谈时间和空间的本质

2014年6月

当这个宇宙出现的时候，它存在的形式会是什么？

《圣经》在创世纪里，明确地表达了两个最基本的概念，存在和过程，“1:1 起初 神创造天地。1:2 地是空虚混沌．渊面黑暗．神的灵运行在水面上。1:3 神说、要有光、就有了光。1:4 神看光是好的、就把光暗分开了。1:5 神称光为昼、称暗为夜．有晚上、有早晨、这是头一日。”

在《道德经》里，也同样明确表达了这两个概念，“有物混成，先天地生。寂兮寥兮，独立不改，周行而不殆，可以为天下母。吾不知其名，强字之曰道，强为之名曰大”、“道生一，一生二，二生三，三生万物。”

人们把这两个概念命名为空间和时间。

佛说五蕴皆空。人生如梦如幻，那么时间，究竟是真实存在，还是人们的主观幻觉？爱因斯坦的相对论认为，时间是人们的一种认知错觉。而加拿大理论物理学家，畅销书《物理学的麻烦》的作者李•斯莫林，却向这种传统观点发起了挑战，在其新书《时间重生——从物理学的危机到宇宙的未来》中，他对时间的本质和宇宙学提出了不同的观点。斯莫林发现时间是真实的，对这个概念的理解有助于发现宇宙规律的关键线索，如果宇宙定律存在于时间之外，那么就会变得非常莫名其妙，宇宙定律与时间之间似乎存在更深的关联，定律需要时间这一维度，就需要进行一些改变，定律必须接受时间维度，才能在其中产生效果。

一、云计算革命带给人类的最大贡献是世界观的改变

作为人们对世界的看法，世界观决定了人们的行为模式。当大多数人采用相同的行为模式时，就形成了人类的发展方向。这个方向如果符合自然规律，对人类是有利的，如果不符合自然规律，就会给人类带来危机。可见“人民是创造历史的真正动力”并不是说人民中的个体力量可以改变历史，而是指当绝大多数人们的行为有序组织起来后，就形成了整体发展的路径，如同蚂蚁群体的行为模式。

比如目前的中国农村，如果农民的创造力能够在政府的有效引导下，有序地发挥和组织起来，就可以成为推动农村经济发展的强大力量。

1、科学同样无法摆脱迷信的困局

科学家总是认为是理性的，不会迷信的，但是事实并非如此。科学带来的狂热迷信并不亚于信徒对宗教的迷信。很多科学家狂热的认为自己的研究是正确的，是对人类有益的。当然他们同样会承认研究成果存在问题，也在很多场合强调这些问题带来的危害，但是这样的言论的内在目的是炫耀自己作为科学家的理智和能力。

早期的科学研究人员出于对神的迷信而虔诚地研究生活中存在的规律，进而探索宇宙的存在法则。而现在的科学研究人员把迷信的对象转移到了人本身，通过创建各种“权威”领地来突出人的伟大，在一些重要的场合，“权威”人士的话成为了不能怀疑的真理。

尽管美国等西方国家是科学观点自由的典范，但是并没有在更大的格局中摆脱“自恋”的束缚，权威的迷信并没有消除。但是学术自由的风尚让更多的人有发挥创造力的空间，因此出现了很多新奇的思想观点。

迷信的典型特征是盲目地相信，这是科学的悲哀，似乎也是人类无法摆脱的悲哀。对于宇宙中如同尘埃般的人类来说，相信宇宙大爆炸理论可以获得更多的自信。但是 对于有大量可能性的宇宙起源来说，大爆炸理论真的是合理的假设吗？如果不能站在宇宙的外面，又如何能够看清宇宙的本质？

2、关于云计算革命

尽管人们并没有真正了解云计算，也没有对云计算作出统一、明确的定义，但是依据现有的科学知识，人们已经感觉到了云计算革命带来的影响。这种认知的正确性来自人类现有的文明成果，以及人类当前面临的危机及需求。

