在日常经验里，世界似乎越来越“可计算”。从手机里的导航算法，到原子钟定义的时间标准，再到粒子对撞机中被精确预测的碰撞结果，现代科技不断强化一个直觉：宇宙是被稳定规则严格约束的系统。我们习惯于相信，这些规则像背景代码一样始终存在、从未改变。
但宇宙学家若昂·马奎霍长期以来一直在追问一个更根本的问题：这些看似永恒的自然规律，本身究竟从何而来？
在2026年5月11日发表于《新科学家》（New Scientist）的文章中，马奎霍提出了一种更激进的可能性——我们所理解的“物理定律”，也许并非宇宙的起点，而是演化的结果。
更关键的是，这种设想并非纯粹哲学推演，而正在尝试进入可观测检验：极高精度的原子钟、基本常数的微小漂移、时间结构的极限稳定性，都可能成为追踪“定律是否正在变化”的窗口。
如果连物理定律都不是起点，那真正的起点是什么？
本文7小节，5500多字：
“自然定律”究竟是什么
对“无定律宇宙”的本能排斥
驯服一个无法则的宇宙
如何“生成”一个宇宙
吸收态与稳定结构的出现
可检验性与现实观测
回到思想的源头
发表于《新科学家》（New Scientist）的文章截图
把一颗鹅卵石投入湖中，它会顺从地沉入水底；让粒子相互碰撞，它们会以某些固定模式分裂；按下开关，光便随之出现。现实世界尽管充满宏大与戏剧性，却似乎始终以一种一致、可预测的方式运行。
在物理学家看来，这种“可预测性”通常被归因于所谓自然定律。这些定律在宇宙各处都以同样方式成立：同样的引力既能弯曲遥远恒星发出的光，也能把人的双脚牢牢固定在地面上。更重要的是，它们似乎不会变化——从宇宙大爆炸到未来的尽头始终有效。在物理学内部，这一前提被默认到几乎无人质疑。
但这种“默认”并非毫无理由。直接追问“物理定律从何而来”，往往会被认为是在把哲学偷偷带进实验室。同时，它也可能引向危险的推演——例如暗示恒星可能以不同方式燃烧，或原子可能随意解体。
尽管如此，若昂·马奎霍认为，这个问题无法回避。他在过去几年持续思考一个更根本的问题：自然定律的来源。此前许多相关理论之所以失败，是因为它们只是把问题往更深层推，变成“元定律”（meta-laws）。而他提出的框架试图打破这一循环：在宇宙早期，物理规则可能剧烈变化，直到最终才稳定为我们今天所见的形式。如果这一设想成立，那么“自然定律”本身可能并非终极基础。
1.
“自然定律”究竟是什么
所谓自然定律，在这里指的是物理学中的核心方程体系，例如艾萨克·牛顿的引力定律、詹姆斯·克拉克·麦克斯韦的电磁方程，以及阿尔伯特·爱因斯坦的时空场方程。
这些方程通常还伴随着所谓“基本常数”，例如引力强度、电子电荷等，用来描述我们观测到的宇宙属性。这些方程与常数并不仅仅是对现实的简化描述，它们更像是支撑整个物理理论体系的“承重结构”。
然而，一旦追问“这些定律从何而来”，就必须面对一个更令人不安的可能性：也许在某个时期，根本没有任何定律存在。甚至在粒子、几何结构，乃至时间概念出现之前，现实可能是一种完全无序的状态。
理论物理学家约翰·惠勒（John Wheeler）曾把这种状态称为“higgledy-piggledy”——一种彻底混乱的宇宙形态。这并非随口玩笑。马奎霍第一次看到这个词时甚至不认识，于是查阅其含义，发现其近义词是“helter-skelter”，并联想到披头士同名歌曲。他将其理解为一种“无调性的宇宙”：如同吉他全部走音，没有节奏，也没有统一音高的混乱状态。
许多文化都描绘过物质创造之前存在的无形混沌。这幅位于意大利贝加莫圣玛利亚大教堂的16世纪设计图，展现了一个被火焰环绕的奇异生物。（图源：Lorenzo Lotto, Giovan Francesco Capoferri）
在那一时期，他身处宇宙学研究环境之中，当时主流理论被所谓“标准模型宇宙学”（lambda-CDM模型）所主导，包括暴涨理论、暗物质与暗能量等框架。这些理论并不解释“为何存在这些定律”，而是默认它们“本来就如此，并且一直如此”。这种共识在学界极为稳固。
正因如此，马奎霍尝试走向相反方向。他探索过一些极端理论，例如在宇宙早期允许光速变化的模型。他承认，当时的思路越激进越好。
惠勒的“higgledy-piggledy”概念既令他着迷，也让他感到不安：如果物理定律本身可以变化，甚至是混乱地变化，那么现实的“锚点”究竟在哪里？这还是物理学能够回答的问题吗，还是已经进入哲学领域？
多数物理学家选择回避这个问题。但马奎霍认为，这种回避并不可持续。因为物理学的核心任务，本就是解释宇宙为何如此，而不是“理所当然地如此”。如果将定律本身当作前提，那么解释链条就会在最关键处中断。继续追问下去，便不可避免地指向一个更极端的设想：存在一个没有任何定律的起点。
2.
