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来源堤溃蚁穴网
2020-11-26 11:58:23

但如今一些物理学家正在研究的一法甲下注种理论,则不仅仅关注个体现象;这是一种描述宇宙本身的全新方式

作为局外人足彩网上投注平台,能见证这一切很令人兴奋”琪娅拉·玛莱托(Ch德甲历届冠军iaraMarletto)是一位年轻的物理学研究者,她对生物过程方面的问题很感兴趣

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物理学定律并没有说明生命存在的可能性,然而物理学常数的任何一点细微的变化都可能使我们已知的生命不复存在那么,为什么自然选择的演化在一开始就是可能的呢?无论你盯着物理方程看多久,都永远不会明白它们为何允许生物演化;然而,很显然,它们确实使生物演化成为可能玛莱托对这种矛盾感到不满她想解释为什么在物理定律没有暗示生命应该存在的情况下,生命的出现和演化是可能的她找到了2013年的一篇论文,由牛津大学的物理学家和量子计算先驱大卫?多伊奇(DavidDeutsch)所写,为建构子理论奠定了基础

该理论的基本原则是:“所有物理学定律都完全可以表述为一组陈述,即哪些任务(物理变换)是可能的,哪些任务是不可能的,为什么会如此”马莱托表示,她推测“建构子理论有一套有用的工具来解决这个问题”,即尽管物理定律没有明确编码生物适应的设计,为什么演化还是可能的这种设定非常普遍,或许有些违反直觉

我们可以用一个使用催化剂的化学反应为例:化学催化剂是建构子,反应物是输入基质,产物是输出基质计算机的操作也是一种建构过程:计算机(及其程序)是建构子,其信息输入和输出对应于建构子理论的输入基质和输出基质热机是另一种建构子,所有形式的自我复制生命也是如此想象一个携带遗传密码的细菌,细胞及其遗传编码是某种建构子,其输出的是带有其遗传编码副本的子代细胞

对于哪些变换可能,哪些变换不可能的解释,从来不依赖于建构子采用的特定形式,因此它可以被抽象出来,留下关于变换的陈述作为建构子理论的主要焦点这一点已经非常有优势,例如,我们可以表达哪些计算机程序或模拟是可实现的,哪些在原则上是不可实现的,而不必担心计算机本身的细节

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生命为什么会存在?人们如何能证明,生命的演化,以及生命所有优雅的适应性和外观设计,是符合物理学定律的,而物理学定律似乎没有任何设计可言?对广义相对论和量子力学方程进行再多的检验也不会有任何结果——它们没有显示出生命存在的可能性达尔文的自然选择演化理论解释了生物圈内部设计的出现,但未能解释为什么这样的过程一开始就是可能的生物演化如今被理解为一个过程,基因通过自我复制而世代传递,取代了竞争对手,即名为等位基因的替代基因此外,基因已经演化出用于增殖的复杂“载体”,比如细胞和生物体,包括我们自身

生物学家理查德·道金斯(RichardDawkins)以推广这一演化论观点而闻名:基因是自然选择的基本单位,它们“努力”以DNA链的形式复制自己,利用临时的保护性载体一代一代地繁衍下去,从而实现永生复制是不完美的,会出现基因突变,从而导致基因在与竞争对手的激烈竞争中出现传播能力的变异环境决定了哪些基因最适合传播,哪些不适合传播,因此成为自然选择的来源有了这种“复制基因载体”的逻辑,人们可以更精确地阐述生物演化的问题:物理定律并没有明确说明演化和生物适应所需要的变换是可能的

考虑到这一点,物理定律必须具备哪些属性才能使这样一个需要自我复制、外观设计和自然选择的过程成为可能?请注意,这个问题不能用主流概念来回答,因为主流概念会迫使我们尝试预测在宇宙初始状态之后生命的出现建构子理论使我们得以重新构建这个问题,并思考生命为什么,以及在什么条件下是可能的

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正如玛莱托在2014年的一篇论文中所说:“……主流概念最多只能预测在特定初始条件下将(或可能)出现在地球上的山羊的确切数量而在建构子理论中,陈述的是山羊是否可能,以及为什么

