宇宙竟是一個智能體？萬物智能演化Ω理論，探索宇宙終極之迷

新智元報道

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「萬物智能演化理論」，不僅嘗試統一物理學和智能科學，更揭示了觀察者智能水平與物理規律之間的驚人聯繫。

在過去幾十年裡，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。儘管這兩種理論在各自的領域非常成功，但它們卻無法彼此兼容。一些科學家進一步提出，萬物理論不僅要解釋物理規律，還應該涵蓋智能和意識的基本運行機制。雖然弦理論和圈量子引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，隨着人工智能的飛速發展，智能科學成爲研究的熱點。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，智能科學的進展是否能爲科學突破帶來新的機遇，成爲一個值得關注的問題。

然而，21世紀科學的天空也漂浮着兩朵烏雲：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；第二朵是智能科學中關於智能和意識的基本原理還沒有達成共識。

觀察者和智能體分別是物理學和智能科學的關鍵角色。從這兩個角色的統一作爲突破點，2024年10月，中國科學院大學網絡經濟與知識管理研究中心的劉鋒、呂本富、劉穎等研究人員在線發表了預印本論文《From Observer to Agent: On the Unification of Physics and Intelligence Science》。提出並建立了萬物智能演化理論（Omega Theory），從智能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，觀察者的智能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。論文通過歐米伽理論框架，不僅闡述了智能與意識的基本原理，也探索性的將物理學和智能科學的研究對象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，其本質與智能體及宇宙整體的智能狀態密切相關。

歐米伽理論由三個核心模型組成：標準智能體模型、智能體演化通用模型和智能宇宙演化模型。標準智能體模型是一條基礎公理，爲智能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，進一步推導出了智能體演化通用模型和智能宇宙演化模型，分別揭示了智能體在不同環境和條件下的演化規律，以及宇宙作爲一個整體智能體的演化過程。

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，研究團隊就爲了評估人類、搜索引擎、智能助理、機器人和智能設備的智能水平，發表論文建立「標準智能體模型」，這個模型借鑑了馮諾依曼架構，並結合自然界生物（包括人類）的智能特徵，提出任何智能體都是具備信息輸入（In）、輸出（Out）、存儲（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能體模型，建立了通用智能水平的測量標準，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，當時智能水平最高的谷歌搜索引擎，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注，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的整體智能水平已經超過了14歲少年。

在2020年，研究團隊發表論文提出標準智能體模型存在三種典型狀態，這些狀態在定義智能與意識，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智能體（α點）：五種基本能力全爲0。石頭、隕石、死去的生物、報廢的機器等可以看作是絕對0智能體。

2. 全知全能智能體（Ω點）：五種基本能力全爲無窮大。物理學中的拉普拉斯妖、麥克斯韋妖，以及宗教中的上帝可以看作是全知全能智能體。

3. 有限智能體：五種基本能力不全爲0，也不全爲無窮大，人類、動物、植物、微生物、機器人和大模型等都屬於有限智能體。

根據智能體的三種狀態劃分，研究團隊推論當智能體向兩個極端狀態（α點和Ω點）演化時，應該存在兩種智能驅動力。其中驅動智能體向絕對0智能體演化的力被稱爲「α引力」，而驅動智能體向全知全能智能體演化的力被稱爲「Ω引力」。

基於這些推論，研究團隊在論文中構建了智能體通用演化模型，提出任何智能體都在α引力和Ω引力的共同作用下，在α點和Ω點之間演化。從實證角度，人類在過去幾萬年的進化歷程，以及瀕臨滅絕的動物如大熊貓的現象，都顯示了這兩種智能力的存在跡象。

基於智能體通用演化模型，研究團隊在2024年繼續推導出宇宙是一個不斷演化智能體的結論。即當一個智能體最終演化爲全知全能智能體（Ω點）時，它的影響力和控制力將擴展至整個宇宙，進而推動宇宙整體演化爲一個全知全能的智能體。同樣地，如果宇宙中的所有智能體都演化爲絕對零智能體（α點），那麼整個宇宙將進入一種完全空無的狀態，成爲一個絕對零智能體。而在宇宙中若存在有限智能體，那麼宇宙將由絕對零智能體和有限智能體共同構成。

