主题：【原创】粒子有意识么？--- 自由意识定理介绍（上） -- 我爱莫扎特

不少河友批评小弟吃饭太慢，其实倒不是小弟想和萨军门比吃饭喝水，而是实在有点后悔。那天看到文章太过激动，回家就给河友们报告了一通，可回头仔细看了几遍原文，愣是看不明白！不管如何，且硬着头皮把坑填上。咱瞎写，各位就凑合着随便看看。权当是扔出去的肉，要是真能勾来两三条物理学大狼，还请指出小弟文中的硬伤，也给大家布布道，把这个定理的来龙去脉再仔细讲讲。

像这种意识啊，精神啊，量子力学啊之类的题目，最是惹民科喜爱。平时兄弟如果看到新闻报道说什么数学家证明自由意识云云，多半直接略过。不过这件事儿倒有点靠谱。这篇论文两年前发表在权威物理学杂志上，到今天好像也没圈内人找出硬伤。而且，这两名作者的名头不小，非欺世盗名之辈。

John H. Conway和Simon Kochen都是宇宙著名的王子屯大学（Princeton University）的数学系教授。Kochen的专业方向之一是量子物理。兄弟对他不太熟悉，不过他曾获得多项数学大奖，还曾经做过系主任，显然不是普通级别的教授。

相比之下，Conway更出名，wiki上就有他的介绍。在当今高度专业化的数学科学里，Conway可算是个通才。看他的研究方向，几何，拓扑，代数，数论等等无所不包。我知道他是因为他的一本书《Winning Ways》（《稳操胜券》）在几年前被翻译成中文，由上海教育出版社出版。该书上下两册，近150万字，里面记录了大量有趣的智力游戏和背后深刻的数学。这部深入浅出的巨著卖的很好，尤其是下册，国内不少地方都脱销了。

Conway的数学工作还与中国人有交集。他在念书时就独立解决了一个经典难题：五次方的华林（Waring）问题。确切的说，他证明了任何一个正整数都可以写成37个整数的五次方的和。不过很遗憾，他生的晚了些，咱们的国宝陈景润先生比他早几年证明了这个定理。

书归正传，这个定理到底说了啥呢？其实他们并没有讨论人的意识这种形而上的哲学问题。各位再看看我定的题目---“粒子有自由意识么？”这就更玄了，人有没有自由意识还吵着呢，居然说粒子有没有自由意识，太玄乎了吧！

先明确一下“自由意识”的含义。在他们的论文中，这个词指的是“非决定论”。如果一个粒子在下一时刻的表现不是“决定性的”，也就是说，即使你知道这个粒子之前所有的运动轨迹，状态函数，你也没办法计算出它下一刻在哪里冒出来，咱们就称它有“自由意识”，其实就是神出鬼没的意思。

自由意识定理（Free Will Theorem）是说，如果我们假设人有自由意识，那么粒子也必须具有自由意识。

更精确一些。两位作者设计了一个简单的理想实验。实验中的观察者（人）对某个粒子进行测量。如果观察者可以自由选择某个测量的量的话，则粒子被测量出的量一定不是由历史状态决定的，也就是粒子表现出“自由意识”。

通俗的说，他们并没有回答人有没有意识的问题，但把人的自由意识与基本粒子联系在一起。根据他们的理论，如果基本粒子们是被方程所决定的，如同牛顿力学或者隐变量理论所说的那样，那么人也不可避免的“被决定”。或者说，“机械的”粒子拼不出一个“有灵魂”的人来。

自由意识定理无疑给了隐变量理论重重的一击。

这个定理的推理并不太复杂。为了得到上述结论，他们引入了三条公理。只要承认这三条公理，定理就必须成立。

三条公理分别名为TWIN，SPIN，FIN。TWIN和SPIN与量子力学有些关系，FIN则与广义相对论有关。

TWIN描述的是前文提过的“量子纠缠”或者EPR佯谬的现象，即把两个粒子放在很远的地方，他们仍旧会互相影响。

SPIN则是前文提到的Kochen-Specker理论的一个现象，大致是说一个基本粒子的自旋数必须满足某种简单的关系。

FIN看上去好理解一些。它是说：信息传递的速度一定有一个上限。（不一定是光速）这条公理与“因果律”密切相关。河友益者三友兄的回文里已经提到了这点。

老实讲，这三条公理已经超出小弟的知识范围，在下不敢妄加评论，建议物理大牛直接看前面给的论文链接，或者wiki词条，千万别受小弟误导。

Free Will Theorem (wiki)

不过兄弟不懂，不代表专家们不懂。TWIN和SPIN描述的现象在多年前都获得了实验支持，当然可以直接拿来做公理用。FIN看着靠谱，但好像还没得到确切的实验支持。这篇论文在2006年发表后，受到的质疑有不少冲着FIN来的。为此，两位作者对定理做了改进，提出另一个公理MIN代替了FIN，不再假设信息传播速度有上限。由于MIN的要求更低，定理的结论也更加强了一些。

总之，在承认三条公理的前提下，他们证明了“自由意志定理”。值得注意的是，虽然其中两条公理与量子力学有关，另一条与广义相对论（或者说“因果律”）有关。但这个定理“地位超然”，独立于这两大理论。

事实上，TWIN和SPIN只是用到了两个实验观察到的事实。定理的证明并不需要这两大物理理论。该定理用到的假设不多，证明也不算复杂，堪称简单而不平凡。即使有一天量子力学或广义相对论被其他理论代替，也并不能说他们的定理失效。

两位作者在论文中提出了对量子力学的看法。在他们看来，量子力学提出的“不确定性”概念确实真实反映了世界的复杂性，但量子力学用到的概率论表述还不够充分展示真正的复杂性。他们相信，定理中的“自由意识”表现出一种不被概率束缚的真正“自由”。

或许自由意志定理正是一个新时代的号角，更新更伟大的物理理论已经在前方不远处等着我们了。

• 【原创】粒子有意识么？--- 自由意识定理介绍（上）

比老萨的喝水还厉害!

