦有了它,人们原则上就会知道宇宙的确切演化。那么,这是否意味着一个人可以立即了解宇宙的一切?绝对不是。因为我称之为”的现象计算不可约性——这意味着,即使一个人可能知道一个系统的规则和初始条件,它仍然需要大量的计算工作,以追踪系统行为的每一步,以找出它在做什么。

尽管如此,我们还是有可能找到一个简单的规则和初始条件,然后说:“这是我们的宇宙!”我们就能在所有可能宇宙的计算宇宙中找到我们的宇宙。

当然,这对科学界来说将是激动人心的一天。

但这将引发许多其他问题。比如:为什么是这个规则,而不是另一个?为什么我们特定的宇宙有一个规则在所有可能的宇宙列表中出现得足够早以至于我们可以通过枚举找到它?

有人可能会认为,这只是因为我们存在于这个宇宙中,导致我们选择了一个枚举,使它出现得更早。但是我现在想是它会更奇怪的东西,比如对观察者在一个宇宙中,所有可能的大型一类重要的宇宙规则实际上是等价的,所以你可以选择其中任何一个,得到相同的结果,只是以不同的方式。

好吧,让我看看宇宙

但这些都是推测。在我们真正找到宇宙的候选规则之前,这些事情可能不值得讨论太多。

所以,好的。我们现在的情况如何?我在这里所说的大部分内容实际上是在1999年左右才算出来的——在我完成之前的几年一种新的科学.虽然它是用简单的语言而不是物理语言来描述的,但我还是设法把它的重点放在了第九章书中给出了一些技术细节笔记在后面。

一门新的科学,第9章

但在2002年这本书完成后,我开始研究物理问题一次。我觉得说我的地下室里有一台电脑在寻找物理学的基础理论有点好笑。但这确实是它所做的:列举某些类型的可能规则,并试图看看它们的行为是否满足某些标准,从而使它们作为物理模型可信。

我做的很有条理,从简化的案例中获得直觉,然后系统地研究更现实的案例。有很多技术问题。比如能够可视化大的不断变化的图表序列。或者能够快速识别微妙的规律,揭示某些东西不是我们实际的宇宙。

我积累了相当于数千页的结果,并逐渐开始了解基于网络的系统可以做什么的基础科学。

笔记本电脑从2004年

但从某种意义上说,这一直只是我的业余爱好,与我领导的“日常工作”一起做我们公司和它的技术开发.还有另一个“干扰”。多年来,我一直对计算知识的问题很感兴趣,并希望能建造一个能够全面体现计算知识的引擎。作为我研究的结果一种新的科学我开始相信,这实际上是可能的,而且这可能是实现它的正确的十年。

到2005年,我清楚地意识到这是可能的,所以我决定全身心地去做这件事。结果是沃尔夫拉姆|阿尔法.当Wolfram|Alpha发布后,很明显可以做更多的事情——我花了我认为可能是我最有生产力的十年来建造了一个巨大的思想和技术的塔,现在已经使Wolfram语言还有更多。

做物理还是不做物理?

但在那十年里,我并没有从事物理研究。现在,当我查看我的文件系统时,我看到了大量的关于物理的笔记本,所有的东西都很好地排列在一起——从2005年开始,所有的东西都被抛弃了,没有被碰过。

我应该回到物理项目上来吗?我当然想。尽管我还有其他事情要做。

我一生中大部分时间都在做大型项目。我努力工作来计划我要做什么,通常在实际做项目的几十年前就开始考虑它们。有时我会回避一个项目,因为完成这个项目的技术或基础设施还没有准备好。但一旦我开始一个项目,我承诺自己要找到一个方法,使它成功,即使这需要多年的努力工作。

然而,寻找物理学的基础理论,是一项与我以前做过的工作截然不同的工作。从某种意义上说,它对成功的定义要苛刻得多:要么解决问题并找到理论,要么没有。是的,人们可以探索自己所构建的理论类型的许多有趣的抽象特征(就像弦理论所做的那样)。这样的调查很可能会有有趣的衍生品。

但与建造一项技术或探索一个科学领域不同的是,项目的定义不在一个人的控制之下。它是由我们的宇宙定义的。这可能是因为我对我们的宇宙是如何运作的看法完全错误。或者我是对的,但是计算不可约性的障碍太深了,我们不知道。

