现代物理学中最深刻也最反直觉的一个概念。觉得“宇宙的本质是信息”难以理解,这完全正常,因为它彻底颠覆了我们基于日常经验的认知。
让我尝试用一个比喻和几个关键思路来解释,为什么这个看似荒谬的想法会被很多顶级物理学家认真对待。
核心比喻:宇宙是一场“超级VR游戏”
想象我们生活在一个无比逼真的虚拟现实游戏中。
你看到的“物体”是什么?
在电脑游戏中,你看到的山、树、人物,它们的本质并不是你屏幕上看到的像素。像素只是最终的呈现方式。它们的本质是底层代码中的一系列指令和数据——比如山的坐标、颜色值、物理碰撞体积等。这些数据和指令,就是信息。
“物质”是什么?
在这个游戏里,一块“石头”很硬,你搬不动它。这不是因为它有“石头的本质”,而是因为代码里定义了它具有“高硬度”、“不可移动”的属性。是这些信息规则,决定了它如何与你互动,从而让你产生了“它是坚硬的物质”的体验。
现在,把这个概念套用到我们的宇宙:
一个电子,它为什么带负电?为什么有特定的质量?在“信息本体论”看来,这就像游戏里一个角色被设定了“生命值=100”一样。它的这些属性,是宇宙底层代码赋予它的基本信息。
两个电子为什么会相互排斥?这不是某种神秘的“力”在拉扯,而是宇宙的物理规律(相当于算法)在处理它们之间的信息关系所产生的结果。
所以,“物质”只是信息的载体和表现,而信息本身才是更基本的存在。
为什么物理学家会这么想?几个关键的证据和思路
黑洞信息悖论:信息不会消失
这是引爆“信息宇宙”思想的里程碑事件。霍金最初认为,物质掉进黑洞后,其所有信息都会被彻底摧毁。但这违反了量子力学的一个核心原则——信息守恒。信息就像建造乐高大厦的图纸,你可以把大厦拆成碎片,但图纸本身(信息)并没有消失,它只是变得难以解读。
经过数十年争论,物理学界的共识是:霍金错了,信息不会丢失。它会被保留下来,比如编码在黑洞蒸发时发出的霍金辐射中。这表明,信息可能比物质和能量更为根本,连宇宙中最极端的黑洞都无法摧毁它。
量子力学:现实建立在概率和信息之上
纠缠:两个纠缠的粒子,无论相隔多远,都能瞬间“感应”。它们之间没有传递任何传统的力或能量。那传递的是什么?很多物理学家认为,它们是在更新一个共享的信息系统。这暗示存在一个更深层的、非局域的信息网络,构成了我们宇宙的底层结构。
不确定性:在测量之前,电子没有确定的位置,它像一个模糊的“概率云”。它似乎更像一个等待被赋值的变量,而不是一个传统的小球。它的“实在性”依赖于“观测”这个获取信息的行为。
从“它是什么”到“它做什么”
传统物理学问:“一个电子是什么?”——把它当作一个东西。
信息物理学问:“一个电子做什么?它与环境如何互动?”——关注的是它的关系和行为模式。而这些模式和关系,正是一种信息。
重新理解“信息”
这里说的“信息”,不是指你手机里的短信或书本上的文字。它指的是:
一种用来区分和定义事物状态的、最根本的“差异”和“关系”的总和。
一个比特(0或1)是信息,因为它表达了“差异”。
一个电子的“自旋向上”还是“自旋向下”是信息。
宇宙大爆炸初始状态的每一个微小的参数,都是信息。
总结:一种新的世界观
所以,“宇宙的本质是信息”意味着:
我们过去认为,宇宙是由物质(像乐高积木)构成的,物质之间通过能量和力来互动。
而现在的新观点认为,宇宙更像一个巨大的、自运行的量子计算机。它的底层是信息比特,这些比特根据一套精密的物理规律(算法) 不断地进行运算和互动,而我们所感知到的物质、能量、空间和时间,都只是这些信息运算在我们层面上的呈现(显示出来的图像)。
觉得这很难理解,是因为我们一生都活在这个“宇宙VR”的“显示界面”里,习惯了把图像当作本质。而现在,物理学家正在试图破解它的“源代码”。