宇宙竟是一个智能体？万物智能演化Ω理论，探索宇宙终极之迷

新智元报道

编辑：编辑部 HYZ

【新智元导读】「万物理论」终于迎来突破性进展！近日，来自中国科学院大学的研究人员提出了「万物智能演化理论」，不仅尝试统一物理学和智能科学，更揭示了观察者智能水平与物理规律之间的惊人联系。

在过去几十年里，物理学家们一直在追求「万物理论」，试图统一广义相对论和量子力学。前者解释了宇宙中大尺度的现象，如星系和黑洞，而后者则处理极小尺度的基本粒子和量子现象。尽管这两种理论在各自的领域非常成功，但它们却无法彼此兼容。一些科学家进一步提出，万物理论不仅要解释物理规律，还应该涵盖智能和意识的基本运行机制。虽然弦理论和圈量子引力在这方面取得了一些进展，但依然面临许多未解之谜和挑战。

21世纪，随着人工智能的飞速发展，智能科学成为研究的热点。AI技术已经对社会的各个领域产生了深远影响，推动了科学的新变革。历史表明，每当新技术对社会产生重大影响时，往往也会带来科学领域的突破。因此，智能科学的进展是否能为科学突破带来新的机遇，成为一个值得关注的问题。

然而，21世纪科学的天空也漂浮着两朵乌云：第一朵乌云是广义相对论与量子力学的统一问题尚未解决；第二朵是智能科学中关于智能和意识的基本原理还没有达成共识。

观察者和智能体分别是物理学和智能科学的关键角色。从这两个角色的统一作为突破点，2024年10月，中国科学院大学网络经济与知识管理研究中心的刘锋、吕本富、刘颖等研究人员在线发表了预印本论文《From Observer to Agent: On the Unification of Physics and Intelligence Science》。提出并建立了万物智能演化理论（Omega Theory），从智能科学的视野对万物理论的构建进行了探索。

论文地址：https://doi.org/10.20944/preprints202410.0479.v1

研究揭示，观察者的智能水平是导致经典力学、相对论和量子力学之间产生差异的根本原因。论文通过欧米伽理论框架，不仅阐述了智能与意识的基本原理，也探索性的将物理学和智能科学的研究对象和动力学机制进行了统一，论文进一步提出，物理学中诸如主观与客观、确定性与不确定性、时间与空间等基本概念，其本质与智能体及宇宙整体的智能状态密切相关。

欧米伽理论由三个核心模型组成：标准智能体模型、智能体演化通用模型和智能宇宙演化模型。标准智能体模型是一条基础公理，为智能体提供了一个统一的结构和功能框架，奠定了欧米伽理论的基石。基于此公理，进一步推导出了智能体演化通用模型和智能宇宙演化模型，分别揭示了智能体在不同环境和条件下的演化规律，以及宇宙作为一个整体智能体的演化过程。

欧米伽理论的建立过程

欧米伽理论的建立历程已经持续了超过10年。早在2014年，在中国科学院石勇教授的指导和支持下，研究团队就为了评估人类、搜索引擎、智能助理、机器人和智能设备的智能水平，发表论文建立「标准智能体模型」，这个模型借鉴了冯诺依曼架构，并结合自然界生物（包括人类）的智能特征，提出任何智能体都是具备信息输入（In）、输出（Out）、存储（St）、创造（Cr），以及对这四种能力的使用进行控制（Con）的系统。

到2018年，研究团队利用这一标准智能体模型，建立了通用智能水平的测量标准，首次对谷歌、百度、Siri等AI系统和不同年龄段的人类进行了智力测试。结果显示，当时智能水平最高的谷歌搜索引擎，其智商得分还不到6岁儿童的一半。这个研究结果引起了全球范围的关注，包括美国CNBC、麻省理工科技评论，以及欧洲、日本和印度等媒体的报道。到2024年5月，最新的测试结果显示，GPT-4的整体智能水平已经超过了14岁少年。

在2020年，研究团队发表论文提出标准智能体模型存在三种典型状态，这些状态在定义智能与意识，以及分析物理学中的一些关键问题时具有基础性作用：

1. 绝对0智能体（α点）：五种基本能力全为0。石头、陨石、死去的生物、报废的机器等可以看作是绝对0智能体。

2. 全知全能智能体（Ω点）：五种基本能力全为无穷大。物理学中的拉普拉斯妖、麦克斯韦妖，以及宗教中的上帝可以看作是全知全能智能体。

3. 有限智能体：五种基本能力不全为0，也不全为无穷大，人类、动物、植物、微生物、机器人和大模型等都属于有限智能体。

根据智能体的三种状态划分，研究团队推论当智能体向两个极端状态（α点和Ω点）演化时，应该存在两种智能驱动力。其中驱动智能体向绝对0智能体演化的力被称为「α引力」，而驱动智能体向全知全能智能体演化的力被称为「Ω引力」。