云计算并不是单纯的技术概念，而是社会学概念，不仅计算机专家在研究云计算，哲学家、经济学家、法学家、政治家、社会学家等也在研究云计算。为了抓住云计算带来的机遇，农民也开始研究云计算应用问题，试图通过云计算来推动农村信息化发展速度，改变自己的贫困落后现状(http://yixian.em258.com)。有些农民云计算专家结合自己的实践，认为云计算是一种可以使社会最大化节能、减排、低碳、环保、并减少重复性投入、建设的一种新型网络技术模式。

关于云计算的定义，不同的专家或者企业，由于观察的角度不同，其内容也是有差别的。笔者认为，云计算是以应用为目的，通过互联网将大量必要的硬件和软件按照一定的组织形式连接起来，并随应用需求的变化动态调整组织形式所创建的一个内耗最小、功效最大的虚拟资源服务集合。

尽管对云计算的理解存在差异，但是一个统一的观点就是，云计算将在全球范围内形成垄断，通过革命性的技术为全球提供应用服务，用最小的成本最大效率地管理全球资源，最大程度地降低人类对自然资源的浪费，共同应对人类面临的生存危机。

3、云计算虚拟世界能否改变人们的世界观

云计算能否改变人们的世界观，并不是一个只与个人生活有关的问题，而是一个关系到人类是否可以继续生存下去的问题。

尽管很多人认为自己的能力很强大，内心已经不存在敬畏。但是重大的自然灾难降临的时候，这些人就会变成普通人，同样无法摆脱内心的恐惧和哀伤。

这是一个骗子的时代，财富观已经被扭曲。为了赚钱获得个人（集团）利益，谎言、骗局、诱惑无处不在。广告作为合法的手段，成为了人们提高骗术水平的场所，一个高明的引诱人们消费的广告成为了能力的标准，而这个广告并没有告诉消费者这些产品的缺陷和危害。

这是一个偶像泛滥的时代，价值观已经偏离了正确的轨道。互联网采用“粉丝”的形式造就了大量的“偶像”。偶像出炉的标准并非社会道德，而是个人或者集团的财富和利益数量。

世界观决定了个人的行为模式。作为无法改变的自然规律，任何人的生存都不能离开基本的生存物质和生存环境。人们把这些物质称为财富，占有更多的财富成为了当前人们主流价值观。

现代科学的快速发展，给人们提供了快速聚集财富的工具，越来越严重的贫富差距扭曲了人们的价值观和世界观。似乎很少有人考虑财富的本质，人们更多关心的是获得个人财富或者集团财富的方法，经济学家貌似在思考一个国家或者区域的经济增长方案，区域官员也在思考如何把其它区域的财富吸取过来，提高本区域的经济，似乎没有人考虑这些行为对人类整体生存带来的危机。

发达国家把科技产品带来的危害转移到不发达国家，以为可以让这个国家获得好的生存环境，但是他们忽略了唇亡齿寒的道理，地球作为一个整体系统，当一个局部区域的系统出现问题时，为了重新调整系统运行参数，发达国家所在区域的参数同样会发生重大改变，而这种改变以灾难（比如气象异常）的形式出现时，这些国家目前同样没有能力应对。

按照IBM提出的智慧地球的设想，云计算所创建的虚拟世界将是一个和物理世界接近的世界，人们通过信息工具了解地球系统万物之间的复杂关联关系，了解自身所处的位置及责任。单纯地从计算思维来看，云计算虚拟世界似乎可以让人们的行为变得理智有序和规范，但是受大脑装置控制的人的属性增加了个体行为路径的不确定性，这个产生思维的大脑装置将个性化地修改描述物理世界的逻辑图象，这个逻辑图象就是世界观。所谓改变世界观，实际上就是修改大脑装置里的这个相对稳定的逻辑图象。

似乎存在一种现象，当重大灾难来临的时候，关联的人的世界观很容易被修改，这是因为恐惧突破了大脑现有的逻辑边界约束条件，大脑需要重新设置边界条件值。在迷失的年代，麻木、自私、虚伪的人们不容易主动修正世界观，但是当灾难和毁灭来临时，人类是否真的有能力应对？