人们可能还会担心,人们会发现自己认为的宇宙,但永远不会确定。我其实不太担心这个。我认为从现有的物理学中——以及从暗物质之类的异常现象中——已经有了足够的线索,人们将能够相当明确地判断自己是否找到了正确的理论。如果一个人能立即做出可以被证实的预测,那就太好了。但当一个人重现了所有看似任意的粒子质量,以及其他已知的物理学特征时,他就会相当肯定自己有了正确的理论。

这些年来,问我的朋友我是否应该学习基础物理是很有趣的。我得到三种截然不同的回答。

第一个简单地说,“你必须去做!”他们说这个项目是人们能想象到的最激动人心和最重要的事情,他们不明白我为什么要再等一天再开始。

第二类回答基本上是,“你为什么要这么做?”然后他们会说,“你为什么不去解决人工智能、分子结构、生物永生的问题,或者至少建立一个数十亿美元的大公司?”当你可以做一些实际的事情来改变世界的时候,为什么要做一些抽象和理论性的事情呢?”

还有第三类回答,我想我的科学史知识应该让我有所期待。通常都是物理学家朋友发来的,而且通常都是“不要浪费时间在这上面!”和“请不要做这个。”

事实上,目前研究基础物理学的方法——通过量子场论——已经有将近90年的历史了。它取得了一些成功,但并没有给我们带来物理学的基本理论。但对于今天的大多数物理学家来说,当前的方法几乎就是物理学的定义。所以当他们想到我一直在研究的东西时,感觉很奇怪——好像不是真正的物理学。

我的一些朋友会直接说:“我希望你不要成功,因为那样我们所有的努力都白费了。”是啊,有些工作就白费了。但当你在做一个自然决定什么是对的项目时,这是你要冒的风险。但我不得不说,即使人们能找到一个真正的基础物理理论,标准量子场论仍然有很多用处,例如,在我们今天可以用粒子加速器做实验的尺度上,解决各种现象。

需要付出什么代价?

那么,好吧,如果我发起一个项目,试图找到物理的基本理论,我会做什么呢?这是一个复杂的项目,不仅需要我,还需要一个由其他人才组成的多元化团队。

不管它最终是否成功,我认为它将是非常有趣的观看——我计划做“观众科学”,使它尽可能的教育和可接近。(当然,这将是一个令人愉快的改变,与我工作时避免分心的隐士模式不同一种新的科学十年了。)

当然,我不知道这个项目有多难,也不知道它是否能成功。最终,这取决于我们的宇宙到底是什么样的。但基于十年前的经验,我对如何开始有了清晰的计划,以及我要组建什么样的团队。

它需要优秀的科学家和技术专家。将会有很多算法开发,比如网络进化和分析。我确信它将需要抽象图论,现代几何,可能还有群论和其他类型的抽象代数。如果它还需要很多其他领域的数学和理论计算机科学,我也不会感到惊讶。

它需要严肃、复杂的物理学——要理解量子场论的上游,也许还有弦理论和自旋网络之类的东西。它还可能需要来自统计物理学和现代理论框架的方法。它需要理解广义相对论和宇宙学。如果一切顺利,还需要了解各种各样的物理实验。

也会有技术上的挑战,比如如何运行巨大的网络计算,并收集和可视化结果。但我认为,最大的挑战将是建立新的理论和理解之塔,这是研究我想研究的各种网络系统所需要的。现有字段将提供有用的支持。但最终,我怀疑这将需要建立一个实质性的新的知识结构,而这个结构与以前做过的任何事情都不太一样。

时机对吗?

现在是真正尝试做这个项目的合适时间吗?也许应该等到电脑变得更大更快。或者数学的某些领域有了进一步的发展。或者物理学上的一些问题得到了澄清。

我不确定。但我所看到的一切都表明,除了投入努力和资源去尝试做这件事之外,没有任何直接的障碍。谁知道呢:也许这会比我们想象的容易,我们会回过头来想,为什么很久以前没有尝试过。

100年前产生广义相对论的关键认识之一就是欧几里得第五公设(“平行线永远不会相交”)在我们实际的宇宙中可能是不正确的,所以弯曲空间是可能的。但如果我对空间和宇宙的怀疑是正确的,那就意味着欧几里得的第一个定义实际上还有一个更基本的问题。因为如果空间下方有一个离散的网络,那么欧几里得关于空间中任意位置的点和线的假设就不正确了。

广义相对论是一个伟大的理论,但我们已经知道它不能成为最终的理论。现在我们想知道要多久我们才能知道最终的理论。我希望不会太久。我希望在更多的广义相对论纪念日过去之前,我们最终会知道时空到底是什么。

发布:18luck 物理

111条评论

  1. 精彩的帖子。深深共鸣。你熟悉因果动态三角法吗?