基于这些推论，研究团队在论文中构建了智能体通用演化模型，提出任何智能体都在α引力和Ω引力的共同作用下，在α点和Ω点之间演化。从实证角度，人类在过去几万年的进化历程，以及濒临灭绝的动物如大熊猫的现象，都显示了这两种智能力的存在迹象。

基于智能体通用演化模型，研究团队在2024年继续推导出宇宙是一个不断演化智能体的结论。即当一个智能体最终演化为全知全能智能体（Ω点）时，它的影响力和控制力将扩展至整个宇宙，进而推动宇宙整体演化为一个全知全能的智能体。同样地，如果宇宙中的所有智能体都演化为绝对零智能体（α点），那么整个宇宙将进入一种完全空无的状态，成为一个绝对零智能体。而在宇宙中若存在有限智能体，那么宇宙将由绝对零智能体和有限智能体共同构成。

这些推论表明，宇宙本质上是一个不断演化的智能体，其演化过程受到两种智能力的驱动：α引力和Ω引力。这两种智能力遍布宇宙的每一个角落，因此推导出存在着α场（α Field）和Ω场（Ω Field），它们共同主导着宇宙的演化进程。

研究团队基于这些推论，提出了智能宇宙演化模型，核心内容是宇宙作为一个智能体，在α场和Ω场的作用下，在绝对零智能体（α点）和全知全能智能体（Ω点）之间不断演化。

欧米伽理论通过三个核心模型指出，宇宙的基本构成单位是智能体，物质和物体则是智能体的特殊形式。宇宙本身也可以看作是一个特殊的智能体。任何一个智能体都在α引力和Ω引力的作用下，在智能为零的绝对零智能体（α点）和智能无限大的全知全能智能体（Ω点）之间演化。

欧米伽理论的这种智能科学视角宇宙观不仅为物理学宇宙观带来了突破，同时也为智能科学的基础理论研究提供了支持，为解决21世纪科学天空的两朵乌云奠定了探索性基础。

欧米伽理论在智能科学方向的探索

基于欧米伽理论框架，智能被定义为智能体在α引力和Ω引力的共同作用下，通过智能体对信息进行处理的五种基本能力（输入、输出、存储、创造、控制）在绝对零智能体（α点）和全知全能智能体（Ω点）之间进行动态演化的能力。这一演化过程在图示上与飞行物的轨迹相似，因此研究团队形象地在论文中将这种智能的定义称为「智能的飞行模型」。

基于欧米伽理论框架，意识被定义为智能体在其演化过程中对信息输入、输出、存储和创造能力进行控制的能力。根据控制的主体与被控制对象的不同，意识可以进一步划分为自我意识、他者意识、混合意识和无意识。其中，「自我」是指智能体对自身进行认知后所形成的信息集，而「他者」则是智能体对另一智能体进行认知后形成的信息集。通过将自我、他者与控制能力进行不同形式的组合，可以更为深入的定义出上述四种不同类型的意识。

物理学和智能科学在研究对象上的统一

随着物理学的发展，观察者的角色逐渐成为研究的核心，反映了物理学探索的深入。在经典力学、相对论和量子力学中，观察者都可以通过感知、探测、记忆或理解，对物理对象进行信息处理。因此，研究团队提出物理学中的观察者本质上是一种智能体。

从欧米伽理论的视角出发，物理学及其相关领域的所有研究对象，不仅仅是观察者，实际上都可以被理解为智能体的一种形式。这一观点为智能科学、物理学、宇宙学、社会学、动物学、植物学、微生物学以及宗教哲学等学科提供了一个统一的解释框架。

具体而言，微观粒子（如夸克、中微子、原子）以及宏观物体（如钟摆、桥梁、天体）可以被视为绝对零智能体，即智能能力为零的系统。

另一方面，计算机、通信系统、量子计算机等则可以被归类为没有自我意识的有限智能体，它们具备一定的信息处理能力，但缺乏自我意识。

而人类、动物、植物、微生物等则可以被视为具有自我意识的有限智能体，它们能够感知和处理信息，并具有自我认知的能力。

最后，概念性的全知全能存在（如上帝、拉普拉斯妖、麦克斯韦妖）则可被定义为全知全能智能体，代表了智能体的最高智能形态。

对于宇宙本身，欧米伽理论的智能宇宙演化模型提出，宇宙是一个不断在绝对0智能体和全知全能智能体之间演化的智能体。

物理学和智能科学在动力学机制的统一

由于物理学的研究对象都可以被视为智能体，因此可以合理推测，这些对象应首先受到α引力和Ω引力的影响。基于这一推论，研究团队提出，物理学中的四种基本作用力（引力、电磁力、强核力、弱核力）可能是α引力和Ω引力在物理领域中的特殊表现形式。

