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假如存在 III 级外星文明,为什么他们一直不发动宇宙战争?

2018-12-23科学

本来已经不打算公开写关于物理的回答了,但是看见几位自己的朋友被这个回答误导,还是出来说几句吧。

小孟尝:假如存在III级外星文明,为什么他们一直不发动宇宙战争?

(对于本问题「假如存在III级外星文明,为什么他们一直不发动宇宙战争?」的回答,写在这段长评论之后。)

该回答的错误实在过于密集,只好一句句贴来挨个纠错:

1、

空间和时间的不连续性不是恰好说明了我们的时空是有「像素」的吗?

空间和时间的不连续性,目前更多是一种小众的理论探讨,学界目前离明确的结论还相当远。至今为止,包括弦论在内的理论,多数物理学理论仍是建立在时间、空间自身是连续的数学模型基础上的。而且每一步新的进展,都需要能够完备地解释以往的实验证据,并能预测新的实验证据。怎么到这个回答这里,就好像已经被钦定为毋庸置疑的事实了?

2、

细分到某个尺度(请参考普朗克量子理论)就无法再细分下去了,你不觉得诡异吗?

普朗克量子理论是关于黑体辐射中辐射率与频率(也即对应于能量)的关系。其中的基本概念是能量的离散性。在普朗克的理论中,时间和空间都是默认连续的。如果真能写一篇论文,从单纯的能量的离散性,直接导出时间、空间的离散性,那大概够拿一个诺贝尔奖吧。

细分到某个尺度(请参考普朗克量子理论)就无法再细分下去了

就其措辞,推测作者是看到过目前量子理论所能探讨的最小空间大小问题,然后把与时空相关的普朗克长度以下量子理论的失效与普朗克量子理论的能量离散性混为一谈。

普朗克长度指的是一个史瓦西半径与其康普顿波长相当的黑洞的史瓦西半径。史瓦西半径是由广义相对论算出来的具有一定质量的黑洞的尺寸,康普顿波长则是由量子力学中的不确定性关系与狭义相对论推出的粒子空间位置的基本限制。当这个黑洞满足以上要求时,我们把它的半径叫做普朗克长度。

当所研究的对象尺寸在普朗克长度以下时,想要测量这个物质,根据量子力学,就需要打过去能量极高的光子,才能得到足够的信息。但是能量高到一定程度,就会得到一个黑洞,这时光子会被黑洞吸入,也就让我们无法得到关于这个物质的信息。可见,我们所能得到的结论只是: 量子物理在这个尺寸以下会失去描述能力 。而非「 (时空)细分到某个尺度就无法再细分下去 」。

3、

像事先设计好的一样啊,而且你想想空间的最小尺度,假设其端点是A和B,那么意味着从A移动到B不会经历AB之间的任何位置,因为AB不可再分,换言之你是从A瞬移到B的(如果不是瞬移 是经历,那意味着AB还可再细分)。

如前所述,只是量子理论在此尺度下无法描述,并不代表这个尺寸以下发生什么现象就可以随便脑补。

4、

最初,物理学家将其用海森堡不确定性原理从量子理论上分析,确实,能完美解释这种不连续性,然而大多数人不知道,后来发现这样解释其实是错的,在这里,观测并不是影响结果的绝对原因,因为不连续性是时空的内秉属性,就像圆周率、三角形内角之和、真空光速一样,它是内秉的,是被「设计」的。这意味着无论是宏观(相对论)还是微观(量子力学),它都在那。

海森堡不确定性关系和前面的时空连续性与否已经毫无关系了。

海森堡不确定性关系是量子物理的基本结论之一。考虑多数读者的接受程度,大致可以这么讲:它指的是量子对象的一种内在属性,既量子对象的位置与动量(或能量与时间)这两个对偶属性,各自存在统计性的分布展宽,而非精确到具体数值。可以想见,一个粒子所可能出现的空间范围越大,就越不能确定它究竟是在什么位置,也即位置的不确定度越大。类似地,动量也有一个不确定程度。二者不确定度的乘积,不小于某个值:

