拓扑量子信息理论与当代物理的关系

第十四章:拓扑量子信息理论与当代物理的关系

我们来继续深化认识拓扑量子信息网络理论与当代物理和数学的一些联系。

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1. 与诺特定理的关系:从假设到结论

诺特定理:指出连续对称性必然导致守恒律(如时间平移对称性→ 能量守恒)。

如果时空和对称性都是涌现的,诺特定理还成立吗?

没有冲突,诺特定理被吸纳为这个理论的涌现性质。在这个框架下,对称性不再是宇宙的基本属性,而是底层拓扑量子网络动力学所表现出的一种低能、宏观的近似规律。

如果网络的动力学在某种宏观变换下表现得仿佛是不变的,那么根据诺特定理,相应的守恒律就会自然而然地涌现。

换句话说:诺特定理依然100%正确,但它从一个基本的假设,变成了一个描述宏观涌现现象之间关系的定理。它解释了为什么在我们这个涌现出的时空中,守恒律会普遍存在。

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2. 与拉格朗日量/作用量原理的关系:从基本到有效

作用量原理:当前物理学的黄金法则,系统的真实演化路径是使作用量取极值的路径。

如果运动方程都是从作用量推出的,而作用量本身又是涌现的,那什么才是最基本的?

作用量原理被理解为一种“有效”的宏观描述。底层拓扑量子网络的演化,可能由一套完全不同的、离散的数学规则所描述(类似于元胞自动机的更新规则)。

然而,在宏观极限下(即我们日常的尺度和能量下),这套复杂的离散动力学被平均化,其行为极其近似地遵循某个平滑的作用量原理。

类比:流体的运动可以用复杂的分子间碰撞的规则来描述,但宏观上它们极其精确地遵循纳维-斯托克斯方程(一种“作用量原理”的流体版本)。因此,拉格朗日量和作用量原理依然是我们描述涌现世界最强大、最有效的工具*但它们不再是终极的“上帝方程”,而是更深层理论的近似产物。

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3. 与哥德尔不完备定理的关系:划定理论的边界

哥德尔不完备定理:指出任何一个足以包含初等算术的形式系统,其内部必然存在既不能证真也不能证伪的命题。该系统无法同时是完备的和一致的。

这是否意味着我们永远无法找到一个“万有理论”?

实际关系,不是冲突,而是设定了理性的边界。哥德尔定理保护了我们的理论免于狂妄。哥德尔定理是针对数学形式系统的。而我们的物理理论,总是用这样的形式系统来构建的。

因此,任何一个试图用数学来完整描述宇宙的“万物理论”(包括这个拓扑量子网络理论),其本身必然也是一个形式系统,从而受到哥德尔不完备定理的约束。

  这意味着什么?

1.  我们可能永远无法从理论内部证明其自身的一致性。我们或许需要在一个“更大”的系统内来证明它,但那个系统又会有其自身的不完备性。

2.  理论中可能会包含一些在物理上无法由理论本身决断的命题(例如,某些基本常数为何取这个值)。

3.  这并非理论的失败,而是理性的本质。它意味着宇宙可能本质上就包含某种不可约的、无法用逻辑完全穷尽的奥秘。我们的理论可以无限逼近对宇宙的描述,但或许永远无法达到绝对的、封闭的“完满”。

这个拓扑量子信息网络理论并非要与这些伟大的定理冲突,而是旨在构建一个分层的认知框架:

层级

描述

与现有定理的关系

底层(基本)

拓扑量子网络及其离散动力学

这是假设的终极基础,目前尚无完整数学形式。

涌现层

时空、对称性、作用量从这里涌现

诺特定理和作用量原理在此层作为有效定律成立。

现象层

广义相对论 & 标准模型

我们目前的物理学定律,是涌现层的近似描述。

元层

用数学形式化上述所有层

哥德尔定理在此层运作,为所有物理理论的能力范围划定了终极边界。

现在这个理论没有数学描述,那我们试着来给出一些数学描述。这些数学描述也是AI的功劳。大家一起来看看,它是如果用数学语言构造“新世界”的。

摘自独立学者,作家灵遁者科学作品《信息与关系》

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作者简介:灵遁者,中国独立学者。原名王银,陕西绥德县人。1988年出生,现居西安。哲学家,艺术家,作家。代表作品《触摸世界》《行者乾坤》《探索生命》《变化》《相观天下》《手诊面诊色诊大全》《笔有千钧》《非线性波动》《见微知著》《探索宇宙》《伟大的秘密》《自卑之旅》《云淡风清》《我的世界》《牙牙学语》等。其作品朴实大胆,富有新意。

个人座右铭:生命在于运动,更在于探索。

灵遁者热读书籍有:科普六部曲,国学三部曲,散文小说五部曲。

科普五部曲分别为:《变化》《见微知著》《探索生命》《重构世界》《观自在大千世界》《信息与关系》。

国学三部曲分别为:《相观天下》《手诊面诊色诊大观园》《朴易天下》。

散文小说五部曲分别为:《伟大的秘密》《非线性波动》《从今往后》,《云淡风轻》《我的世界》《春风与你》。

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