这一思路可以进一步扩展到其他学科领域。例如，动物学、植物学、微生物学、人类社会学和宗教哲学等各自揭示了独特的动力机制。达尔文进化论中的自然选择、社会经济中的「看不见的手」、人工智能中的人类需求驱动，以及哲学中的「第一推动力」，尽管表现形式各不相同，但从欧米伽理论的视角来看，这些机制的作用对象同样可以视为智能体。因此，研究团队推测，这些不同领域中的动力机制是α引力和Ω引力在各自领域的具体体现。

尽管这一推论具有广泛的解释潜力，研究团队也强调，它仍然需要通过进一步的理论研究和实验验证来加以确认。

物理学基础概念的欧米伽理论诠释

在欧米伽理论的框架下，研究团队同样发现主观与客观、确定性与不确定性、时间与空间的本质特性与智能体（或宇宙）的智能状态息息相关。具体的推论如下：

当智能体处于α点时，上述所有基础概念（主观与客观、确定性与不确定性、时间与空间）对于智能体均不存在。在这一状态下，智能体不具备处理信息的能力，因此无法感知或定义这些基本物理和哲学概念。特别当宇宙处于α点时，整个宇宙不包含任何事物和概念，处于绝对空的状态。

当智能体处于Ω点时，整个宇宙演化为全知全能智能体，由于不存在外部，主观与客观之间的界限消失，客观世界将完全融合为纯粹的主观性。在这一状态下，所有信息都是确定的，不存在任何不确定性。与此同时，时间与空间也失去独立的客观性，可以被全知全能智能体任意产生和修改。

当智能体处于α点与Ω点之间的状态时，在这一状态下，主观与客观产生分离。智能体所能够识别并影响的所有其他智能体结构构成了其外部客观环境；而智能体通过四种基本能力（输入、存储、创造和输出）处理的整体信息集则构成了其主观世界。不确定性成为宇宙的内禀属性。在这种状态下，时间是智能体为衡量客观环境中各智能体的演化或运动规律，选择其中一个或若干智能体的运动演化规律作为衡量标准而在其主观世界中构建的时间变化信息集；空间则是智能体通过其主观世界对客观环境的映射，形成的各智能体之间的空间位置信息集。

欧米伽理论在统一物理学三大理论的探索

由于物理学的观察者可以被视为是一种智能体，基于欧米伽理论，研究团队发现物理学三大理论的观察者智能水平并不相同，这直接成为三大物理理论产生差异和实现统一的关键原因。

在经典力学的理论框架中，尽管未显式定义观察者概念，但理论中隐含了理想化的观察者。这种观察者，经由思想实验被形象化为「拉普拉斯妖」，假设它能够精确知晓宇宙中所有粒子的位置与速度，据此预测未来和推算过去。但经典力学的观察者并不能对观察对象产生影响，因此在根据欧米伽理论框架，经典力学的观察者不是全知全能智能体，而是一种全知智能体。经典力学的理论宇宙处于全知智能体状态。

相对论首次确立了观察者在科学理论中的核心地位，并强调了观察者在理论构建中的关键作用。观察者的角色在相对论中展现出双重性质：一方面，遵循爱因斯坦的决定论思想，相对论赋予观察者在知晓初始条件的基础上对物理事件进行精确预测的能力，体现了观察者的全知属性，但其依然没有对宇宙进行干预的能力，因此不属于全知全能智能体；另一方面，相对论通过其核心原理对观察者能力进行了明确的限制。例如，光速不变原理定义了观察者可观测宇宙速度的上限，并且规定观察者必须使用不超过光速的探测方式，同时假设探测介质不对被观测系统产生干扰。通过等效原理，观察者无法区分自身是处于均匀重力场还是加速运动的非惯性参考系内。进一步将观察者限制为处于有限智能状态。因此，相对论中的观察者同时具备了全知智能体和有限智能体的特点。相对论的理论宇宙处于全知智能体与有限智能体混合的状态。