”在多伊奇最初的论文发表仅仅两年后,玛莱托的论文《生命的建构子理论》(ConstructorTheoryofLife)就发表了她在文中指出,生命的演化与物理定律是相容的,物理定律本身不包含任何设计,只要它们允许数字信息的具体化(在地球上,这一过程以DNA的形式出现)她还指出,一个精确的复制因子,如可存活基因,必须利用载体才能演化从这个意义上,如果建构子理论是正确的,那么临时载体不仅仅是地球生命的偶然事件,而是由自然法则所规定的一个与搜寻地外生命有关的有趣预测是,无论你在宇宙中找到什么生命,它都必然依赖于复制因子和载体当然,这些可能不是我们熟悉的DNA、细胞和生物体,但复制因子和载体会以某种形式出现

那么,这个理论能够被验证吗?你可以把建构子理论看作是关于理论的理论相比之下,广义相对论解释并预测物体在时空舞台上相互作用时的运动

这样的理论可以称为“对象层次”理论而建构子理论是一个“元层次”的理论——它的陈述是关于定律的定律

因此,广义相对论规定了所有恒星的行为,包括我们已经观测到的和我们从未见过的,而建构子理论规定了所有对象层次的理论,包括当前和未来的理论,都要遵守它的元层次定律,又称为“原则”事后我们可以看到,即使在建构子理论出现之前,科学家们就已经认真地对待这样的原则了

例如,物理学家期望所有未知的物理理论都符合能量守恒原理广义相对论可以通过观察恒星和星系的运动来检验;量子力学则可以在大型强子对撞机等实验装置中进行验证但是,既然建构子理论原理不能直接预测物理系统的运动,人们如何验证它们呢?弗拉特科·韦德拉尔(VlatkoVedral)是牛津大学的物理学家和量子信息科学教授,他已经和玛莱托合作,试图通过思想实验来解决这一问题他们想象了量子力学系统可以与引力相互作用的实验

现代物理学中最突出的问题之一便是广义相对论和量子力学的不相容——广义相对论不能解释原子的微小运动和相互作用,而量子力学不能解释引力及其对大质量物体的影响科学家提出了各种各样的观点,试图将这两大领域在更深层次的理论下统一起来,但众所周知,这些观点都很难通过实验来验证

不过,我们可以考虑这些理论应该遵循的原则,来直接进行检验2014年,玛莱托和多伊奇发表了一篇概述信息建构子理论的论文,他们在论文中用可能和不可能的变换来表达多种量,如信息、计算、测量和可区分性

重要的是,他们还指出,所有公认的量子信息特征都遵循他们提出的建构子理论原则信息介质是一种物理系统,如计算机或大脑,信息在其中被证实

可观测量是指任何可测量的物理量他们将“超信息介质”定义为具有至少两个信息可观测量的信息介质,而这两个信息可观测量的联合却不是一个信息可观测量例如,在量子理论中,人们可以精确地测量一个粒子的速度或位置,但不能同时测量这两个量量子信息是超信息的一个例子

但至关重要的是,建构子理论中的超信息概念更为普遍,并有望适用于任何取代量子理论和广义相对论的理论在2020年3月的一篇工作论文中,玛莱托和韦德拉尔指出,如果建构子理论中的信息原则是正确的,那么如果两个量子系统(如两个质量)通过第三个系统相互纠缠(如引力场),则第三个系统本身必须是量子的

因此,如果一个实验能让引力场在两个量子位元之间产生局域纠缠,那么引力必定是非经典的——它将有两个可观测量;在量子理论中,这两个可观测量无法以同样的精度同时被测量如果这样的实验显示量子位元之间没有纠缠,那么建构子理论就需要彻底修改,否则就可能是完全错误的

如果这个实验显示了两个质量之间的纠缠,那么目前所有试图统一广义相对论和(假设引力是经典引力的)量子力学的尝试都将被排除“关于如何使引力与量子物理学统一,有三种说法,”韦德拉尔说,“其中之一是完全的量子引力

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