关于生命、宇宙和一切的42个终极问题

floatagfly

42是一个神秘的数字。
看到42会心一笑的，一定是真科幻迷。
在脑洞大开的经典科幻小说《银河系漫游指南》中，高度智慧的跨维度生物为了找出生命、宇宙与一切的答案，制造了一台名叫“深思”（Deep Thought）的超级电脑进行计算。
“深思”花了750万年来计算和验证，熬死了无数代人，最后得出的答案：
那就是42。



完整视频：
                                             
               
https://www.zhihu.com/video/977954691614789632
                                      
原因是什么呢？
很简单，the Answer to Life, the Universe and Everything is这句话（加上逗号）一共是42个字符。。。
估计是超级电脑算了750万年后，算烦了或者干脆死机罢工了，就给出了这个答案。

但42的神秘还不只如此：



42的二进制是101010，非常对称整齐，再将101010视为夸克组成质子与中子的基本形式，则此结构几乎可以代表一切物质的基本结构。
而42的十进制在 ASCII码表中对应的字符是“*”，“*”在计算机语言中是通配符，可以代表一切字符串，包含了“一切”这个宏伟的概念。
更多关于42的解释可以阅读一位geek写的书：《42：Douglas Adams' amazingly accurate answer to life, the universe and everything》，作者是Peter Gill。
（不过里面也有一些牵强附会的解释，例如《四十二章经》，《四十二行圣经》，英女王42个孙子之类的）



可能也是为了致敬神秘的42，在最近发表于arXiv的一篇论文中，得克萨斯A＆M和乌普萨拉大学的物理学家Roland Allen和Suzy Lidstrom阐述了他们认为是生命、宇宙和所有事物的42个终极问题，其中有些深入到了哲学的层次。

论文地址：
https://arxiv.org/pdf/1804.08730.pdf

1.为什么物理学预测的宇宙常数如此之大？
宇宙常数首先由爱因斯坦提出，描述了宇宙的能量密度。问题在于天文观测表明宇宙常数远远小于物理学所预测的数值。

2.什么是暗能量？
1998年，宇宙学家惊讶地发现宇宙的膨胀正在加速。这一异常被认为是由“暗能量”引起的。
它似乎占据了宇宙的三分之二以上，但尚未有令人信服的证据证明它的存在。

3.爱因斯坦的引力怎么与量子力学调和？
爱因斯坦意识到引力与自然界中的其他一切一样，应该能够用量子力学来描述。
然而，当引力非常强的时候，像黑洞周围一样，尝试调和量子力学和引力的尝试就会崩溃。

4.黑洞的熵和温度来自何方？
尽管史蒂芬.史蒂芬霍金作出了黑洞辐射的开创性工作，但Allen和Lidstrom还是列出了一个未接之谜：当涉及到黑洞时，为什么熵与面积成正比，而不是体积，就像其他物理系统一样。

5.黑洞中会丢失信息吗？
信息被认为是在事件视界的表面编码并作为辐射发回。然而，无论事件发生的信息如何，所有特定质量的黑洞的辐射都完全相同。
这表明黑洞破坏了信息，违反了热力学。

6.宇宙是否经历了膨胀时期？
据认为，宇宙在其存在的第一秒内呈指数级膨胀。两大问题是：膨胀的起源是什么？膨胀有直接证据吗？

7.为什么物质依然存在？
基于粒子物理学的标准模型，物质和反物质应该在早期的宇宙中被完全湮没，只留下光子。
相反，现在宇宙中存在相对丰富的物质却缺乏反物质，原因是什么？

8.什么是暗物质？
观测到的星系表明，宇宙的大约四分之一是由暗物质构成的，但迄今为止物理学家还没有能够检测到可以解释观测效应的粒子。
这个粒子会是axion吗，还是WIMP，或者其他一些东西？

9.为什么普通物质（Ordinary Matter）的粒子在高能级时重复两次？
在标准模型中，有四个主要基本物质粒子：上夸克，下夸克，电子和电子中微子。
然而，这些粒子中的每一个都有第二代和第三代，例如charm quarks，strange quarks以及muons。为什么会这样？