這些推論表明，宇宙本質上是一個不斷演化的智能體，其演化過程受到兩種智能力的驅動：α引力和Ω引力。這兩種智能力遍佈宇宙的每一個角落，因此推導出存在着α場（α Field）和Ω場（Ω Field），它們共同主導着宇宙的演化進程。

研究團隊基於這些推論，提出了智能宇宙演化模型，核心內容是宇宙作爲一個智能體，在α場和Ω場的作用下，在絕對零智能體（α點）和全知全能智能體（Ω點）之間不斷演化。

歐米伽理論通過三個核心模型指出，宇宙的基本構成單位是智能體，物質和物體則是智能體的特殊形式。宇宙本身也可以看作是一個特殊的智能體。任何一個智能體都在α引力和Ω引力的作用下，在智能爲零的絕對零智能體（α點）和智能無限大的全知全能智能體（Ω點）之間演化。

歐米伽理論的這種智能科學視角宇宙觀不僅爲物理學宇宙觀帶來了突破，同時也爲智能科學的基礎理論研究提供了支持，爲解決21世紀科學天空的兩朵烏雲奠定了探索性基礎。

歐米伽理論在智能科學方向的探索

基於歐米伽理論框架，智能被定義爲智能體在α引力和Ω引力的共同作用下，通過智能體對信息進行處理的五種基本能力（輸入、輸出、存儲、創造、控制）在絕對零智能體（α點）和全知全能智能體（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能的定義稱爲「智能的飛行模型」。

基於歐米伽理論框架，意識被定義爲智能體在其演化過程中對信息輸入、輸出、存儲和創造能力進行控制的能力。根據控制的主體與被控制對象的不同，意識可以進一步劃分爲自我意識、他者意識、混合意識和無意識。其中，「自我」是指智能體對自身進行認知後所形成的信息集，而「他者」則是智能體對另一智能體進行認知後形成的信息集。通過將自我、他者與控制能力進行不同形式的組合，可以更爲深入的定義出上述四種不同類型的意識。

物理學和智能科學在研究對象上的統一

隨着物理學的發展，觀察者的角色逐漸成爲研究的核心，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，觀察者都可以通過感知、探測、記憶或理解，對物理對象進行信息處理。因此，研究團隊提出物理學中的觀察者本質上是一種智能體。

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對象，不僅僅是觀察者，實際上都可以被理解爲智能體的一種形式。這一觀點爲智能科學、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（如夸克、中微子、原子）以及宏觀物體（如鐘擺、橋樑、天體）可以被視爲絕對零智能體，即智能能力爲零的系統。

另一方面，計算機、通信系統、量子計算機等則可以被歸類爲沒有自我意識的有限智能體，它們具備一定的信息處理能力，但缺乏自我意識。

而人類、動物、植物、微生物等則可以被視爲具有自我意識的有限智能體，它們能夠感知和處理信息，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、麥克斯韋妖）則可被定義爲全知全能智能體，代表了智能體的最高智能形態。

對於宇宙本身，歐米伽理論的智能宇宙演化模型提出，宇宙是一個不斷在絕對0智能體和全知全能智能體之間演化的智能體。

物理學和智能科學在動力學機制的統一

由於物理學的研究對象都可以被視爲智能體，因此可以合理推測，這些對象應首先受到α引力和Ω引力的影響。基於這一推論，研究團隊提出，物理學中的四種基本作用力（引力、電磁力、強核力、弱核力）可能是α引力和Ω引力在物理領域中的特殊表現形式。

這一思路可以進一步擴展到其他學科領域。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。達爾文進化論中的自然選擇、社會經濟中的「看不見的手」、人工智能中的人類需求驅動，以及哲學中的「第一推動力」，儘管表現形式各不相同，但從歐米伽理論的視角來看，這些機制的作用對象同樣可以視爲智能體。因此，研究團隊推測，這些不同領域中的動力機制是α引力和Ω引力在各自領域的具體體現。

