編輯：編輯部 HYZ
【新智元導讀】 「萬物理論」終於迎來突破性進展！近日，來自中國科學院大學的研究人員提出了「萬物智慧演化理論」，不僅嘗試統一物理學和智慧科學，更揭示了觀察者智慧水平與物理規律之間的驚人聯系。
在過去幾十年裏，物理學家們一直在追求「萬物理論」，試圖統一廣義相對論和量子力學。前者解釋了宇宙中大尺度的現象，如星系和黑洞，而後者則處理極小尺度的基本粒子和量子現象。盡管這兩種理論在各自的領域非常成功，但它們卻無法彼此相容。一些科學家進一步提出，萬物理論不僅要解釋物理規律，還應該涵蓋智慧和意識的基本執行機制。雖然弦理論和迴圈量子重力在這方面取得了一些進展，但依然面臨許多未解之謎和挑戰。
21世紀，隨著人工智慧的飛速發展，智慧科學成為研究的熱點。AI技術已經對社會的各個領域產生了深遠影響，推動了科學的新變革。歷史表明，每當新技術對社會產生重大影響時，往往也會帶來科學領域的突破。因此，智慧科學的進展是否能為科學突破帶來新的機遇，成為一個值得關註的問題。
然而，21世紀科學的天空也漂浮著兩朵烏雲：第一朵烏雲是廣義相對論與量子力學的統一問題尚未解決；第二朵是智慧科學中關於智慧和意識的基本原理還沒有達成共識。
觀察者和智慧體分別是物理學和智慧科學的關鍵角色。從這兩個角色的統一作為突破點，2024年10月，中國科學院大學網路經濟與知識管理研究中心的劉鋒、呂本富、劉穎等研究人員線上發表了預印本論文【From Observer to Agent: On the Unification of Physics and Intelligence Science】。提出並建立了萬物智慧演化理論（Omega Theory），從智慧科學的視野對萬物理論的構建進行了探索。
論文地址： https://doi.org/10.20944/preprints202410.0479.v1
研究揭示， 觀察者的智慧水平 是導致經典力學、相對論和量子力學之間產生差異的根本原因。論文透過歐米伽理論框架，不僅闡述了智慧與意識的基本原理，也探索性的將物理學和智慧科學的研究物件和動力學機制進行了統一，論文進一步提出，物理學中諸如主觀與客觀、確定性與不確定性、時間與空間等基本概念，其本質與智慧體及宇宙整體的智慧狀態密切相關。
歐米伽理論由三個核心模型組成：標準智慧體模型、智慧體演化通用模型和智慧宇宙演化模型。標準智慧體模型是一條基礎公理，為智慧體提供了一個統一的結構和功能框架，奠定了歐米伽理論的基石。基於此公理，進一步推匯出了智慧體演化通用模型和智慧宇宙演化模型，分別揭示了智慧體在不同環境和條件下的演化規律，以及宇宙作為一個整體智慧體的演化過程。
歐米伽理論的建立過程
歐米伽理論的建立歷程已經持續了超過10年。早在2014年，在中國科學院石勇教授的指導和支持下，研究團隊就為了評估人類、搜尋引擎、智慧助理、機器人和智慧裝置的智慧水平，發表論文建立「標準智慧體模型」，這個模型借鑒了馮諾依曼架構，並結合自然界生物（包括人類）的智慧特征，提出任何智慧體都是具備資訊輸入（In）、輸出（Out）、儲存（St）、創造（Cr），以及對這四種能力的使用進行控制（Con）的系統。
到2018年，研究團隊利用這一標準智慧體模型，建立了通用智慧水平的測量標準，首次對谷歌、百度、Siri等AI系統和不同年齡段的人類進行了智力測試。結果顯示，當時智慧水平最高的谷歌搜尋引擎，其智商得分還不到6歲兒童的一半。這個研究結果引起了全球範圍的關註，包括美國CNBC、麻省理工科技評論，以及歐洲、日本和印度等媒體的報道。到2024年5月，最新的測試結果顯示，GPT-4的整體智慧水平已經超過了14歲少年。