10.粒子群的起源是什么，中微子有什么样的群体？
上述4种基本粒子从哪里获得质量？人们认为质量与它们与相关场（例如希格斯场）的相互作用的强度有关，但还是有些异常是目前的理论无法充分解释的。


Al-Pd-Re，实验室中制造的拟晶（quasicrystal）

11.是否存在超对称性，以及为什么观测到的粒子的能量与最基本的（普朗克）能量级相比如此之小？
标准模型无法解释为什么弱核力比引力强得多（强1025倍）。

12.大统一理论会是怎样的？
三种基本力——强、弱、电磁力已经统一，但它们与引力的统一仍然是一个谜。

13.爱因斯坦相对论和标准场论是否总是有效的？
对称性是当系统经历转换时保持不变的系统的属性。
电荷共轭（charge conjuction）、奇偶性（parity）和时间反转（CPT）从未被违反。时间反转（CPT）可能吗？

14.我们的宇宙是否稳定？
希格斯玻色子的各个方面表明，我们的宇宙只是处于“边际稳定”，或者可能处于一个更稳定状态的过渡阶段，这会导致宇宙具有根本不同的性质。
问题是现在我们的宇宙是否稳定？

15.夸克总是被限制在它们构成的粒子里面吗？
一般认为夸克被限制在它们的质子内，并且需要非常高的能量才能将其裂解出来。
越来越多的证据也表明，夸克必须始终受到限制，但这并未得到严格证明。

16.具有非凡力量的系统（Non-Trivial Forces，如强大的核力）的完整位图（Phase Diagrams）是什么？
老实说，我们不知道，以下是一篇论文的截图：



17.什么新的粒子仍然等待发现？
像LHC这样的粒子加速器已经发现了新粒子。但它会有更多新发现吗？
这对于在CERN工作的物理学家来说，是一个严肃的问题，以防虚度时光。

18.什么新的天体物理在等待发现？
也许有一些新的恒星在等待被发现，例如在早期宇宙中形成的巨大的Population 3星，它仅由氢和氦组成，还可能出现由黑暗物质湮灭而不是融合形成的“暗星”。



19.超导性和超流性的新形式还有待发现？
在过去的几十年中，物理学家通过将材料暴露于极端温度下，创造了许多超流体（无粘性流体）和超导体（无电阻材料）。
还有哪些材料可以在未来展示这些特性？

20.什么新的拓扑相仍然等待发现？
拓扑绝缘体是内部起绝缘体作用的材料，但在外部具有导电性。它们在哪里可以被找到？

21.在高度相关的电子材料（Highly Correlated Electronic Materials）中还会发现哪些其他属性？
20中提到的拓扑绝缘体已经在单电子或准粒子系统中得到证明。还有哪些其他类型的材料可以利用准粒子？

22.还有什么其他新的相和物态仍待发现？
研究人员近年来发现了大量新相的物质，如准晶和时间晶体。还有更多的东西在等待被发现吗？


时间晶体

23.量子计算、量子信息和其他纠缠应用的未来是什么？
开发大规模量子计算机的竞赛正在如火如荼地进行，这种计算机可以在许多任务上超越传统计算机，比如打破大多数形式的密码学。
但是，这些应用是否会走出实验室，还是它们太脆弱了，只能满足好奇心？

24.量子光学和光子学的未来是什么？
量子互联网将有助于保护个人数据，防止窃听。但要做到这一点，需要对光子进行远距离控制。
目前用于传输纠缠光子的记录在2017年由中国的墨子卫星创造。未来还会有什么其他的创新？


墨子卫星

25.有更高的维度吗？
如果还有其他维度，那个维度的“内部空间”是如何构成的？

26.有没有多元宇宙？
是否存在无数个宇宙，每个宇宙都有自己的法则？有没有可能我们的宇宙正好符合智能生命诞生的条件，像“人择原理”阐述的一样。
更重要的是，我们如何用科学来证明这一点？