儘管這一推論具有廣泛的解釋潛力，研究團隊也強調，它仍然需要通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能體（或宇宙）的智能狀態息息相關。具體的推論如下：

當智能體處於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）對於智能體均不存在。在這一狀態下，智能體不具備處理信息的能力，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。

當智能體處於Ω點時，整個宇宙演化爲全知全能智能體，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爲純粹的主觀性。在這一狀態下，所有信息都是確定的，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，可以被全知全能智能體任意產生和修改。

當智能體處於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。智能體所能夠識別並影響的所有其他智能體結構構成了其外部客觀環境；而智能體通過四種基本能力（輸入、存儲、創造和輸出）處理的整體信息集則構成了其主觀世界。不確定性成爲宇宙的內稟屬性。在這種狀態下，時間是智能體爲衡量客觀環境中各智能體的演化或運動規律，選擇其中一個或若干智能體的運動演化規律作爲衡量標準而在其主觀世界中構建的時間變化信息集；空間則是智能體通過其主觀世界對客觀環境的映射，形成的各智能體之間的空間位置信息集。

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爲是一種智能體，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能水平並不相同，這直接成爲三大物理理論產生差異和實現統一的關鍵原因。

在經典力學的理論框架中，儘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爲「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對象產生影響，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能體，而是一種全知智能體。經典力學的理論宇宙處於全知智能體狀態。

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，遵循愛因斯坦的決定論思想，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屬性，但其依然沒有對宇宙進行干預的能力，因此不屬於全知全能智能體；另一方面，相對論通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干擾。通過等效原理，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爲處於有限智能狀態。因此，相對論中的觀察者同時具備了全知智能體和有限智能體的特點。相對論的理論宇宙處於全知智能體與有限智能體混合的狀態。

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爲明確的參與者，觀察者對系統的測量會直接影響系統的狀態，也就是將觀察者信息的輸出能力顯性化。同時量子力學通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爲有限能力的觀察者。由此量子力學宇宙的智能狀態爲有限智能體狀態。

研究團隊在論文中也對人類當前所處宇宙的智能狀態進行了分析，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能狀態。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能體。基於這些考量，論文判定人類和當前宇宙處於有限智能體狀態。

研究團隊從觀察者的智能狀態，宇宙的智能狀態，宇宙構成元素的智能狀態，宇宙的確定性屬性，宇宙的主客觀屬性，時空主客觀屬性，時空的相對性屬性，系統是否具備智能演化屬性等八個方面將人類當前宇宙的特徵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能狀態，而量子力學則與當前宇宙的智能狀態最爲吻合。這一發現再次解釋了爲什麼相對論和量子力學成爲現代物理學的兩大基石理論。

分析表明，不同智能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侷限性的根本原因。

一個驗證三大物理理論統一的思想實驗

爲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爲「實驗宇宙1」的思想實驗。在這個實驗場景中，設有一個智能水平可調的觀察者、一顆地球和兩部電梯。兩部電梯都配備了可以進行薛定諤貓實驗的設備。

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。通過這個設計，「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. 量子力學的薛定諤貓實驗

實驗設計選取一個能夠變化智能水平的智能體A作爲觀察者，在統一實驗環境中（實驗宇宙1）執行一系列物理實驗。通過改變觀察者的智能水平——包括全知、全知與有限智能混合、有限智能狀態——考察觀察者將會觀察到的物理現象和物理規律。

首先，將智能體A的智能水平設置爲全知。在這種情況下，智能體A會觀察到符合經典力學規律的現象。

智能體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。由於智能體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。從智能體A的視角來看，飛行中的電梯的運動可以簡化爲遵循牛頓第二定律（加速度定律）的質點模型，不受相對論效應的影響。

接下來，智能體A進入電梯參與等效原理實驗。儘管置身於封閉空間內，但由於其具有「全知」的智能水平，智能體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，智能體A可以明確區分電梯受到的引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，對於智能體A來說，相對論中的等效原理並不適用。