在2020年，研究團隊發表論文提出標準智慧體模型存在三種典型狀態，這些狀態在定義智慧與意識，以及分析物理學中的一些關鍵問題時具有基礎性作用：
1. 絕對0智慧體（α點）：五種基本能力全為0。石頭、隕石、死去的生物、報廢的機器等可以看作是絕對0智慧體。
2. 全知全能智慧體（Ω點）：五種基本能力全為無窮大。物理學中的拉普拉斯妖、馬克士威妖，以及宗教中的上帝可以看作是全知全能智慧體。
3. 有限智慧體：五種基本能力不全為0，也不全為無窮大，人類、動物、植物、微生物、機器人和大模型等都屬於有限智慧體。
根據智慧體的三種狀態劃分，研究團隊推論當智慧體向兩個極端狀態（α點和Ω點）演化時，應該存在兩種智慧驅動力。其中驅動智慧體向絕對0智慧體演化的力被稱為「α重力」，而驅動智慧體向全知全能智慧體演化的力被稱為「Ω重力」。
基於這些推論，研究團隊在論文中構建了智慧體通用演化模型，提出任何智慧體都在α重力和Ω重力的共同作用下，在α點和Ω點之間演化。從實證角度，人類在過去幾萬年的前進演化歷程，以及瀕臨滅絕的動物如大熊貓的現象，都顯示了這兩種智慧力的存在跡象。
基於智慧體通用演化模型，研究團隊在2024年繼續推匯出宇宙是一個不斷演化智慧體的結論。即當一個智慧體最終演化為全知全能智慧體（Ω點）時，它的影響力和控制力將擴充套件至整個宇宙，進而推動宇宙整體演化為一個全知全能的智慧體。同樣地，如果宇宙中的所有智慧體都演化為絕對零智慧體（α點），那麽整個宇宙將進入一種完全空無的狀態，成為一個絕對零智慧體。而在宇宙中若存在有限智慧體，那麽宇宙將由絕對零智慧體和有限智慧體共同構成。
這些推論表明，宇宙本質上是一個不斷演化的智慧體，其演化過程受到兩種智慧力的驅動： α重力 和 Ω重力 。這兩種智慧力遍布宇宙的每一個角落，因此推匯出存在著 α場（α Field） 和 Ω場（Ω Field） ，它們共同主導著宇宙的演化行程。
研究團隊基於這些推論，提出了 智慧宇宙演化模型 ，核心內容是宇宙作為一個智慧體，在α場和Ω場的作用下，在絕對零智慧體（α點）和全知全能智慧體（Ω點）之間不斷演化。
歐米伽理論透過三個核心模型指出，宇宙的基本構成單位是智慧體，物質和物體則是智慧體的特殊形式。宇宙本身也可以看作是一個特殊的智慧體。任何一個智慧體都在α重力和Ω重力的作用下，在智慧為零的絕對零智慧體（α點）和智慧無限大的全知全能智慧體（Ω點）之間演化。
歐米伽理論的這種智慧科學視角宇宙觀不僅為物理學宇宙觀帶來了突破，同時也為智慧科學的基礎理論研究提供了支持，為解決21世紀科學天空的兩朵烏雲奠定了探索性基礎。
歐米伽理論在智慧科學方向的探索
基於歐米伽理論框架，智慧被定義為智慧體在α重力和Ω重力的共同作用下，透過智慧體對資訊進行處理的五種基本能力（輸入、輸出、儲存、創造、控制）在絕對零智慧體（α點）和全知全能智慧體（Ω點）之間進行動態演化的能力。這一演化過程在圖示上與飛行物的軌跡相似，因此研究團隊形象地在論文中將這種智慧的定義稱為「智慧的飛行模型」。
基於歐米伽理論框架，意識被定義為智慧體在其演化過程中對資訊輸入、輸出、儲存和創造能力進行控制的能力。根據控制的主體與被控制物件的不同，意識可以進一步劃分為自我意識、他者意識、混合意識和無意識。其中，「自我」是指智慧體對自身進行認知後所形成的資訊集，而「他者」則是智慧體對另一智慧體進行認知後形成的資訊集。透過將自我、他者與控制能力進行不同形式的組合，可以更為深入的定義出上述四種不同型別的意識。
