你有没有某个瞬间对着空处走神,突然开始纠结死亡到底是什么,消失就真的完全没痕迹了吗?拿过诺贝尔物理学奖的彭罗斯,大半辈子都在挖这些普通人只敢瞎想两三秒的问题。2020年10月他领奖的时候已经89岁,这个年纪在诺奖物理奖得主里都相当少见。所有人都等着他晒自己研究黑洞一辈子的高光履历,他反倒张嘴就聊大爆炸之前的世界,还有人类意识的真正来源。
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这两个话题往深处想,本来就和生死脱不开关系。网上传得满天飞的那句“人类死亡是宇宙幻象,生命不会彻底终结”,根本不是彭罗斯某篇论文里的原话。顺着他六十年的研究脉络捋下来,就能摸出这句话的完整来龙去脉。彭罗斯一家子全是和逻辑打交道的牛人,父亲是知名医学遗传学家,哥哥是物理学家,弟弟是国际象棋特级大师。
彭罗斯本科在伦敦大学学院读数学,后来去剑桥读博拿了学位,主攻的是当时特别冷门的代数几何。读博的时候他和父亲合作设计出一个看起来完全没问题,现实里根本做不出来的三角形,后来大家管这个叫彭罗斯三角。这个不可能图形后来给版画家埃舍尔提供了大量灵感,画出了《上升与下降》《瀑布》这类传世名作。一个年轻数学家随手捣鼓的小创意,居然直接走进了艺术史。
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从这件小事就能看出来彭罗斯的脾气,别人越觉得理所当然的定论,他越要拆成碎块挨个研究明白。1965年他发在物理评论快报上的三页短论文,直接改变了整个现代物理界对黑洞的认知。之前不少物理学家都觉得黑洞只是算题算出来的理想化产物,真实世界里恒星形状不规则,坍缩的时候根本挤不成奇点。彭罗斯绕开了复杂的解方程思路,用拓扑学引入了俘获面的概念,直接证明只要物质坍缩到一定程度,奇点必然出现,和天体本身对不对称半毛钱关系都没有。
这篇只有三页的短文章,直接把黑洞从纸上的猜想,变成了广义相对论板上钉钉的靠谱结论。后来他和霍金合作,把同样的研究思路套用到整个宇宙上,推导出宇宙在大爆炸开端处也必然存在奇点,两人1988年一起拿了沃尔夫物理学奖。算下来彭罗斯前半辈子的所有研究,都是在实打实证明时空本身也会有走到头的那一刻。没人能想到他后半辈子拼尽全力研究的,恰恰是这个时空尽头之外还有没有新的路走。
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现在主流宇宙学界的共识是宇宙138亿年前诞生,之后一直在持续膨胀。1998年两个独立的超新星观测团队发现,宇宙的膨胀不仅没减速,反而还在越变越快。照着这个趋势推演下去,几百上千亿年后所有恒星都会陆续熄灭,黑洞也会跟着通过霍金辐射慢慢蒸发,整个宇宙最后变得又冷又稀薄,几乎不会发生任何新事件。很多人把这个结局叫做热寂,甚至调侃连宇宙自己都逃不过一死。
彭罗斯压根不认可这套说法,2005年前后他就构思出了共形循环宇宙学,后来还专门出书做了系统讲解。他盯上了绝大多数物理学家都没留意到的一个细节,极度遥远未来的宇宙,和大爆炸刚发生时的宇宙,在共形几何的层面上相似度高得离谱。等时间走到足够遥远的未来,所有有质量的粒子都会以特定方式消失,剩下的全是光子这类没有质量的东西。以光速运动的粒子根本感知不到时间流逝,整个宇宙找不到任何有质量的东西当尺子和钟表,所谓的距离和时间本身就失去了意义。
这种状态下,那个无限膨胀、稀薄到极致的老宇宙,完全可以在数学层面上顺滑衔接上一个刚刚诞生、尺度极小的新宇宙。彭罗斯把每一段从大爆炸走到宇宙热寂的完整过程叫做一个永世,我们现在待的宇宙,不过是长长一串永世里很普通的一段而已。他嘴里的热寂根本不是宇宙的终点,只是下一轮新宇宙开启前的过渡阶段。为了证明这个猜想靠谱,彭罗斯团队花了十几年时间从天文观测数据里找实锤。
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2010年他们分析威尔金森微波各向异性探测器的数据,找到了一圈圈的同心圆结构,推测这些痕迹来自上一个永世里超大质量黑洞碰撞产生的引力波。2020年他们在皇家天文学会月刊发论文,提出宇宙微波背景辐射里存在“霍金点”,是上一个永世里黑洞彻底蒸发后留下的温度异常斑点。2025年彭罗斯又和合作者发了新论文,详细讨论两个相邻永世之间的衔接过程,说这个阶段整个宇宙都被引力波主导。当然这些研究到现在都在学界争议很大,不少团队都质疑过那些同心圆和霍金点的统计显著性,暴胀理论至今还是解释早期宇宙的主流框架。
如果说共形循环宇宙学回答的是“整个宇宙的万物会不会彻底消失”,彭罗斯和意识相关的研究,瞄准的就是所有人最关心的“我自己会不会彻底消失”。1989年他出版《皇帝新脑》,用哥德尔不完备定理做论证,说人类的数学洞察力根本不可能被任何算法完整复刻,意识绝对不是复杂计算机跑程序就能跑出来的产物。后来他和麻醉学家哈梅罗夫合作提出Orch-OR理论,直接把意识的源头定位到了神经元内部名叫微管的蛋白质结构上。
按照这个理论的设想,微管内部会出现量子叠加态,这些状态在引力作用下发生客观坍缩,每一次坍缩就对应一个人类的意识瞬间。这么看的话,意识根本不是大脑运转冒出来的副产品,而是和时空本身的深层结构直接绑定在一起。这套猜想推出之后,全世界不少物理和生物实验室都专门做实验验证,2020年意大利格兰萨索国家实验室就发了相关结果,排除了最简单版本的引力诱导坍缩模型。
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2024年美国韦尔斯利学院的研究团队在相关期刊发了实验结果,给大鼠用了稳定微管的药物之后,它们被麻醉气体迷晕失去意识的时间明显往后推迟了,这个结果给“微管和意识直接相关”提供了很有价值的新证据。哪怕完全抛开这些还在验证的前沿假说,从最基础的物理常识层面捋,“彻底终结”这三个字本来就站不住脚。中科院物理所的科普内容里早就写过,人去世之后构成身体的所有原子根本不会消失,它们大多变成二氧化碳、水蒸气回到自然环境里,接着参与整个自然界的物质循环。
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组成每个人的物质从一开始就来自宇宙,最后兜兜转转也从来没离开过宇宙半分。彭罗斯做的事情,就是把这个所有人都隐约有点感觉的朴素道理,一路推到了宇宙学和意识研究的最前沿。2026年8月8日彭罗斯满95岁,他提出来的共形循环宇宙学,还有意识量子起源的相关设想,到现在还是物理学界争议度最高的热门话题之一。从1965年的奇点定理到2025年的永世衔接新论文,他整整花了六十年,反复追问所谓的“终结”到底是不是真的走到了最后一步。
参考资料:
瑞典皇家科学院 2020年诺贝尔物理学奖新闻公报
中国科学院物理研究所 人死后原子去哪了科普文章
《自然·物理》引力诱导坍缩相关研究报告
《皇家天文学会月刊》彭罗斯团队相关论文公告
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