在量子力学框架下，观察者的中心地位进一步得到加强，观察者从被动接收者转变为明确的参与者，观察者对系统的测量会直接影响系统的状态，也就是将观察者信息的输出能力显性化。同时量子力学通过不确定性原理和互补原理设定，进一步对观察者的能力进行限制，明确量子力学的观察者为有限能力的观察者。由此量子力学宇宙的智能状态为有限智能体状态。

研究团队在论文中也对人类当前所处宇宙的智能状态进行了分析，考虑到人类存在且其能力有限的事实，可以推断宇宙不处于绝对零智能状态。其次，当前也没有充分的证据表明宇宙已经演化到Ω点，从而存在一个统一的全知全能智能体。基于这些考量，论文判定人类和当前宇宙处于有限智能体状态。

研究团队从观察者的智能状态，宇宙的智能状态，宇宙构成元素的智能状态，宇宙的确定性属性，宇宙的主客观属性，时空主客观属性，时空的相对性属性，系统是否具备智能演化属性等八个方面将人类当前宇宙的特征与三大物理学理论的理论宇宙进行对比。

对比结果表明，相对论相比经典力学更接近当前宇宙的智能状态，而量子力学则与当前宇宙的智能状态最为吻合。这一发现再次解释了为什么相对论和量子力学成为现代物理学的两大基石理论。

分析表明，不同智能水平的观察者设定导致了三大物理学理论的根本差异，同时三大物理学理论的理论宇宙与当前人类所处宇宙的差异是导致其理论精度度与局限性的根本原因。

一个验证三大物理理论统一的思想实验

为验证欧米伽理论对物理学三大理论（经典力学、相对论、量子力学）产生差异的解析，研究团队设计了一个名为「实验宇宙1」的思想实验。在这个实验场景中，设有一个智能水平可调的观察者、一颗地球和两部电梯。两部电梯都配备了可以进行薛定谔猫实验的设备。

其中，一部电梯静止在地球上，另一部则以1/2光速在太空中以加速度g沿直线飞行。通过这个设计，「实验宇宙1」能够同时进行以下实验：

1. 经典力学的加速实验

2. 相对论的时间膨胀实验

3. 相对论的等效原理实验

4. 量子力学的薛定谔猫实验

实验设计选取一个能够变化智能水平的智能体A作为观察者，在统一实验环境中（实验宇宙1）执行一系列物理实验。通过改变观察者的智能水平——包括全知、全知与有限智能混合、有限智能状态——考察观察者将会观察到的物理现象和物理规律。

首先，将智能体A的智能水平设置为全知。在这种情况下，智能体A会观察到符合经典力学规律的现象。

智能体A最初被置于地球的静止参考系中，并对两部时钟进行比较：一部时钟在地球上静止的电梯中，另一部时钟则放置在以1/2光速和加速度g沿直线飞行的太空电梯中。由于智能体A拥有无限速度的探测能力，能够全面观察「实验宇宙1」的一切，因此两个时钟的时间将保持一致，不会发生时间膨胀现象。从智能体A的视角来看，飞行中的电梯的运动可以简化为遵循牛顿第二定律（加速度定律）的质点模型，不受相对论效应的影响。

接下来，智能体A进入电梯参与等效原理实验。尽管置身于封闭空间内，但由于其具有「全知」的智能水平，智能体A能够穿透电梯的封闭限制，全面洞察「实验宇宙1」中的所有事件。因此，智能体A可以明确区分电梯受到的引力是来自地球的重力，还是由电梯的加速度产生的效应。因此，对于智能体A来说，相对论中的等效原理并不适用。

进一步地，智能体A在电梯内开展「薛定谔的猫」实验时，由于其「全知」的智能能力，它能够实时监测箱内的所有动态，包括镭的衰变和猫的生死状态。在智能体A的观察下，猫的生死状态是明确的，完全不依赖波函数的坍缩来描述。也就是说，量子力学中的不确定性原理对于这种全知的观察者是不适用的。

然后将智能体A的智能水平降低到全知和有限智能混合的状态。从实验结果看，这种智能水平的智能体A将观察到符合相对论规则的现象。

最初，智能体A被置于地球表面，对静止电梯和运动电梯中的时钟进行比较观察。在这个过程中，智能体A会观察到，运动中的时钟相对于静止时钟的时间变慢现象。根据欧米伽理论，这一现象可以解释为智能体A的观测能力受限——它只能使用光速作为最大检测速度。因此，当智能体A观察运动电梯时，发现其时钟运行一圈的时间比静止电梯中的时钟更长，导致出现时间膨胀现象。