27.时空几何中是否有奇特的特征？
宇宙的“形状”是什么？
如果宇宙的结构可以是裸露的奇点，虫洞和/或封闭的时间循环，那么这可能允许像时间倒退那样的事情。

28.宇宙是如何产生的？它的命运是什么？
宇宙的根源是什么呢，它是从大爆炸开始的吗？展望过去将有助于我们理解未来，我们是否正在走向了一个“大撕裂”，到时所有的东西最终都被撕成碎片。

29.什么是时空的起源，时空为什么是四维的，为什么时空与空间不同？

30.如何解释相对论和爱因斯坦引力？
超对称和弦理论等统一理论倾向于假设广义相对论而不是解释它。但是爱因斯坦的引力理论是否可以从真空能量或弦理论领域中导出？
如果不能，那引力从哪里来？

31.为什么所有力都有规范场形式？
标准模型中的所有力——弱、强、电磁和引力，都用规范理论来描述，该理论描述基本粒子如何与特定场耦合。
然而，为什么只有这些力存在，为什么物质只能弱地耦合到这些场呢？

32.量子场如何解释更多想象？
量子力学是否可以对一些更深层次的宇宙原理进行解释？例如宇宙为什么由量子场组成，测量期间波函数为什么会坍缩。

33.物理学在数学上是一致的吗？
好的理论在数学上与实验一致。然而相对简单的量子场理论尚未证明在数学上一致。

34.物理学的形式主义和人类经验的现实之间有什么联系？
如果数学和它所描述的物理学实际上是人类的创造，那么我们就必须解释人类意识与现实之间的关系，以及相关的问题，比如为什么它存在，而不是不存在。

35.什么是理论、计算、实验和观测技术的终极限制？
更好的计算机如何改进我们的模型或帮助我们理解一些最复杂的实验，如大型强子对撞机？
随着我们的望远镜变得更加复杂，他们会如何揭示宇宙的性质？

36.化学、应用物理学和技术的终极限制是什么？
我们生活在前所未有的科技进步时代。这种进步是否有上限，或者发现成功率是否会继续加速？
这个问题与人工智能尤其相关，人工智能试图创造一个真正的超级智能机器。

37.什么是生命？
这个著名的问题在1944年首次由薛定谔提出。70多年后，生物学家仍然试图回答这个看似简单的问题。

38.地球上的生命是如何开始的？
有机分子是从早期地球上的“原始汤”中产生的，还是由小行星从太空中输送进来的？
而且，我们的单细胞祖先如何最终发展成复杂的生命形式？

39.宇宙中的生命有多丰富？
火星上的机器人在我们自己的太阳系中搜寻有机物质，而SETI天文学家正在扫描宇宙的信息，但到目前为止还没有证据显示银河系其他地方存在生命智能。
我们真的可以独享宇宙如此辽阔的领域吗？

40.生命如何解决看似无法完成的复杂性问题？
看似“愚蠢”的生物有机体却能够完成复杂的任务，例如通过蛋白质折叠，细胞分裂增殖，形成眼睛、心脏、大脑等复杂结构的能力。
这是如何形成的？

41.人类是否有可能彻底根除疾病，并实现永生？

42.什么是意识？
这是一个几百年来一直困扰着哲学家的问题，但直到最近，我们技术才发展到可以让我们科学地探索这个问题。
意识是通过数十亿个细胞的复杂相互作用而出现的吗？
它是一种波吗？它可以被复制吗？它与量子力学有关吗？

Ref：
https://zhuanlan.zhihu.com/p/26154800
https://arxiv.org/pdf/1804.08730.pdf

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爱上阿南

42这种牵强附会的东西早在十年前的QQ群里玩烂了，神奇啥呀神奇

conanwchen2

42很神奇的数字啊。

yongbuzai

虽然不能看明白，但感觉好厉害

YiHYcCgb

42的ASCII码对应*号，也可以拿出来说。那金庸鹿鼎记的42章经也是一种暗示喽