摘要：在人类过去的数百年中，科学，特别是物理学，一直建立在一个深刻且常常未经审视的假设之上：我们所揭示的自然法则——从牛顿的引力到麦克斯韦的电磁学，再到标准模型——不仅是人类对现实的最佳描述，更是宇宙本身的“操作系统”。我们倾向于认为，这些定律是普世的、永恒的，并且
BigThink：
在人类过去的数百年中，科学，特别是物理学，一直建立在一个深刻且常常未经审视的假设之上：我们所揭示的自然法则——从牛顿的引力到麦克斯韦的电磁学，再到标准模型——不仅是人类对现实的最佳描述，更是宇宙本身的“操作系统”。我们倾向于认为，这些定律是普世的、永恒的，并且独立于观察者而存在。
哥白尼原则（Copernican principle）——即地球在宇宙中并不处于特殊位置——被推广到了逻辑的极致：我们不仅在空间上不特殊，在认知上或许也同样不特殊。这个信念带来了一个令人宽慰的推论：任何一个发展出足够技术能力的智慧外星文明，都必然会，也必须会，发现同一套物理法则。我们假设，尽管语言不通，但数学和物理将是我们的共同语言。
然而，物理学家丹尼尔·怀特森（Daniel Whiteson）在其新书中提出的“外星人会说物理学吗？”这一问题，正是在挑战这个最核心的“舒适区”。这场由伊森·西格尔（Ethan Siegel）等人捍卫的“必然主义”与怀特森所代表的“偶然主义”之间的交锋，不仅仅是关于外星人的有趣猜想。它直指一个更深层次的认识论问题：我们所知的“科学”，在多大程度上是宇宙的必然规律，又在多大程度上是我们作为“智人”这一特定物种的生物学、文化和历史的偶然产物？
感官的牢笼：生物学、直觉与模型的偶然性
怀特森论点的核心，是对“人类中心主义”的深刻怀疑。他指出，我们可能会“将我们对宇宙的描述与宇宙本身混为一谈”。这一论点首先建立在生物学的偶然性之上。
人类的物理学，是由一种在地球上进化、依赖五种感官（视觉在其中占主导地位）、为在特定尺度上生存而优化的灵长类动物所构建的。我们的整个“感官世界”（sensorium）决定了我们的直觉，而我们的直觉又奠定了我们最初的物理模型。我们对“粒子”（可分离的物体）和“波”（水面的涟 漪）的直观理解，都源于我们的宏观经验。
怀特森（Whiteson）的挑战在于：如果一个智慧物种在一个常年被浓厚云层覆盖的行星上进化，它们可能永远不会发展出“天文学”。它们对引力的理解，可能不会像牛顿那样，通过连接苹果落地和天体运行而产生“万有”的概念。如果一个物种进化出了对磁场的直接感知能力（正如地球上的某些鸟类），“场”的概念对它们来说可能是与生俱来的，而“力”的概念反而可能是多余和抽象的。
我们引以为傲的技术进步，例如詹姆斯·韦伯空间望远镜（JWST），虽然拓展了我们的视野，但怀特森认为，我们仍然受困于感官的牢笼。我们看到JWST的红外图像时，看到的并非原始数据；图像被“转译”成了我们能够理解的可见光颜色。引力波的发现被“转译”成了我们可以听见的声音（“啁啾”）。我们始终在将不熟悉的事物（宇宙的真实运作）翻译成我们熟悉的事物（人类的感知模式）。
这种转译的终极工具是数学。但数学本身是否也是一种必然？西格尔（Siegel）认为，外星人即使使用不同的形式（例如矩阵力学与薛定谔波动方程），最终也会殊途同归。但怀特森暗示了更激进的可能：如果外星人没有发展出复数、张量或希尔伯特空间这些对我们至关重要的数学工具，它们是否会构建出一套完全不同、却同样有效的描述体系？
这种观点认为，我们的科学是一条高度依赖路径的产物。我们发现什么，以什么顺序发现，以及我们如何解释这些发现，都深受我们生物学和历史的偶然性影响。例如，西格尔提到，人类曾尴尬地发现地球的地质年龄（40多亿年）似乎是宇宙年龄（当时估计约20亿年）的两倍。这一“矛盾”最终推动了核物理学的发展，揭示了太阳的能量来源。但怀特森会反问：如果一个文明的发现顺序完全不同，它们是否会以完全不同的方式“解决”这个矛盾，从而构建出一个与我们的核物理学截然不同的模型？
“同构的宇宙”：可预测性、技术与必然的趋同
与怀特森的“偶然论”相对的，是西格尔所捍卫的“必然论”或“趋同论”。这一观点的核心论据并非哲学思辨，而是科学最冷酷、最强大的特质：可预测性与技术实现。
这一论点认为，专注于科学的“起源”（我们的感官和直觉）是误导性的，关键在于科学的“功能”（它是否有效）。任何一个智慧文明，无论其感官如何，最终都会面临同一个现实的“过滤器”：宇宙的客观规律。
西格尔的立场是强硬的：如果你想在星际间旅行，你必须发现能量、质量和速度之间的精确关系（爱因斯坦的质能方程及其推论）。如果你想在星系间进行实时通讯，你必须掌握电磁波的传播规律（麦克斯韦方程组）。如果你想构建稳定的能源供应，你必须理解原子核的结合能。