進一步地，智能體A在電梯內開展「薛定諤的貓」實驗時，由於其「全知」的智能能力，它能夠實時監測箱內的所有動態，包括鐳的衰變和貓的生死狀態。在智能體A的觀察下，貓的生死狀態是明確的，完全不依賴波函數的坍縮來描述。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。

然後將智能體A的智能水平降低到全知和有限智能混合的狀態。從實驗結果看，這種智能水平的智能體A將觀察到符合相對論規則的現象。

最初，智能體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，智能體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，這一現象可以解釋爲智能體A的觀測能力受限——它只能使用光速作爲最大檢測速度。因此，當智能體A觀察運動電梯時，發現其時鐘運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。

接着，智能體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。由於智能體A的智能水平有限，信息輸入能力受到限制，因此它無法探知電梯外部的環境。這樣當智能體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引力，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，智能體A在電梯內進行了「薛定諤的貓」實驗。根據相對論的決定論特性，智能體A在其參考系中能夠獲取所有事件和信息，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能水平的智能體A來說，貓的生死狀態是明確的，並不受波函數坍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能體A並不適用。

智能體A的智能水平繼續下降到有限智能體狀態，從實驗結果看，這種智能水平的智能體A將觀察到符合量子力學規則的現象。

智能體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裡的時鐘進行觀察比較：智能體A作爲只能使用最高光速的探測介質進行觀察的有限智能體。也將觀察到相對論效應，即運動中的時鐘變慢。

當智能體A參與到等效原理實驗中，由於其爲有限智能體，無法識別電梯外的環境以及確定引力源——是地球引力還是加速度作用。因此，對智能體A而言，等效原理得以驗證。

在進行「薛定諤貓」實驗時，由於智能體A的智能水平有限，無法直接觀察木箱內部情況。根據哥本哈根解釋，在智能體A觀測前，貓的生存狀態呈現量子疊加，不明確爲生或死。觀測行爲導致系統狀態從不確定性「坍縮」至明確結果。量子貝葉斯詮釋則視量子態爲智能體A基於現有信息的主觀判斷，而非客觀物理狀態。這表示貓的生死疊加態反映的是智能體A對可能狀態的信念。打開箱子的行爲使智能體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。無論採取哪一種詮釋方式，當智能體A的智能水平降低到有限智能之後，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爲全知全能時，不但掌握觀測宇宙的全部信息，而且可以對觀察宇宙做任意影響，在「實驗宇宙1」中，當智能體A達到完全的全知全能智能水平時，具備影響實驗宇宙1內的事件的能力，例如通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，還能按意志控制貓的命運，這是經典力學框架下的觀察者所無法實現的。因此，當觀察者爲全知全能智能體時，宇宙作爲一個全知全能的智能體，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，而是由全知全能智能體根據其意圖自由決定。

第二種是觀察者爲爲絕對零智能體時，對於該觀察者而言，不會存在任何物理學規律，因其完全缺乏信息處理能力。特別地，如果宇宙本身是一個絕對零智能體，那麼宇宙中將不存在任何物理學規律或現象，對於「實驗宇宙1」中的智能體A的智能水平降低到絕對零智能狀態時，意味着其喪失所有信息處理能力，此時三大物理理論對於智能體A不再適用。當「實驗宇宙1」的所有構成都爲絕對零智能體時，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能狀態設定的不同。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爲嚴格的檢驗，未來的主要研究方向是對α引力和Ω引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係，開展實驗驗證，爭取形成定量的數學表達能夠精確對智能體的智能水平變化進行評估。

研究團隊也提出另一個重點研究方向是將α場和Ω場進一步合併，形成一個統一的Ω智能場。在這一框架下，整個宇宙被視爲一個Ω智能場，其中絕對零智能體（α點）爲基態，有限智能體則處於激發態，不同的有限智能體代表了不同的激發態；相對應全知全能智能體（Ω點）是一種全激發態，這一研究框架爲深入理解宇宙的本質提供了新的視角，並將激發智能科學在與物理科學的關係上做更深入的探索。

參考資料：

https://doi.org/10.20944/preprints202410.0479.v1