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文章来源:荆州市   发布时间:2020-12-02 07:57:38

正如玛莱托在2014年的一篇论文中所说:“英超下注网站……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

然而,尽管这是个很迷人的理论,但一个突出的问题是:如何验证它?“当我第一次欧冠下注网址学习建构子理论时,它显得过于大胆,不像是真的,”英国爱丁堡大学物理学和遗传学专业的研究生阿贝尔·詹斯玛(AbelJansma)说道,“早期的论文涵盖了生命、热力学和信息学,对于这样一个年轻的理论而言,基础工作似乎太多了不过,用这欧冠赛事下注种方式来研究这个理论或许也是自然而然的

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作为局外人,能见证这一切很令人兴奋”琪娅拉·玛莱托(ChiaraMarletto)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虽然这三种理论——经典力学、量子力学和广义相对论——在细节上有所不同,但它们都可以用初始条件和运动的动力学定律来表达,而这些定律允许人们预测系统在时间上的轨迹状态

这个整体框架便称为主流概念然而,在许多领域中,我们最好的理论都还无法用初始条件和运动定律的主流概念来表达例如,量子计算定律从根本上并不是关于量子系统在某个初始状态之后会发生什么,而是关于信息的哪些变换是可能的,哪些是不可能的所谓“通用量子计算机”——一台能够精确模拟任何物理系统的量子计算机——能否建成的问题,与“初始条件加运动定律”的框架截然不同

即使在宇宙学领域,用主流概念来解释宇宙初始条件这一众所周知的问题也是非常困难的:我们可以反过来理解大爆炸之后发生的一切,但还无法解释为什么宇宙会出现在其特定的初始状态,而不是其他状态不过,建构子理论或许可以表明宇宙在大爆炸时的初始条件,可以从该理论的原理中推导出来

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如果你只从主流概念的角度来考虑物理学,那么量子计算、生物学和宇宙诞生的问题似乎都不可能解决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

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

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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

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

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