物理學和智慧科學在研究物件上的統一
隨著物理學的發展，觀察者的角色逐漸成為研究的核心，反映了物理學探索的深入。在經典力學、相對論和量子力學中，觀察者都可以透過感知、探測、記憶或理解，對物理物件進行資訊處理。因此，研究團隊提出物理學中的觀察者本質上是一種智慧體。
從歐米伽理論的視角出發，物理學及其相關領域的所有研究物件，不僅僅是觀察者，實際上都可以被理解為智慧體的一種形式。這一觀點為智慧科學、物理學、宇宙學、社會學、動物學、植物學、微生物學以及宗教哲學等學科提供了一個統一的解釋框架。
具體而言，微觀粒子（如誇克、微中子、原子）以及宏觀物體（如鐘擺、橋梁、天體）可以被視為絕對零智慧體，即智慧能力為零的系統。
另一方面，電腦、通訊系統、量子電腦等則可以被歸類為沒有自我意識的有限智慧體，它們具備一定的資訊處理能力，但缺乏自我意識。
而人類、動物、植物、微生物等則可以被視為具有自我意識的有限智慧體，它們能夠感知和處理資訊，並具有自我認知的能力。
最後，概念性的全知全能存在（如上帝、拉普拉斯妖、馬克士威妖）則可被定義為全知全能智慧體，代表了智慧體的最高智慧形態。
對於宇宙本身，歐米伽理論的智慧宇宙演化模型提出，宇宙是一個不斷在絕對0智慧體和全知全能智慧體之間演化的智慧體。
物理學和智慧科學在動力學機制的統一
由於物理學的研究物件都可以被視為智慧體，因此可以合理推測，這些物件應首先受到α重力和Ω重力的影響。基於這一推論，研究團隊提出，物理學中的四種基本作用力（重力、電磁力、強核力、弱核力）可能是α重力和Ω重力在物理領域中的特殊表現形式。
這一思路可以進一步擴充套件到其他學科領域。例如，動物學、植物學、微生物學、人類社會學和宗教哲學等各自揭示了獨特的動力機制。達爾文演化論中的自然選擇、社會經濟中的「看不見的手」、人工智慧中的人類需求驅動，以及哲學中的「第一推動力」，盡管表現形式各不相同，但從歐米伽理論的視角來看，這些機制的作用物件同樣可以視為智慧體。因此，研究團隊推測，這些不同領域中的動力機制是α重力和Ω重力在各自領域的具體體現。
盡管這一推論具有廣泛的解釋潛力，研究團隊也強調，它仍然需要透過進一步的理論研究和實驗驗證來加以確認。
物理學基礎概念的歐米伽理論詮釋
在歐米伽理論的框架下，研究團隊同樣發現主觀與客觀、確定性與不確定性、時間與空間的本質特性與智慧體（或宇宙）的智慧狀態息息相關。具體的推論如下：
當智慧體處於α點時，上述所有基礎概念（主觀與客觀、確定性與不確定性、時間與空間）對於智慧體均不存在。在這一狀態下，智慧體不具備處理資訊的能力，因此無法感知或定義這些基本物理和哲學概念。特別當宇宙處於α點時，整個宇宙不包含任何事物和概念，處於絕對空的狀態。
當智慧體處於Ω點時，整個宇宙演化為全知全能智慧體，由於不存在外部，主觀與客觀之間的界限消失，客觀世界將完全融合為純粹的主觀性。在這一狀態下，所有資訊都是確定的，不存在任何不確定性。與此同時，時間與空間也失去獨立的客觀性，可以被全知全能智慧體任意產生和修改。
