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2020-11-27 04:57:37

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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”建构子理论的基本成分是建构子、输入基质和输出基质

建构子是能够引起特定物理变换,并保留再次进行这种变换的能力的任何对象输入基质是呈现给建构子的物理系统,输出基质则是建构子对输入基质进行变换后产生的物理系统对于建构子理论如何描述一个系统,我们可以用一个奶昔搅拌机来简单示例该装置混合了牛奶、水果和糖等成分,输出一种完全均质的饮料

奶昔搅拌机就是一个建构子,它可以一次又一次地重复这种变换:输入基质是一组原料,输出基质则是奶昔在宇宙中也有这样的例子,比如太阳

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太阳就像一个核聚变反应堆,它把氢作为输入基质,将其转化为氦,再把光作为输出基质太阳本身就是建构子,因为它保留了再次引起此种变换的能力在主流概念中,人们可以利用太阳的初始状态,通过适当的算法来运算,从而预测太阳在耗尽燃料后的终结在建构子理论的表述中,氢转化为氦和光是可能的;一旦我们了解从氢到氦再到光的转变是可能的,那么就可以推导出,一个能引起此种变换的建构子也是可能的

建构子理论的基本原理意味着所有的物理学定律——广义相对论、热力学、量子力学,甚至信息——都可以用原理上可能和不可能的物理变换来表达这种设定非常普遍,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

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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

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

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

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