宇宙是什么构成的？科学家来说说数学

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故事适合年级：小学

【宇宙是什么构成的？科学家来说说数学】趣味小故事：

　纽约布鲁克林:科学家们长期以来都用数学来描述宇宙的物理性质。但是，如果宇宙本身是数学呢？宇宙学家马克斯Tegmark如此认为。

　　Tegmark认为，宇宙中的一切(包括人类)都是数学结构的一部分。他说：万物都是由粒子所形成，而这些粒子具有诸如电荷和自旋等特性，但这些特性都是纯数学的。空间本身就有一些像是尺寸等的特性，但它最终仍是数学的结构。

　　Tegmark在1月15日在这间Bell大厦的一场演说中表示“如果你接受这个想法，认为不论是太空本身或者所有在太空中的东西，除了数学性质以外，都没有其它性质可言”，这时一切都是数学这个想法，“开始听起来有点没那么疯狂”。这演讲是根据他的著作“我们数学的宇宙：我对终极真实本质的探索(OurMathematicalUniverse:MyQuestfortheUltimateNatureofReality)”。

　　Tegmark说“如果我的想法是错误的，那物理学也完蛋了”。他补充说，但是如果宇宙中真的是数学“原则上我们没有什么不能理解的。”

　　自然界充满了数学

　　这个想法是经观察结果而来，认为自然界充满了各种模式，如费布那西数列(Fibonaccisequence)，一个数字序列其中每个数是前两个数字的总和。洋蓟(artichoke)的开花就是按照这样的序列，例如每个花瓣和下一个花瓣间的距离符合该序列中的数目之比例。

　　非生物界同样以数学的方式来呈现。如果你抛一个棒球到空中去，它大致上遵循抛物线轨迹。行星和其他天体物按照椭圆轨道运行。

　　Tegmark，他很喜爱数学而将著名方程的图案照片表框放在他的客厅里，说“自然界中有个优雅简约且美丽图案可由数学模式和图形来揭露，而我们的智慧已经能够找到解答”。

　　宇宙的数学本质说的其中一个结论是，理论上科学家在物理学上可以预测每一个观察或测量。Tegmark指出，数学预测了海王星，无线电波和希格斯玻色子的存在，经由解释其他粒子如何获得它们的质量。

　　有些人认为数学只不过是科学家用来解释自然世界的工具。但Tegmark主张在自然界中发现的数学结构，显示数学存在于现实中，而不仅存在人的大脑内。

　　谈到人的大脑，我们可以用数学来解释大脑吗？

　　意识的数学

　　有些人认为人类的大脑是宇宙最复杂的结构。确实，大脑使得人类在理解我们世界方面能有突飞猛进的发展。

　　Tegmark说，有一天，科学家们可能可以用数学来解释意识。

　　Tegmark说“意识可能是当大脑透过一些非常复杂的方式来处理讯息时，其感受到讯息的方式”。他指出，在许多物理学的重大突破，都涉及综合以往被认为是独立的两件事情：能量和物质，空间和时间，电与磁。他说，他说他怀疑这个有自我意识感觉的大脑，最终会与由活动粒子组合成的身体合而为一。

　　但如果大脑只是数学，那这是否意味着自由意志是不存在的，因为粒子的运动可以用公式来计算吗？他说不一定。

　　其中一的个想法是，如果电脑企图去模拟一个人将要做什么，这些计算所耗费的时间至少是与做这些动作相同的。因此，有人提议将自由意志定义为是一种在事件发生前，无法预测一个人会做的事情。

　　但是，这并不意味着人类是无能为力的。Tegmark以号召行动来结束他的演说：“人类不仅有了解我们世界的能力，且还可以雕塑它并让它更好。”

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