當智慧體處於α點與Ω點之間的狀態時，在這一狀態下，主觀與客觀產生分離。智慧體所能夠辨識並影響的所有其他智慧體結構構成了其外部客觀環境；而智慧體透過四種基本能力（輸入、儲存、創造和輸出）處理的整體資訊集則構成了其主觀世界。不確定性成為宇宙的內稟內容。在這種狀態下，時間是智慧體為衡量客觀環境中各智慧體的演化或運動規律，選擇其中一個或若幹智慧體的運動演化規律作為衡量標準而在其主觀世界中構建的時間變化資訊集；空間則是智慧體透過其主觀世界對客觀環境的對映，形成的各智慧體之間的空間位置資訊集。
歐米伽理論在統一物理學三大理論的探索
由於物理學的觀察者可以被視為是一種智慧體，基於歐米伽理論，研究團隊發現物理學三大理論的觀察者智慧水平並不相同，這直接成為三大物理理論產生差異和實作統一的關鍵原因。
在經典力學的理論框架中，盡管未顯式定義觀察者概念，但理論中隱含了理想化的觀察者。這種觀察者，經由思想實驗被形象化為「拉普拉斯妖」，假設它能夠精確知曉宇宙中所有粒子的位置與速度，據此預測未來和推算過去。但經典力學的觀察者並不能對觀察物件產生影響，因此在根據歐米伽理論框架，經典力學的觀察者不是全知全能智慧體，而是一種全知智慧體。經典力學的理論宇宙處於全知智慧體狀態。
相對論首次確立了觀察者在科學理論中的核心地位，並強調了觀察者在理論構建中的關鍵作用。觀察者的角色在相對論中展現出雙重性質：一方面，遵循愛因史坦的決定論思想，相對論賦予觀察者在知曉初始條件的基礎上對物理事件進行精確預測的能力，體現了觀察者的全知內容，但其依然沒有對宇宙進行幹預的能力，因此不屬於全知全能智慧體；另一方面，相對論透過其核心原理對觀察者能力進行了明確的限制。例如， 光速不變原理 定義了觀察者可觀測宇宙速度的上限，並且規定觀察者必須使用不超過光速的探測方式，同時假設探測介質不對被觀測系統產生幹擾。透過等效原理，觀察者無法區分自身是處於均勻重力場還是加速運動的非慣性參考系內。進一步將觀察者限制為處於有限智慧狀態。因此，相對論中的觀察者同時具備了全知智慧體和有限智慧體的特點。相對論的理論宇宙處於全知智慧體與有限智慧體混合的狀態。
在量子力學框架下，觀察者的中心地位進一步得到加強，觀察者從被動接收者轉變為明確的參與者，觀察者對系統的測量會直接影響系統的狀態，也就是將觀察者資訊的輸出能力顯性化。同時量子力學透過 不確定性原理 和互補原理設定，進一步對觀察者的能力進行限制，明確量子力學的觀察者為有限能力的觀察者。由此量子力學宇宙的智慧狀態為有限智慧體狀態。
研究團隊在論文中也對人類當前所處宇宙的智慧狀態進行了分析，考慮到人類存在且其能力有限的事實，可以推斷宇宙不處於絕對零智慧狀態。其次，當前也沒有充分的證據表明宇宙已經演化到Ω點，從而存在一個統一的全知全能智慧體。基於這些考量，論文判定人類和當前宇宙處於有限智慧體狀態。
研究團隊從觀察者的智慧狀態，宇宙的智慧狀態，宇宙構成元素的智慧狀態，宇宙的確定性內容，宇宙的主客觀內容，時空主客觀內容，時空的相對性內容，系統是否具備智慧演化內容等八個方面將人類當前宇宙的特征與三大物理學理論的理論宇宙進行對比。
對比結果表明，相對論相比經典力學更接近當前宇宙的智慧狀態，而量子力學則與當前宇宙的智慧狀態最為吻合。這一發現再次解釋了為什麽相對論和量子力學成為現代物理學的兩大基石理論。
分析表明，不同智慧水平的觀察者設定導致了三大物理學理論的根本差異，同時三大物理學理論的理論宇宙與當前人類所處宇宙的差異是導致其理論精度度與局限性的根本原因。
一個驗證三大物理理論統一的思想實驗