\sigma_x\sigma_p\geq\hbar/2

事实上,它在数学上相当简单且严谨(大一大二孩子就能推出来),也经过了近百年的量子物理实验的检验。

根据其措辞,猜测作者提到海森堡不确定性原理的「解释是错的」,原本指的应该是海森堡不确定性原理刚刚提出时,大家以为它只是针对观测结果的一种「测不准」,只需要通过改进实验装置,就能测得精确。但其实它是一种数学上的必然,并不会因观测仪器的改进,使不确定度的乘积小于 \hbar/2 。

由上可见:作者这段关于不确定性关系与时空的连续性的内容,完全是把两个话题各取了几个句子,硬凑在了一起。

5、

再说物质,你们有想过物质的本质是什么吗?一个物体无限细分下去到底是什么?你说夸克?确实,夸克是目前能分解到的最小物质,但它却不是最最基本的,夸克也是由某种东西组成的,且同样具有不连续性,一旦涉及不连续那就是虚无啊。

目前针对夸克的所有理论模型,都是基于夸克的色禁闭(两个或三个夸克组成一个强子,其色荷总和为零。其中夸克和反夸克在一起组成介子,三个夸克或三个反夸克在一起组成重子或反重子。夸克总是共同出现,不能单独分离出来)。如果有人能提出把夸克分离出来的方法,建立一套不基于夸克色禁闭的强子模型,估计又会是一个诺贝尔奖(甚至不止一个)。

6、

目前唯一能解释的是弦理论和超弦理论,它主张物质的最小单位是「弦」。

弦理论主要的目的是基于以往的实验与理论基础,统一量子力学和广义相对论,而非阐释时空是否连续。

能不能先把「物质的本质」这个词定义清楚呢?否则没法讨论。

如果只是说解释这个世界的基础物理理论,那么弦论的目的如此,量子力学的目的也是,广义相对论也是,统计物理也是......

7、

它看不见也摸不着,也就是不可测量,也就是夸克由虚无组成,换言之,宇宙也是虚无。在此尺度上由量子行为主宰,而量子行为的本质是概率,是薛定谔方程,而薛定谔方程的解却是波函数,早在一个世纪以前贝尔提出了物质波的概念,现在我们从大到分子级别的物质身上也能发现干涉行为,也就是能观测到量子行为,比如波粒二象性(某种大分子烯),那么请问,如果物质是概率波,那不是虚无是什么?

能不能先定义一下什么是「虚无」?

8、

爱因斯坦在反驳以波尔为首的哥本哈根学派时提出了EPR佯谬(分别是爱因斯坦、波多尔斯基、罗森的首字母)也就是大名鼎鼎的定域实在论,他们反驳的是量子理论下诠释的世界是概率的「谬论」,后来证明,哥本哈根学派赢了,爱因斯坦输了。现实世界就是违反定域实在论的。汗毛竖立没有?定域论建立在狭义相对论之上,而实在论主张物质世界是实实在在存在的,我们研究宇宙是研究的实实在在存在的宇宙,然而目前看来不是这样。

目前我们研究物理的时候都会假定物质世界是实实在在的。只有作者认为不是这样。

定域实在论的观点并非建立在狭义相对论之上,它只是当时爱因斯坦基于过去多数人的想法,顺其自然地相信的一种观点。狭义相对论目前而言没有什么问题。EPR佯谬是基于定域实在论提出来的,它质疑的是量子力学的不完备性,与前面所说的时间、空间连续性与否,以及海森堡不确定性关系,完全是不一样的话题。后来的实验否定的是定域实在论罢了。

懒得打字,wiki这一段写得还挺科普的,直接贴过来吧:

定域論只允許在某區域發生的事件以不超過光速的傳遞方式影響其它區域。實在論主張,做實驗觀測到的現象是出自於某種物理實在,而這物理實在與觀測的動作無關。換句話說,定域論不允許鬼魅般的超距作用,實在論堅持,即使無人賞月,月亮依舊存在。將定域論與實在論合併在一起,定域實在論闡明,在某區域發生的事件不能立即影響在其它區域的物理實在,傳遞影響的速度必須被納入考量。

wiki链接:爱因斯坦-波多尔斯基-罗森佯谬

9、

笛卡尔给出的艺术诠释是「我思故我在」,波尔给出的科学诠释是「宇宙恰恰是因为我们的观测才存在」,爱因斯坦的反驳是「难道我们不赏月,月亮就不存在了吗?」,实验给出的解释是「还真有可能是这样」。所以目前看来,更不完善的应该是相对论,而量子理论更接近宇宙的本质。

如前所述,EPR佯谬并未涉及相对论的完善与否。

10、

那么由量子行为主宰的微观粒子是概率波(波函数坍缩便是粒子行为),那宏观物体本质上也是一种概率咯?非也……那是因为量子退相干的时间极其短暂,换言之你还没来得及观测到宏观物质的量子态它就已经退相干了。所以,又回到了不连续性上了,物质也是一帧一帧呈现出来的。如果空间、时间、物质都是不连续的,那这个宇宙看起来就像某种我们无法理解的行为的表面现象啊,而这种表象所呈现的方式是频率(请参考普朗克黑体辐射论文)

宏观物体的退相干和时间空间不连续性有什么关系?

11、

所以请想想,不连续?频率?波函数?波粒二象?普朗克尺度?说明什么?你我皆是概率,实在亦为虚无。一切物理定律和观察现象,其基石都是丝毫不差的恰好,而这微厘之差和精确无误如非经过设计又能如何解释?人择原理?别闹,我拉屎很认真的!

不连续?频率?波函数?波粒二象?普朗克尺度?说明什么?

说明任何人都可以从科普书里挑几个名词或短句,然后加上一点看似宏大的句子,凑成一段没有信息量的话,就写出一个回答。

12、

苍蝇一百年前到处都能找到屎,现在它们发现屎神秘消失了,被一种白色漏斗状大洞所吞噬,吞噬的动力和屎的去向都是迷,吞噬完了一切和没发生过一样。于是苍蝇科学家们提出「屎无法凭空出现和消失」的理论,称为苍蝇界的「屎守恒定律」,然而现实却存在这些白洞,至今还是苍蝇世界的未解之谜。

即便考虑到科学一直以来不断地推翻过去的认识的历史,作者提出苍蝇与屎的例子,其严谨性与所蕴含的思维水平,也全然无法与当代科学家得出一个结论相类比。

即便假定苍蝇到处都能找到屎,也只能得出「屎非常充裕」这一结论,就苍蝇观测的时间及范围而言,可能可以提出「屎是无穷无尽的」这一假说,但却完全不能推出「屎守恒定律」。

此外,物理学家提出能量守恒、动量守恒,都是基于一定条件下的严密的实验,并仅在精确的、有限的范围内下结论的。因此,即便以后我们发现了更深层次的、适用于之前没考虑到的范围的物理理论,也并不是就能推翻目前的能量守恒定律。就如相对论的适用范围比牛顿定律更广,但也不能就认为牛顿力学是一种错误的理论。

13、

暗物质,玻尔兹曼涨落,量子纠缠,裸奇点,甚至宇宙本身不都可能只是一种表面现象吗?背后深层次的真相摆在我们面前我们也无法理解啊。见过飞虫不停的撞向玻璃吗?它们当时一定非常困惑,现实世界明明就在眼前,可就是隔了一层不可逾越的「亮物质」。人类哪天发现宇宙本质后会不会恍然大悟?我们上下求索的仅仅是一坨屎和冲走它的马桶以及一层玻璃而已……

「暗物质,玻尔兹曼涨落,量子纠缠,裸奇点」

你也可以从科普书里挑几个名词凑成一段话写出来。

下面回答一下原本的问题:假如存在III级外星文明,为什么他们不发动宇宙战争?