二、数学规则下的宇宙特征 

科学是建立在数学规则基础上的，所以数学是智慧生命认识宇宙的基本工具。比如物理学家的研究成果，最终还是需要通过数学规则来描述。

人类有历史记录的最早采用数学形式研究宇宙的，应该是6000多年前中国古代的伏羲。尽管流传的故事非常传奇，但是先天八卦包含的数学及科学思维，是目前的现代科学无法超越的。比如计算机所采用的二进制存在零动量缺陷，即由0 、1符号组成的数据发生的状态变化，完全由外部的能量驱动。而先天八卦采用的二的幂进制具有动量储存叠加特征，因此数据状态的变化只需要少量外部能量。又比如现代数学的基础是皮亚诺定义的线性自然数模型，只有一个维度，数字本身携带的信息特征数量很少，而先天八卦采用的是非线性的二叉树自然数模型，数字本身携带了大量的特征信息。

无论是古代的中国科技，还是现代的西方科学，都在强调一个事实，即人类所在的宇宙是符合科学规则的宇宙，是可以通过科学思维采用数学符号形式来描述的。即便这个宇宙是古老宗教里描述的“神”创造的，那么“神”也一定是按照科学原则创造的。

尽管敢于创新的西方科学家提出了很多假设理论，并利用现代科学工具找到了大量的“证据”，但是对于一个建立在数学规则上的逻辑宇宙，验证理论和证据的有效办法是建立数学符号模型。比如人民网的一篇报道，“巴黎2014年3月17日电：法国费加罗报网站消息，据透露，美国科学家17日首次直接探测到宇宙大爆炸第一波震荡，即原始引力波。”这无疑是一个震动物理学界的消息，但是这种由发现获得的结论也只能是众多假设中的其中一种假设，对这个假设的进行验证的第一步或许是建立一个数学模型。

不过对于这个经过无数次非线性多项式组合形成的宇宙系统来说，存在很多个数学模型，可以获得同样的观察结果。也就是说，从当前的存在事实进行逆向溯源，其可能的源头不是唯一的。

三、云计算模型里的时间和空间 

作为一种假设，把宇宙当成云计算模型，仅仅是一种分析问题的方法，希望通过现有的云计算技术来帮助人类理解和分析宇宙的起源及运行过程。

假设是人类认识宇宙的有效方法，似乎也是智慧生命认识宇宙的有效方法之一。这是由智慧生命的设计机制决定的，与其本身的构成物质没有关系。智慧是一种技术效果，是生命体中的普通物质通过特殊的结构所产生的技术效果。由于不存在特殊的物质，所以智慧生命对外面的世界的认识也是连续延伸的，即以自身为起点，向远处延伸认识。以人类为例，这种延伸是采用人脑装置以逻辑的形式完成的。

云计算的出现，为人们提供了分析宇宙模型的新思路。以计算机、互联网为载体的虚拟世界的出现，使科学家们认识到了创造宇宙的可能性。借助新的技术平台，宗教、哲学、科学将会在感性上停止宇宙起源的争论，采用更加包容的心态，从理性上对各种宇宙假设进行可操作的论证。

东西方哲学家、科学家早就提出了计算宇宙、数学宇宙的思想，所以宇宙的云计算模型只是这些思想的延伸。有记载的宇宙数学模型，似乎是几千年前中国的先天八卦，它采用两个符号描述了宇宙的起源和形成规则。

1、云计算如何产生时间和空间

庄子与惠子游于濠梁之上。庄子曰：“鯈鱼出游从容，是鱼之乐也？”惠子曰：“子非鱼，焉知鱼之乐？”对于人类来说，时间和空间是表征存在的基本度量单位，但是对于其它的智慧生命来说，或许采用的度量单位是不同的。

假设宇宙是一个云计算信息生态系统，那么对于宇宙之外的观察者来说，其起源（神创或者大爆炸）本身并不是很重要的，重要的是其运行过程中所包含的数学规则。

无论是神还是人，或者是偶然发生，事物的出现必定遵循科学原则，即符合严密的逻辑要求，存在真实的因果关系。所以在云计算宇宙模型里，需要存在两个最基本的规则，即两种最基本的构成元素，两种元素最基本的组合规则。在当前的计算机体系里，两种基本元素是0和1，最基本的组合规则是二进制。在中国古代先天八卦的宇宙模型里，最基本的元素是阴和阳，最基本的组合规则是二的幂进制。