这些不是文化选择，而是工程的“硬性约束”。一个文明可能出于好奇心开始研究科学，但要发展出能被我们探测到的技术（无论是通过无线电信号还是星际飞船），它们就必须从定性的“哲学”转向定量的“科学”。西格尔强调，现代科学与古代哲学的区别在于它能回答“多少？”、“多快？”和“多大程度上？”。
因此，根据这种“趋同进化”的观点，任何一个达到或超过人类技术水平的文明，其背后的物理学定律，在数学上必然与我们的是“同构的”（isomorphic）。这意味着，它们可能使用完全不同的符号和术语，它们可能从完全不同的现象（例如磁场而非引力）开始构建理论，但它们最终推导出的核心方程所描述的数学关系，必须与我们的等价。
在这个“技术过滤”的视角下，外星人不仅“会”说物理学，而且它们必须说同一种物理学，否则它们的飞船会解体，它们的通讯会失败。西格all举出的电弱统一理论（Electroweak theory）的例子极具说服力：该理论不仅统一了电磁力和弱核力，还预言了W、Z和希格斯玻色子的存在，这些预言随后被实验精确证实。这种“预言-证实”的闭环，使得“物理学只是一个模型”的说法显得过于谦虚。对于大多数在CERN（欧洲核子研究中心）工作的物理学家来说，希格斯玻色子不是一个便利的数学虚构，它和电子一样“真实”——它是我们迄今为止对现实最好的描述。
最终的“拼图”：从有效理论到终极现实
这场辩论最终触及了科学哲学的最深处：我们究竟是在“发现”一个单一、统一的现实，还是在“发明”多个、局部的解释？
怀特森（Whiteson）和西格尔（Siegel）都同意，我们目前所有的理论，在某种意义上都是“有效理论”（effective theories）。牛顿引力在低速、弱引力场中是一个完美的有效理论，但它在水星轨道或GPS卫星上会失效，需要广义相对论这个“更深层”的理论来修正。同样，标准模型也是一个惊人准确的有效理论，但它在引力或暗物质面前却束手无策。
西格尔的“必然论”观点，隐含着一个信念：所有这些“有效理论”的“拼图”，最终都属于一个更大的、统一的图景（可能是“万有理论”）。科学的历程，就是不断找到更大的拼图，将局部的有效理论（如电和磁）统一为更宏大的理论（电磁学）。因此，外星人即使从不同的拼图开始，只要它们不断探索，最终也会拼凑出同一个完整的图景。
然而，怀特森引入了哲学家南希·卡特赖特（Nancy Cartwright）的激进观点，动摇了这一“统一”的信念。卡特赖特在《物理学定律如何说谎》等著作中认为，我们可能高估了定律的普适性。我们所拥有的，可能只是一个“拼凑的解释世界”（patchwork of explanation）。
卡特赖特（以及怀特森）的论点是：我们善于在高度受控的实验（如CERN）或可简化的系统（如行星轨道）中发现“定律”。但在现实世界的“混乱”中——例如一片叶子在龙卷风中的轨迹，或者一个复杂生物系统的运作——我们的定律往往会失效或变得过于复杂以至于无法计算。
这一观点导向了一个令人不安的可能：宇宙本身可能就不是一个单一、逻辑统一的整体。它可能就是一个“拼凑”的现实。如果是这样，那么人类的科学，只是因为我们的感官和好奇心，使我们专注于研究“这一块”拼图（粒子物理、天体物理）；而外星人基于它们完全不同的生物学和历史，可能在研究一个完全不同、且与我们无法映射（non-isomorphic）的“拼图”（例如，它们可能发展出了一套我们无法理解的、关于复杂流体动力学或意识本身的“物理学”）。
在这种情况下，外星人可能同样拥有高技术，但其技术的基础与我们的完全不同。西格尔认为，要实现星际旅行，必须掌握我们所知的物理学。但“拼凑”理论的拥护者会反问：为什么？或许存在一种完全基于我们尚未知晓的“拼图”（例如，如果它们能直接操控时空拓扑结构）的旅行方式，而这种方式根本不需要火箭、燃料或质能方程。
结语：寻找外星人，亦是寻找人类认知的边界
“外星人是否说物理学”的辩论，最终没有答案，也不可能有答案——除非我们真正遇到它们。但这场辩论的价值，在于它迫使我们将目光从星空转回自身，审视我们知识的根基。
如果有一天，我们收到了来自外太空的信号，并最终破译了它们。如果它们发来的“教科书”中，赫然写着我们熟悉的电弱理论和广义相对论，那将是哥白尼原则的终极胜利。它将证实，人类的理性，尽管源于非洲稀树草原上的偶然进化，却不知何故地触及了宇宙的核心逻辑。
但如果——正如怀特森所挑战的那样——我们发现了一个高度发达的文明，它们的技术在我们看来近乎魔法，而它们解释世界的“科学”对我们来说却如同天书、完全无法理解，那将意味着什么？
这将是一个更深刻、或许也更令人不安的启示。它将意味着，宇宙的丰富性不仅在于其物理形态，更在于其认知形态。它将告诉我们，人类的“物理学”可能只是理解现实的无数种有效方式之一，是我们这个特定物种所讲述的一个“有效故事”。在那种情况下，我们将被迫承认，我们引以为傲的科学，虽然是人类最伟大的成就，但终究可能只是一种“地方性知识”。
来源：人工智能学家