為驗證歐米伽理論對物理學三大理論（經典力學、相對論、量子力學）產生差異的解析，研究團隊設計了一個名為「實驗宇宙1」的思想實驗。在這個實驗場景中，設有一個智慧水平可調的觀察者、一顆地球和兩部電梯。兩部電梯都配備了可以進行薛丁格貓實驗的裝置。
其中，一部電梯靜止在地球上，另一部則以1/2光速在太空中以加速度g沿直線飛行。透過這個設計，「實驗宇宙1」能夠同時進行以下實驗：
1. 經典力學的加速實驗
2. 相對論的時間膨脹實驗
3. 相對論的等效原理實驗
4. 量子力學的薛丁格貓實驗
實驗設計選取一個能夠變化智慧水平的智慧體A作為觀察者，在統一實驗環境中（實驗宇宙1）執行一系列物理實驗。透過改變觀察者的智慧水平——包括全知、全知與有限智慧混合、有限智慧狀態——考察觀察者將會觀察到的物理現象和物理規律。
首先，將智慧體A的智慧水平設定為全知。在這種情況下，智慧體A會觀察到符合經典力學規律的現象。
智慧體A最初被置於地球的靜止參考系中，並對兩部時鐘進行比較：一部時鐘在地球上靜止的電梯中，另一部時鐘則放置在以1/2光速和加速度g沿直線飛行的太空電梯中。由於智慧體A擁有無限速度的探測能力，能夠全面觀察「實驗宇宙1」的一切，因此兩個時鐘的時間將保持一致，不會發生時間膨脹現象。從智慧體A的視角來看，飛行中的電梯的運動可以簡化為遵循牛頓第二定律（加速度定律）的質點模型，不受相對論效應的影響。
接下來，智慧體A進入電梯參與等效原理實驗。盡管置身於封閉空間內，但由於其具有「全知」的智慧水平，智慧體A能夠穿透電梯的封閉限制，全面洞察「實驗宇宙1」中的所有事件。因此，智慧體A可以明確區分電梯受到的重力是來自地球的重力，還是由電梯的加速度產生的效應。因此，對於智慧體A來說，相對論中的等效原理並不適用。
進一步地，智慧體A在電梯內開展「薛丁格的貓」實驗時，由於其「全知」的智慧能力，它能夠即時監測箱內的所有動態，包括鐳的衰變和貓的生死狀態。在智慧體A的觀察下，貓的生死狀態是明確的，完全不依賴波函式的塌縮來描述。也就是說，量子力學中的不確定性原理對於這種全知的觀察者是不適用的。
然後將智慧體A的智慧水平降低到全知和有限智慧混合的狀態。從實驗結果看，這種智慧水平的智慧體A將觀察到符合相對論規則的現象。
最初，智慧體A被置於地球表面，對靜止電梯和運動電梯中的時鐘進行比較觀察。在這個過程中，智慧體A會觀察到，運動中的時鐘相對於靜止時鐘的時間變慢現象。根據歐米伽理論，這一現象可以解釋為智慧體A的觀測能力受限——它只能使用光速作為最大檢測速度。因此，當智慧體A觀察運動電梯時，發現其時鐘執行一圈的時間比靜止電梯中的時鐘更長，導致出現時間膨脹現象。
接著，智慧體A進入電梯，開展相對論中的等效原理實驗。電梯在兩種不同條件下操作：一是靜止於地球表面，二是在太空中以與地球重力加速度相同的加速度運動，以模擬重力效應。由於智慧體A的智慧水平有限，資訊輸入能力受到限制，因此它無法探知電梯外部的環境。這樣當智慧體A在電梯內部進行類似「蘋果落地」的重力實驗時，它無法確定所觀測到的重力效應是來自地球重力，還是由電梯加速度引起的。這一現象驗證了相對論等效原理的有效性。
最後，智慧體A在電梯內進行了「薛丁格的貓」實驗。根據相對論的決定論特性，智慧體A在其參考系中能夠獲取所有事件和資訊，包括箱內鐳的衰變情況以及貓的生死狀態。對於參照系內具有全知智慧水平的智慧體A來說，貓的生死狀態是明確的，並不受波函式塌縮的量子不確定性影響。因此，量子不確定性對這種全知的智慧體A並不適用。