人的意识被人脑的物理基础所限制.科学无法了解任何违反三段论的知识.

不以三段论为基础的知识是无法被科学验真或验假的.

粒子从宏观看，是直线运动，但是微观看，又是波动的，物质都是有惯性的，受力后，直线运动，粒子却不是，以波的形式运动，说明受到更高级规则的约束。这种规则对于运行其中的粒子上下牵扯，使得无法直线运动。宇宙的外围是两股正副力的核心。宇宙在这正反两个人的作用下发展，宇宙任何物质都被它们作用，当他们作用力量平衡的时候，就是虚空，正副为0；当一极力量强大的时候就是正物质世界，反之是反物质世界。这两个力的核心本身是在运动的，所有物质在这两个力的作用下，运动产生了延迟效应，就是波动的原因，就是说粒子的运动速度跟不上2个极的力的运动速度，产生了时空的颤动，好象我们抖橡皮筋一样，把一端固定，另外一端上下快速运动，橡皮筋便颤动起来。

"宇宙里面有一个硬盘，它把这个星球全部的信息全部刻录下来了，不仅仅是3D的全息的图像，而是所有能量都记录下来了，包括每个粒子的运动和它们的规则都记录下来了(打个不恰当的比例，好象你们某个现场演唱会的CD刻录光盘，恰当的机会，放进CD机里面可以重现播放演唱会的音乐，当然它远比CD复杂的多多。我这么说是方便你们理解。）这个世界是由无数粒子构成的，本质是能量的世界，从某些角度来，也许是一片光，或者一片声音，即便是你们自豪的3D全息图像它们只不过是粒子里面可见光的部分记录而已，不是全部的能量信息。它外观象一块黑色的石头，飘向茫茫无际的宇宙，寻找适合我们生命生存的四纬空间，在恰当的情况下激发，重新创造生命和文明，因为我们星球到了那个时候已经衰竭了。”

不好意思，我借助了某个神秘外星人的口气做表述，因为我这个时候理解到了科幻电影大师库布里奇20世纪60年代拍摄的代表作《2001太空漫游》里面那块黑色石头是什么东西。宇宙文明的传播通过记载了信息的媒介传播即可。或许我们整个宇宙就是某个信息在特定机遇下激发出来，恰如是一次豪华的演唱会。

我看过些科普级的东西加上自己的想像，有些想法。

我觉得追究物理最终大统一原理有个误区，没有

考虑到信息论的约束。

我认为一些基本逻辑是没错的，因果论，决定论，是没错的。

而且甚至坚信，这个世界上确实存在着物理的最终理论，

也就是theory for everything, 但我们是否能追求到这个最终理论呢？

当然我们会持续努力，但对最终理论的追求会不会有约束？

不是我们能力的约束，对撞机能量的约束，而是信息论的约束？

信息的传递是有约束的。

我们最终找到的不一定就是解析一切的一套最终公式，而是包含物理

定律和一些约束条件的一组边界，我们能接触到的信息的最终边界。

也许在此边界外，还有更深层次的物理原则在运作，但那些信息是

我们无法接触到的。

有几个约束条件是我们已知的并且已经当作物理基本原理

1.热力学第二定律，熵增原理。这是非常基本的物理原理，也是信息

传递的原理。熵增决定了很多信息是无法重演的。

2.测不准原理，

3.香农信息论

4.物质和信息传递的速度上限，——光速不变。光速不变这个原理本身，

限制了信息传递的上限，也因此保证了因果律。

我们以后会发现其他约束条件。

当我们把这些信息传递的约束条件找齐，并和基本物理原理组合到最后，

就可以骄傲地宣布：虽然世界可能还有更深层的规律，但那些信息是我们

无法获得的。我们能探究的物理规律都探究完毕。

比如我，我猜想，弦论关于多维世界的那些理论，“很可能”是正确的，但

非常可能，这些理论，在我们“可认知”的界限之外。

即，我们可能有一天要有一个原理，来最终证明，信息在各个维度的世界里

传递的限制。即我们能了解的其他维度的信息是有限的。

可能证明出，虽然概率解不是真正的解，上帝不扔骰子，这个世界的最终规律

不是概率解，但我们能了解的世界的边界，只到概率解的程度。

有些东西是由其他维度发生的事情决定的，但我们无法获得其他维度的信息。

当然，这是传统的“科学”的物理的边界，也就是“可证实可观察的物理”的边界。

仍然会有“哲学的物理”继续想像，但那些哲学是永远无法证明也无法证伪的。

*

5.忘了提到还有一个已知的约束边界：大爆炸奇点。

我们可探究的时间，空间，能量，物质，以及全部物理规律，都有一个明确的起点。在此前的所以一切都是不可知的。我们并不是说在此前的一切不存在，而是我们这个宇宙没有任何信息熵与之前的宇宙交换。这也明确的暗示我们，我们可观察的宇宙规律，是由信息交换的限制约束的。