对“无定律宇宙”的本能排斥
当人们面对“无定律宇宙”这一概念时，往往会产生一种近乎条件反射式的不适感。
原因之一在于，现代物理学的结构本身高度依赖这些定律，因此自然倾向于认为它们应当是永恒、完美且不可改变的。另一方面，这种观念可能也源自科学史：在科学与宗教尚未分离的时代，自然法则常被视为某种神圣法则的映射——同样具有永恒性、普遍性且不可协商。即使科学后来世俗化，这种“崇敬感”依然残留。
但更关键的因素，是对称性（symmetry）这一深层原则。
在几何学中，对称性意味着一个图形经过旋转或变换后仍保持不变。而在物理学中，对称性表现为：无论在何处、何时、或以何种方向进行实验，结果都应相同——至少在默认前提下如此。
这一假设带来的后果极为深远。1918年，数学家埃米·诺特（Emmy Noether）提出了革命性成果，彻底重塑理论物理学结构，尽管她的职业生涯长期受到制度性性别歧视阻碍。
诺特证明：每一种连续对称性——例如空间平移或时间平移——都对应一个守恒量。换句话说，如果物理定律在空间中处处相同，那么动量必然守恒。这意味着在碰撞过程中，例如台球之间的撞击，总动量可以在物体之间转移，但总量不会改变。
在这些对称性中，有一种尤为关键：时间平移对称性。如果物理定律在不同时间保持不变，那么能量守恒就成立。
但问题在于，这一关系是双向的：如果允许物理定律随时间变化，那么能量守恒也将被破坏。二者相互绑定，一旦破裂，另一方也随之崩塌。这对许多物理学家而言极为棘手，因为在所有物理原则中，能量守恒几乎是最不可动摇的基础之一。
3.
驯服一个无法则的宇宙
尽管如此，一些物理学家并未因此退缩。
这一“反叛思路”的开创者之一是保罗·狄拉克（Paul Dirac），他最著名的成就是将量子力学与狭义相对论统一起来。狄拉克以性格古怪著称，而他的风格也延续到了科研之中：1937年，他在英国布莱顿度蜜月期间，写下了自己职业生涯中最激进的一篇论文。
在这篇论文中，狄拉克提出一个大胆设想：自然界的常数可能并非真正恒定，而是与宇宙年龄相关。如果这一点成立，那么所谓“常数”实际上会随着时间演化。因此，从这个角度看，物理定律也不再是永恒不变的结构。
几十年之后，马奎霍的朋友李·斯莫林（Lee Smolin）进一步推动了这一“可演化定律”的思想。斯莫林提出的“宇宙学自然选择”理论包含一个极不传统的前提：黑洞并非宇宙的终点，而可能是新宇宙的起点。每一个黑洞都可能在其视界另一侧孕育出一个膨胀中的新宇宙，相当于宇宙的“后代”。
这一想法并非纯粹幻想。广义相对论允许时空在极端条件下发生复杂重构，而某些解甚至可以被解释为通向新区域的“桥梁”。
更关键的是，斯莫林认为，在这一“宇宙繁殖”过程中，自然常数并不会被完全复制，而是会发生轻微变异，例如粒子质量或基本作用力强度的微小变化。不同宇宙在生成黑洞的能力上存在差异，而更“高效”的宇宙会产生更多后代，从而让自身的常数组合在宇宙群体中占据优势。经过长时间演化，能够更有效繁殖黑洞的参数组合会逐渐主导整个宇宙“谱系”。
尽管这一理论听起来极为离奇，它仍然没有完全进入惠勒所说的“彻底混乱”状态。在斯莫林的框架中，变化的是常数，而不是方程本身——方程仍然保持结构稳定。
但惠勒的设想更进一步：不仅常数会变化，方程本身也可能处于流动之中，甚至“方程”这个概念本身都可能失去意义。
然而，一个长期悬而未决的问题随之浮现：如果允许自然定律随时间变化，那么根据诺特定理，我们将不得不放弃能量守恒。这一点长期被视为否定“演化定律”的关键理由。
但在过去两年中，马奎霍逐渐意识到，这个障碍也许恰恰相反——它可能不是限制，而是一种机会。他将其视为一个被忽视的突破窗口。
4.