接着，智能体A进入电梯，开展相对论中的等效原理实验。电梯在两种不同条件下操作：一是静止于地球表面，二是在太空中以与地球重力加速度相同的加速度运动，以模拟重力效应。由于智能体A的智能水平有限，信息输入能力受到限制，因此它无法探知电梯外部的环境。这样当智能体A在电梯内部进行类似「苹果落地」的重力实验时，它无法确定所观测到的重力效应是来自地球引力，还是由电梯加速度引起的。这一现象验证了相对论等效原理的有效性。

最后，智能体A在电梯内进行了「薛定谔的猫」实验。根据相对论的决定论特性，智能体A在其参考系中能够获取所有事件和信息，包括箱内镭的衰变情况以及猫的生死状态。对于参照系内具有全知智能水平的智能体A来说，猫的生死状态是明确的，并不受波函数坍缩的量子不确定性影响。因此，量子不确定性对这种全知的智能体A并不适用。

智能体A的智能水平继续下降到有限智能体状态，从实验结果看，这种智能水平的智能体A将观察到符合量子力学规则的现象。

智能体A首先被置于地球的静止参考系中，并对静止和运动中的两个电梯里的时钟进行观察比较：智能体A作为只能使用最高光速的探测介质进行观察的有限智能体。也将观察到相对论效应，即运动中的时钟变慢。

当智能体A参与到等效原理实验中，由于其为有限智能体，无法识别电梯外的环境以及确定引力源——是地球引力还是加速度作用。因此，对智能体A而言，等效原理得以验证。

在进行「薛定谔猫」实验时，由于智能体A的智能水平有限，无法直接观察木箱内部情况。根据哥本哈根解释，在智能体A观测前，猫的生存状态呈现量子叠加，不明确为生或死。观测行为导致系统状态从不确定性「坍缩」至明确结果。量子贝叶斯诠释则视量子态为智能体A基于现有信息的主观判断，而非客观物理状态。这表示猫的生死叠加态反映的是智能体A对可能状态的信念。打开箱子的行为使智能体A根据观测更新其信念。在这个实验中，量子贝叶斯的理论的解释与Ω理论完全一致。无论采取哪一种诠释方式，当智能体A的智能水平降低到有限智能之后，符合量子力学规则的现象将出现。

根据欧米伽理论框架的分析和实验宇宙1的思想实验，研究团队还提出存在两种新的物理学场景：

第一种是观察者的能力为全知全能时，不但掌握观测宇宙的全部信息，而且可以对观察宇宙做任意影响，在「实验宇宙1」中，当智能体A达到完全的全知全能智能水平时，具备影响实验宇宙1内的事件的能力，例如通过操控箱内机械手臂移开氰化物瓶来保护猫。完整能力的全知全能的观察者不仅能精确知晓猫的生死状态，还能按意志控制猫的命运，这是经典力学框架下的观察者所无法实现的。因此，当观察者为全知全能智能体时，宇宙作为一个全知全能的智能体，可以任意生成、修改或删除物理学规律。在这一场景下，物理定律将不再是固定的，而是由全知全能智能体根据其意图自由决定。

第二种是观察者为为绝对零智能体时，对于该观察者而言，不会存在任何物理学规律，因其完全缺乏信息处理能力。特别地，如果宇宙本身是一个绝对零智能体，那么宇宙中将不存在任何物理学规律或现象，对于「实验宇宙1」中的智能体A的智能水平降低到绝对零智能状态时，意味着其丧失所有信息处理能力，此时三大物理理论对于智能体A不再适用。当「实验宇宙1」的所有构成都为绝对零智能体时，这些理论在「实验宇宙1」也随之彻底消失。

「实验宇宙1」的思想实验揭示了三大物理理论——经典力学、相对论及量子力学——在基本原理上的差异，根本上源于对观察者及宇宙智能状态设定的不同。除此之外，欧米伽理论还预测了两种新的物理学现象。

未来研究重点

研究团队指出这项研究探索性很强，在逻辑自洽和实验验证上还需得到更为严格的检验，未来的主要研究方向是对α引力和Ω引力的特性进一步进行研究，探讨其与物理学四大基本作用力的关系，开展实验验证，争取形成定量的数学表达能够精确对智能体的智能水平变化进行评估。

研究团队也提出另一个重点研究方向是将α场和Ω场进一步合并，形成一个统一的Ω智能场。在这一框架下，整个宇宙被视为一个Ω智能场，其中绝对零智能体（α点）为基态，有限智能体则处于激发态，不同的有限智能体代表了不同的激发态；相对应全知全能智能体（Ω点）是一种全激发态，这一研究框架为深入理解宇宙的本质提供了新的视角，并将激发智能科学在与物理科学的关系上做更深入的探索。

参考资料：

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