云计算创建虚拟世界的过程是这样的，介质上存在大量的0 、1元素，绵延不绝，看不到头，望不到尾；0、1两种元素按照最基本的组合规则进行组合，形成新的元素；不同层次元素（事实）采用多项式形式进行组合，形成不同尺度的事实。

所以对于云计算模型中的宇宙来说，空间是指存在的事实，而时间是指事实出现的过程。其基本特征是这样的。

1）空间是真实的存在。只有事实存在时，才有空间。这说明空间是具有一定的形状的，人类的活动被限制在一定的范围内。

2）空间通过数学规则以特征信息代码的形式约束其构成成员的行为模式。这表明消除空间的约束本质上是取消附加在存在事实上的特征信息代码。

3）时间是真实的存在。只有事实出现过程时，才有时间。过程是指事实的状态发生改变，这说明事实始终是在变化的。哲学里所说的“人不可能两次过同一条河”，引用的就是时间特征。

4）时间是单向的，采用非线性方式产生。这表明时间可逆特征是不存在。科学家研究的时间可逆或许类似提取云计算模型里存储的信息。

2、空间和存在事实的关系：约束和连接

对于云计算宇宙模型来说，模型之外的观察者和模型里面的观察者的认识是不同的。这种不同并不是因为科学的标准体系不同，而是观察所采用的坐标体系的差异。事实上，对于由智慧生命创造的符合逻辑的系统来说，其包含的科学规则是相同的，这表明大宇宙在创造小宇宙的时候，会把其科学规则传递下去。比如在人类所创造的以计算机、互联网为载体的虚拟世界，其包含的规则来自人类目前所掌握的科学规则。

对于宇宙模型里的人类来说，其观察到的事物是以时空的形状呈现的。尽管佛说色既是空，告诉人们说一切有形的事物，其本质是虚无的。但是这种认识只有对模型外的观察者，才是成立的，因为对于外面的观察者来说，其看见的是一系列信息的按照一定的数学规则所形成的聚集体。

这种差异导致了其处理事件方法的巨大差异。以生物的构成物质为例，模型里的科学家分解碳水化合物的聚集体是困难的，但是对于模型外的科学家来说，可以设计一个很简单的工具，就可以随意分解这些聚集体。事实上，这类工具在自然界也是存在的，比如酶，科学家发现，酶作为催化剂，本身在反应过程中不被消耗，也不影响反应的化学平衡，但是可以用来加快反应速率，大多数的酶可以将其催化的反应之速率提高上百万倍。

模型里的物理学家用4种“基本力”（万有引力、电磁相互作用力、弱相互作用力、强相互作用力）来度量物体空间的领地范围，而模型外的工程师则通过特征信息代码来约束信息聚集体的领地范围。

现代科学的理论和方法来自所观察的现象，因此尺度的差异将导致理论和方法的差异。人们认识引力，来自一个简单的传奇故事，牛顿看见苹果掉到地上，然后提出了万有引力。一个朴素而直观的事实是，抛向空中的物体一定会落到地面上。

如果把地球系统抽象为一个信息存储管理空间，那么这种机制是最经济的存储模式，其管理功耗最小，效率最大。因此从信息管理的角度，引力是指信息脱离其存储管理空间所需要消耗的能量，其消耗能量的大小和管理空间的大小，以及信息的数量相关。按照这种假设，宇宙里似乎应该存在这样的星系，恒星的质量比行星的质量小。因为恒星所代表的是信息存储空间的中心区域，并没有其它的特殊意义。但是按照符合科学的信息存储管理模式，中心区域的信息似乎是最多的。

3、时间与存在事实的关系：选择和非线性

宇宙内在的时间概念与人类目前所使用的时间概念是不同的。人们目前所使用的时间属于时钟的时间，是物理学中的七个基本量纲之一，是事件过程长短和发生顺序的度量。

哲学上，时间是抽象概念，表达事物的生生灭灭。其内涵是无尽永前，其外延是一切事件过程长短和发生顺序的度量。“无尽”指时间没有起始和终结，“永前”指时间的增量总是正数。