    法扎德Pezeshkpour
  2. 自从读了NKS之后,我就对这个研究项目非常着迷。如果一个人能发现一个简单的计算基础,我们的宇宙,从那里产生了所有的物理,这将是令人震惊的,追求它似乎比你能做的任何事情都重要!写了这篇文章之后,你有进步吗?我非常希望你继续工作,更公开地分享你的进步。

    保罗
  3. 我越来越相信这样的做法是正确的。我希望看到一个可以模拟Shrödinger波函数及其相互作用的非概率网络。既然概率和波在其他地方都是突现的/宏观的,为什么不在这里呢?对我来说,现代的一切理论在开始在底层引入量子力学之前就已经放弃了。

  4. 建议遵循凯文的“以太中的结”,或“时空的结构”中的结。
    我们观察到,时空被拉伸、压缩,只是在摆动。实现这些功能所需的互连是很重要的,但问题是“凯文的基本“结”是什么”。
    当时空被扭曲成一个结时,它会拉伸周围的物质,因为它被拉入这个结。这就产生了织物密度的变化。不同的密度会在织物中产生压力差。一个在C(2)数量的织物上画出的结,在它周围创造了一个大的低密度区域。我认为单一的物质就是这样产生的。公式是M(物质)=时空•C(平方)。这将完善爱因斯坦的相对论。
    建议使用这个字符的一个点来尝试你的网络理论。

    加里·L·斯科特
  5. 跟进我关于时空与物质关系的建议。物质不仅扭曲时空,而且物质是由时空构成的。移动一点物质,它就会连接到所有其他物质。
    要指出地球旁边的时空与地球上的物质是分不开的,它们永远也分不开,因为它们是一样的东西。

    加里·L·斯科特
  6. 意识产生于神经网络,但不能通过解释或检查网络来充分描述。在这个意义上,我将意识称为来自于更简单的潜在原因的“突现”。

    一个先进文明的电视可能实际上是一个运行的节目,电视中的“人们”在其中度过他们的一生,但不能检查CRT或LED或任何输出他们的东西,实际上,它们支配着他们生活的每一刻。尽管他们可能会尝试,但当他们试图深入观察他们的现实时,他们会陷入虚无。

    我也怀疑时空,就像意识或模拟中的人一样,是从一个独立的潜在现实中浮现出来的,它像一个网络一样运作。然而,在我自己的思考中,我想知道,网络本身是否也是从一些更简单的东西中产生的。这个网络,就像我们的神经网络一样,可能很难描述,但它可以进一步简化为DNA,它本身就是由基础过程形成的。

    我想知道网络是否会像嵌套结构产生于算法一样嵌套在另一个网络中,以某种基线、最简单的网络形式产生其他一切。正如斯蒂芬反复说的那样,大自然似乎在告诉我们,复杂的结构来自简单的规则,但没有理由不存在多个嵌套的算法或网络,每一个算法或网络都会产生比网络本身更丰富、更陌生的东西。

  7. 不错的文章。然而,我希望看到更多关于网络元素本身的讨论。网络的实体是什么?连接的类型是什么?它们是基本粒子吗?

    也想知道为什么宇宙最基本的本质应该是谨慎的?我们是否害怕无穷小的连续性,因为它指向无穷大的“内部”?

    维恩
  8. 狭义相对论和广义相对论都向我们表明,时间“创造”了空间,尽管两者总是在一起的,但空间需要时间才能存在,而时间不需要空间,尽管空间总是伴随着它。在这里,时间是基础,空间是涌现。2015年,《新科学家》(New Scientist)杂志上有一篇文章提出了这个问题,但遗憾的是,无论是当时还是之后,都没有人真正提出一个符合已知科学的时间定义,并回答了我们今天仍在努力解决的许多物理学难题。只有一种理论除外,那就是双宇宙理论,简称B.U.T.。在这里,时间从基本能量场中出现,一个双波的能量构成了普朗克时间,而普朗克时间本身是由振荡的能量量子组成的。振荡产生波。阅读《二元宇宙》-时间理论,https://uppbooks.com/shop/product/the-binary-universe-a-theory-of-time/

    肯•休斯
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