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为什么我们看到的空间是三维的？ 这个问题，物理学家追了几个世纪，但一直没有定论。欧几里得直接假设了三维空间是背景，人类默认接受了这个“看起来理所当然”的设定。但沃尔夫勒姆认为，这可能是物理学20世纪最大的错误之一。 真正该问的是：空间是由什么构成的？ 在他构建的模型中，空间不是连续的背景，而是由“原子”级别的离散单元构成的。这些单元不是位于某处，而是通过相互之间的关系形成一个超图（hypergraph）。空间不是点阵，而是拓扑结构。我们感知到的连续三维，只是这种结构在我们尺度上的平均效果，是观察者视角下的简化版本。 时间则不是空间的“第四维”，它和空间根本不是一回事。时间是这个超图被逐步重写的过程，是计算的进展。空间是结构，时间是演化。物理过程在模型中就是规则作用于超图而产生的新结构。这种连续的演化就是我们感知的时间流动。  这背后核心思想是计算不可约性：即使你知道整个系统的初始条件和所有规则，也不能跳过逐步演化直接算出终态。每一个演化步骤都必须真实地执行。这种计算性本质，是时间存在的根本理由。 但最颠覆的地方还不是这些。 沃尔夫勒姆进一步指出，空间的三维性并不是宇宙的本质属性，而可能只是我们观察者自身条件下的投影结果。 他说得非常直白：我们之所以觉得空间是三维的，是因为我们是这样“被构造出来”的观察者。换句话说，空间三维性，是观察者结构决定的感知现象。 这个判断不是拍脑袋。他提出了一个可能的历史路径：在宇宙诞生初期，空间是高维的，甚至可以说是无限维的，所有“空间原子”彼此强关联。但随着宇宙演化和结构“冷却”，维度逐渐下降，最终形成我们目前所处的这个三维近似结构。 我们这个生物形态适合在这种维度下稳定存在，也适合感知这种空间结构。 如果我们是其他形态的观察者，比如大得多、脑速慢、或者神经元网络结构完全不同的智能体，可能看到的“空间”根本不是三维的，甚至不是空间。 这点非常重要，因为维度在他的模型中本身就是动态变量。维度可以在不同区域波动，可以不是整数，甚至可能在极端条件下发生突变。 我们的三维感知，并不代表宇宙在任何尺度都是三维的。 他举了一个例子：我们能“看见”一个10米范围的空间，是因为光从10米外传到我们眼睛只需微秒量级，而我们神经系统处理信息的时间是毫秒量级——我们“来得及”在它变化前处理这个整体图像，这就是“空间瞬间被感知”的能力。 但如果我们脑速快100万倍，这种“瞬间感知”将不复存在，空间将成为延迟和层层构建的图景。这会极大地影响我们对“空间结构”的理解。 再说得直接一点：我们现在对空间的直觉，是神经系统在一定处理时间和光速条件下的产物。 这点对构建物理学模型极其关键。因为很多“显而易见”的属性，比如对象独立性、可分性、局域性等，其实都是观察者模型的默认假设。 沃尔夫勒姆指出，我们默认可以把宇宙拆分成局部对象，对这些对象独立施加实验操作。我们也默认空间是平滑、连续、拓扑良好的。这些直觉在他的模型中都要被重新审视。 尤其是在他的多路系统（multiway system）框架中，整个宇宙可能是“同时”存在于所有历史分支上的，每个可能性都被真实演化。传统上，我们拒绝这种“浪费计算资源”的解释，觉得宇宙不会这样不经济。但沃尔夫勒姆已放弃这种节约主义，他认为宇宙不在乎算力成本。 也正因此，观察者在这个框架中成为决定现实的核心因素。 他用一个比喻来解释因果图（causal graph）：如果只有一个更新事件在宇宙中同时发生，但这个事件的“活跃位置”在不断跳跃，那么你无法知道其他地方是否更新，除非该位置也更新了你自己。你只能知道那些因果连接了你的事件。这就形成了一张因果图，而不是一个全局时钟。 这张因果图决定了你如何切分“空间”与“时间”——因果相关的是时间，因果无关的是空间。不同切分方式对应不同参考系，就是相对论的本质。 所以在他构建的模型中，相对论是从基本的计算图结构中自然涌现出来的，而不是一开始就设定的空间-时间对称性。 再退一步，为什么相对论如此成功？ 因为它描述的是我们这个观察者模型下对超图演化的一种平均结果。在很多情况下这个平均值非常稳定（比如我们所在的中尺度宇宙），所以看上去空间是连续的、三维的，时间是线性的、单向的。但这只是感知结果，不是物理基础。 因此，我们所说的“物理现实”，其实是感知逻辑的产物。物理规律不是上帝写在宇宙法典上的定理，而是我们这个观测系统能从计算结构中提取出来的稳定结构。 最关键的是，这种视角是可以检验的。 比如维度波动。传统物理学假定空间维度是固定的，但沃尔夫勒姆模型预测它可以波动。这种波动不需要我们能“看到”空间原子的具体结构，只需要我们设计足够精密的实验，测到这些波动带来的微小偏差即可。 这就像当年人们还看不到分子时，却能通过布朗运动或气体定律推断出分子的存在。 而我们是否能直接“看到”空间原子的结构，还要看我们是否够幸运，能否刚好在合适的实验窗口下观察到合适的现象。比如通过黑洞边界的扰动来探测基本长度单位。但如果基本长度再小10个数量级，我们就彻底无缘可见。 所以维度波动，是目前最有希望的间接证据。 |
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