对抗知识焦虑,从看懂这条开始
App 下载对抗知识焦虑,从看懂这条开始
App 下载
新科学家报道|大爆炸理论|Ryan Wills|物理法则起源|宇宙学|天文宇宙
你扔出的石子一定会沉进湖里,按下开关灯必然亮起,这些我们视作天经地义的规律,在宇宙诞生之初根本不存在。那时没有时间,没有空间,更没有引力或电荷的固定数值——物理学家惠勒用一个词形容这种状态:higgledy-piggledy,混乱到毫无章法。
我们总以为物理法则是宇宙的基石,从大爆炸起就恒定不变,但2024年《新科学家》报道的一项理论彻底推翻了这个假设:宇宙的规则是从混沌里“赌”出来的。物理学家Ryan Wills提出,早期宇宙像个疯狂的赌场,物质随机生成又随机湮灭,直到它偶然闯进了一个“无法回头”的稳定状态,那些我们熟悉的物理定律才被永久“冻结”下来。
为什么宇宙最终会选择这样一套规则?而不是让石头漂浮、让原子随时解体?
要理解宇宙为何能从混沌中稳定下来,得先搞懂一个让物理学家奉为圭臬的定理——诺特定理。1918年,被性别歧视埋没多年的数学家埃米·诺特证明了一件事:每一种连续的对称性,都对应着一个守恒量。
你可以把对称性想成“换个方式看世界,规则不变”:在实验室和在山顶做同一个物理实验,结果一样,这是空间平移对称;今天做和明天做结果一样,这是时间平移对称。诺特定理说,空间平移对称对应动量守恒——就像台球碰撞时,一个球失去的动量总会转移给另一个;而时间平移对称,直接导出了能量守恒定律——能量不会凭空出现,也不会凭空消失。
这恰恰是“演化的物理法则”最棘手的障碍:如果宇宙早期的规则一直在变,那就意味着时间平移对称被打破了,能量守恒也会跟着失效。而能量守恒是现代物理学的“底线”,一旦突破,我们对宇宙的认知会彻底崩塌。
但自然不在乎我们的假设。
Ryan Wills的团队找到了绕开这个障碍的关键——吸收态。这是随机系统里一个自带的特性:当系统随机折腾到某个状态时,会突然“卡”在里面,再也无法回到之前的混沌。就像一群人随机乱走,突然闯进了一个没有出口的房间,只能留在里面;又像化学反应到了终点,不会再反向进行。

他们借鉴了进化生物学和金融数学的模型,给早期宇宙画了这样一幅图景:

这个理论巧妙地避开了“元规则”的陷阱——它不需要先有一套规则来指导规则的演化,一切都来自随机系统的自发行为。更重要的是,它解释了为什么我们的宇宙是这个样子:不是因为这是唯一的可能,而是因为这个组合刚好能让宇宙稳定下来,不至于在混沌中彻底消散。
当然,这套理论还需要验证。目前最靠谱的方法,就是用原子钟去测物理常数的微小变化。
现在的光学原子钟精度已经达到了每3亿年误差不到1秒,它能捕捉到精细结构常数这类基本常数的极微小波动——如果物理法则真的是演化来的,那这些常数可能还在以我们察觉不到的速度“漂移”。不同类型的原子钟对不同常数的敏感度不同,一旦它们之间出现不同步,就可能是规则在变化的信号。

2025年MIT团队用量子噪声抑制技术把光学原子钟的精度又提高了一倍,这种技术未来甚至能做成便携式设备,带到野外去测宇宙早期的信号。不过到目前为止,我们还没测到任何常数漂移的证据——但这并不奇怪,毕竟宇宙已经稳定了138亿年,现在的“心跳”可能慢到几乎停摆。
值得警惕的是,这个理论也有它的局限:我们还没法用数学模型精确描述吸收态是如何形成的,也不知道宇宙到底有多少种可能的稳定状态。但它至少给我们提供了一个新的视角:宇宙的规则不是天生的,而是演化来的。
当我们仰望星空,计算星系的轨道,破解原子的结构时,总以为自己在探索一套永恒不变的真理。但Ryan Wills的理论让我们意识到,我们不过是宇宙一次随机赌博的幸存者。
那些被我们奉为圭臬的物理定律,不是写在宇宙诞生说明书里的教条,而是混沌中偶然长出的锚点。它们之所以存在,不是因为完美,而是因为足够稳定——稳定到能让恒星形成,让行星诞生,让我们站在这里思考宇宙的起源。
规则不是天生的,是宇宙赌赢的结果。
或许在宇宙的某个角落,存在着另一套完全不同的规则,那里的石头会漂浮,那里的光会转弯。但我们永远看不到,因为我们的宇宙,只是刚好赌对了那一把。