可能的原因有:

1、我们离他们太远,无法被他们发动的宇宙战争所波及。

宇宙自身的膨胀会导致从任何一点出发,都存在一个物理信息的空间极限范围,也即事件视界(event horizon)。光是传递实在物理信息的最快媒介,一旦空间的膨胀速度快到一定程度,那就必然存在光无法触及的区域。因此宇宙必然存在大片永远无法进行物理交流的区域。假如生命的诞生是一件小概率的事情,那么很可能外星文明与我们的距离太过遥远,以至于无法产生任何物理交流,也就无法得知他们是否发动了宇宙战争。

换言之,他们即便想对我们发动宇宙战争,也鞭长莫及,甚至无法得知我们这儿还有个星球上面有生物。

2、可利用资源足够丰富,无需特地与其他有生命的星球抢资源

所能驾驭的能量足够高,就有能力把自己星球周围的资源充分地利用起来,也就没理由花费很大功夫、付出很大时间成本,跑到那么远的地方去特地侵略其他星球的生物。

我们所谓的「资源枯竭」,准确地说应该是「以我们目前的技术水平,所能利用的资源太少了」。但如果科技发展到一定高度,所能驾驭的能量高到一定程度,即便没有水,没有食物,也可以从宇宙中到处都有的基础的粒子开始,通过核反应或化学、生物等过程来合成,也即: 到处都是资源。 也就不存在需要与其他竞争者抢夺资源的问题。

3、他们的武力足够强,也不担心其他星球来进犯

所能操纵的能量足够高,那么可以想见武力水平也够高。即便是出于自保的想法,如果事件视界以内没有其他能与之抗衡的星球,那从经济角度而言,自己的日子安乐无忧,也不怕人来打,自然也无须额外费力去挑起战争。

我14年起在知乎回答了不少物理、数学问题,当时也结识了许多物理、数学领域的朋友。虽然我们的交流仅限于回答和讨论(数理专业的大伙儿都比较内向,均没怎么有私下交往),我们的回答也从没得到过几个赞同,那依然是令我非常愉快的一段经历。

但不知何时起,知乎物理领域的老朋友们,都销声匿迹了。15年之后,我已把物理、数学的专业回答匿名。想想匿名的那百十个物理、数学回答,加起来也远远不比此处所谈及的一个回答赞数多,可以想见为何物理领域的朋友们如今连辟谣都懒得辟了。今日与一个还在做postdoc的本科朋友聊起,均表示我们现在连物理专业的内容都懒得点赞了,因为预期没几人能看见,自己的点赞也就无所助益。

并非责怪点赞的人们。毕竟物理的门槛的确有点高,未经专业训练的人,对一些我们认为常识的事也常是无法分辨的。

然而环境的破坏,仿佛一夜之间就来了;改善,却非一朝一夕所能为。

如果可能的话,希望知乎官方对正确的内容加以引导。

我甚少在网上批评人或文章,也几乎不与人争。之所以写这篇评论,是因为看见那个回答被我的朋友点了赞,不希望他们被误导。它的赞数那么多,应该有很多其他人也被误导了。但我并不了解作者,所以对作者本人并无任何看法,或许他在其他方面也有值得欣赏之处。

物理、数学这类门槛较高、细节至关重要的领域,就算是教授,偶尔犯错也总是可理解的。但如此一篇文章,几乎句句都是错的,足以说明作者不是因为粗心犯了错,而是把远超自己能力范围的内容写了出来。

关注者多了,很多人会膨胀。我虽不是大V,或许也成不了大V,但想到自己也可能因为无知和对自己领域的过度自信,而在其他领域做类似的事,误导其他人,所以也应引以为戒。

我的专业是物理,研究的是基础理论,与数学比较相关。此外,涉足公益圈,有过一些实践经验。目前在写故事的行业有点作品,但还不算专家。所以涉及前三者的回答,大概率可信(不过常匿名);涉及文学、影视的回答,多数时候不敢写,偶尔写了,大家仅作参考即可,多看其他人的,别太信我。偶尔发点自己的短篇故事或短片,也望大家多多提出改进建议。

最后声明:还望大家就事论事,不要进行人身攻击,引发网络骂战。