智慧體A的智慧水平繼續下降到有限智慧體狀態，從實驗結果看，這種智慧水平的智慧體A將觀察到符合量子力學規則的現象。
智慧體A首先被置於地球的靜止參考系中，並對靜止和運動中的兩個電梯裏的時鐘進行觀察比較：智慧體A作為只能使用最高光速的探測介質進行觀察的有限智慧體。也將觀察到相對論效應，即運動中的時鐘變慢。
當智慧體A參與到等效原理實驗中，由於其為有限智慧體，無法辨識電梯外的環境以及確定重力源——是地球重力還是加速度作用。因此，對智慧體A而言，等效原理得以驗證。
在進行「薛丁格貓」實驗時，由於智慧體A的智慧水平有限，無法直接觀察木箱內部情況。根據 哥本哈根解釋 ，在智慧體A觀測前，貓的生存狀態呈現量子疊加，不明確為生或死。觀測行為導致系統狀態從不確定性「塌縮」至明確結果。量子貝葉斯詮釋則視量子態為智慧體A基於現有資訊的主觀判斷，而非客觀物理狀態。這表示貓的生死疊加態反映的是智慧體A對可能狀態的信念。開啟箱子的行為使智慧體A根據觀測更新其信念。在這個實驗中，量子貝葉斯的理論的解釋與Ω理論完全一致。無論采取哪一種詮釋方式，當智慧體A的智慧水平降低到有限智慧之後，符合量子力學規則的現象將出現。
根據歐米伽理論框架的分析和實驗宇宙1的思想實驗，研究團隊還提出存在兩種新的物理學場景：
第一種是觀察者的能力為全知全能時，不但掌握觀測宇宙的全部資訊，而且可以對觀察宇宙做任意影響，在「實驗宇宙1」中，當智慧體A達到完全的全知全能智慧水平時，具備影響實驗宇宙1內的事件的能力，例如透過操控箱內機械手臂移開氰化物瓶來保護貓。完整能力的全知全能的觀察者不僅能精確知曉貓的生死狀態，還能按意誌控制貓的命運，這是經典力學框架下的觀察者所無法實作的。因此，當觀察者為全知全能智慧體時，宇宙作為一個全知全能的智慧體，可以任意生成、修改或刪除物理學規律。在這一場景下，物理定律將不再是固定的，而是由全知全能智慧體根據其意圖自由決定。
第二種是觀察者為為絕對零智慧體時，對於該觀察者而言，不會存在任何物理學規律，因其完全缺乏資訊處理能力。特別地，如果宇宙本身是一個絕對零智慧體，那麽宇宙中將不存在任何物理學規律或現象，對於「實驗宇宙1」中的智慧體A的智慧水平降低到絕對零智慧狀態時，意味著其喪失所有資訊處理能力，此時三大物理理論對於智慧體A不再適用。當「實驗宇宙1」的所有構成都為絕對零智慧體時，這些理論在「實驗宇宙1」也隨之徹底消失。
「實驗宇宙1」的思想實驗揭示了三大物理理論——經典力學、相對論及量子力學——在基本原理上的差異，根本上源於對觀察者及宇宙智慧狀態設定的不同。除此之外，歐米伽理論還預測了兩種新的物理學現象。
未來研究重點
研究團隊指出這項研究探索性很強，在邏輯自洽和實驗驗證上還需得到更為嚴格的檢驗，未來的主要研究方向是對α重力和Ω重力的特性進一步進行研究，探討其與物理學四大基本作用力的關系，開展實驗驗證，爭取形成定量的數學表達能夠精確對智慧體的智慧水平變化進行評估。
研究團隊也提出另一個重點研究方向是將α場和Ω場進一步合並，形成一個統一的Ω智慧場。在這一框架下，整個宇宙被視為一個Ω智慧場，其中絕對零智慧體（α點）為基態，有限智慧體則處於激發態，不同的有限智慧體代表了不同的激發態；相對應全知全能智慧體（Ω點）是一種全激發態，這一研究框架為深入理解宇宙的本質提供了新的視角，並將激發智慧科學在與物理科學的關系上做更深入的探索。
參考資料：
https://doi.org/10.20944/preprints202410.0479.v1