在相对论中，时间与空间都不是绝对的，观察者在不同的相对速度或不同时空结构的测量点，所测量到时间的流逝是不同的。广义相对论预测质量产生的重力场将造成扭曲的时空结构，并且在大质量（例如：黑洞）附近的时钟之时间流逝比在距离大质量较远的地方的时钟之时间流逝要慢。另外，狭义相对论中有“时间膨胀”效应，在观察者看来，一个具有相对运动的时钟之时间流逝比自己参考系的（静止的）时钟之时间流逝慢。

史蒂芬•霍金所解出广义相对论中的爱因斯坦方程式，显示宇宙的时间是有一个起始点，由大爆炸开始的，在此之前的时间是毫无意义的。而物质与时空必须一起并存，没有物质存在，时间也无意义。

显然，理解这些物理学观点是比较困难的，但是如果采用云计算宇宙模型，用云计算思维来理解这些观点，就变得容易了。

参照人们正在创建的以计算机、互联网为载体的虚拟世界，虚拟世界里的一切存在都是由0、1两种符号组合而成的。对于这个虚拟世界里的存在事实来说，开始组合之前的时间是没有任何意义的，所以时间存在一个起始点。组合的过程就是时间，组合的结果就是空间，而在空间里人类能够观察到的有形事物就是物质。

对于一个按照多项式模式非线性选择的数学组合方式，位于不同层次位置的观察者，其观察到的过程尺度是不同的，即完成组合过程所花费的时钟时间是不同的。

从过程的多项式加速特征可以看出，如果采用相同的时钟时间标准，不同层次上的时间流逝快慢是不同的。在大质量附近的时间流逝慢，是因为观察者是按照大质量所属空间的数学规则来描述过程变化的。按照这个规则，尽管人类目前推测宇宙的历史大约为138亿年，但是如果把宇宙的整体作为一个大质量来观察，其存在的历史将会大大缩短。在中国古代神话故事里，天上一天，人间一年，描述的或许就是这样的时间规则。

在云计算虚拟世界模型里，尽管过程的历史结果可以采用唯一的路径来显示，但是由于选择的不确定性以及非线性，过程的逆向运行是不可能的，这就是说，数学规则决定了运行的结果是唯一的，但是逆向追溯的路径不是唯一的。这样的设计符合现代计算科学家提出的可信计算思想。尽管很多科学家相信时间可逆，应该存在一个方法，人们可以随意修改发展历程，但是对于计算科学家来说，这样的系统是没有任何存在意义的。比如当人们可以通过时间回溯任意修改银行系统运行结果时，这个银行系统还有存在的价值吗。

4、虚拟世界的能量来源及“黑洞”的本质

对于云计算宇宙模型来说，能量是维持不同层次里众多系统运行的根本。人类目前或许无法理解宇宙文明所设计的这种分层次传递的能量运行体系，但是从目前所观察到的事实，可以从地球系统里体会这种设计的美妙。

太阳把能量传递给地球，但是地球系统并没有把这些能量直接传递给存在的事物，而是把能量分配给其它系统，通过不同层次的系统的传递，最后分配给个体的事物使用。

物理学家采用“熵”来描述这种能量运行的规律。比如水系统，太阳能量把水变成气，然后通过大气系统在地球各个区域进行分配，水通过消耗自身的能量，形成水系统，为其它系统提供能量资源。

尽管科学家对“黑洞”做出了很多假设，但是在云计算宇宙模型里，把黑洞做为原始能量来源地，或许更容易理解。在运行的计算机里，内存扮演的似乎就是“黑洞”的角色，对于计算机虚拟世界里的智慧生命来说，“黑洞”的力量太强大了，可以把任何“存在”的事物吞噬掉。

按照这种“内存”假设，“黑洞”的分布是有规律的，然而这种规律并不是符合某种数学原理，而是按照应用需求分布的。