如何“生成”一个宇宙
问题的关键在于：在某些情况下，能量既不能被创造也不能被消灭这一原则，反而会成为麻烦。
以宇宙大爆炸为例。在当前理论框架下，物理学家不得不假设，今天宇宙中所有的物质与能量，在最初时刻就已经以某种形式存在。这种假设会把早期宇宙推向“无限密度”的奇点，而这种无限在物理上难以解释，甚至会导致方程失效。
如果放宽能量守恒这一约束，情况就会发生根本变化。物质与能量的产生不再是一个瞬间事件，而可以变成一个过程：一种在时间中展开的生成机制，具有不确定性与可变性。
从理论上讲，这种机制解决了一个核心问题。但随之而来的另一个问题是：如果能量可以生成，那么它同样也可以被消耗与消失。换句话说，系统不仅“给予”，也可能“夺走”。那么宇宙如何从这种双向不确定性中，稳定地产生我们今天看到的结构？
马奎霍与他的博士生保罗·巴萨尼（Paolo Bassani）在一篇发表于去年的论文中尝试回答这一问题。他们借鉴了两个看似无关的领域：进化生物学与金融数学。这两个领域共同的特点是：系统始终处于变化之中，并允许真实随机性参与演化过程。
在他们的模型中，宇宙早期并不存在稳定的物理规律。基本常数剧烈波动，守恒定律失效。物质可以被创造，也可以被随机湮灭。正能量与负能量同样可能出现，生成与消失具有对称的不确定性。一次波动中获得的物质，可能在下一次波动中完全消失。
我们今天所感受到的力，例如引力，在现实世界诞生之初可能经历过剧烈的波动。（图源：NASA）
整个宇宙因此呈现出一种“赌博式”动态：它可能在某一阶段积累“财富”，但下一次随机波动又会将其全部抹去。
只要自然法则仍在不断变异，任何获得的结构都无法长期稳定。一次剧烈波动就足以摧毁此前的一切积累。
因此，要想让任何结构真正“存活下来”，系统必须进入某种停止状态：一种让演化机制不再继续扰动的终点结构。
5.
吸收态与稳定结构的出现
幸运的是，这类随机系统——无论是基因突变模型、股票市场，还是化学反应网络——都存在一个共同特征：它们可能进入一种无法再退出的状态，称为“吸收态”（absorbing state）。
例如：某个突变在整个种群中完全扩散；一家公司破产并退出市场；或一场化学反应完全进行到终点。在这些情况下，系统不再拥有新的演化路径，随机变化因此停止。
在马奎霍的模型中，这种吸收态对应宇宙演化中的一个关键点：自然定律本身“凝固”下来，随机变异机制停止运作。
与此同时，那种允许物质生成与消失的双向机制也随之关闭。一些宇宙在抵达这一状态时一无所有，甚至处于“负债”状态；而另一些宇宙则在随机过程中积累了大量“收益”。
当机制停止后，这些“收益”不再被重新洗牌，而是被永久保留。我们所处的宇宙，正是这些被保留下来的结果。
在这一图景中，秩序并不是因为它优雅或“正确”而被选中，而是因为它能够长期存续。换句话说，那些能够存活的结构，自然会被保留下来。
因此，一些长期困扰物理学的问题，例如基本常数为何具有当前数值，在这一框架下不再显得神秘。常数并不需要是唯一的，它们只需要“足够稳定”，能够支撑长期存在即可。
6.
可检验性与现实观测
尽管这一理论极具野心，它并非完全无法验证。
最直接的检验方式来自时间的极高精度测量。原子钟是一类极其精密的计时设备，它利用原子振动频率来定义时间标准。目前，这些装置的稳定性已经高到可以检测极其微小的物理常数变化。
由于不同类型的原子钟对基本常数的依赖方式不同，一旦常数发生变化，不同钟之间就会逐渐失去同步。这种“漂移”将成为一个明确的信号：自然定律本身正在发生变化。
截至目前的测量结果表明，即使存在这种变化，其幅度也必须极其微小。但这恰恰使得实验更具意义，因为高精度系统意味着任何微弱的残余波动都可能被捕捉到，没有隐藏空间。
7.
回到思想的源头
这一系列思考让马奎霍回想起2003年的经历。当时他与斯莫林在加拿大滑铁卢的帕里米特理论物理研究所共住一所房子，两人都在该机构担任研究员。
斯莫林的书房里堆满了大量哲学著作，从经典到非主流作品应有尽有。
在那之前，马奎霍对哲学问题的态度相当冷淡，认为物理学家不应涉足形而上学——关于“定律为何存在”的问题，应当交给其他领域处理。
但在斯莫林的书房中，他第一次接触到哲学家保罗·费耶阿本德（Paul Feyerabend）的思想。费耶阿本德主张打破科学教条，倡导方法与理论的多元化，不仅适用于文化，也适用于科学本身。
这一思想影响了他与斯莫林之间的讨论方式：他们常常刻意改变立场，重新审视同一问题，看推理会走向何处。这并不是弱点，而是一种方法论策略。
提出科学理论，并不等同于支持一支足球队，科学不应被固定为单一立场。
从这个角度看，宇宙本身也可能遵循类似的“费耶阿本德式多元性”：在早期阶段尝试所有可能的规则组合，像随机支持不同球队一样试探各种理论，直到某些结构足够稳定并存续下来。
而那些能够存活的规则体系，就会被我们误认为是“命运”或“必然”。
人物介绍：
若昂·马奎霍（João Magueijo）：伦敦帝国理工学院阿卜杜勒·萨拉姆理论物理中心的理论物理学教授。
他最著名的成就是开创了光速变化理论以及其他类似的替代标准宇宙学模型的理论。
近年来，他涉足了更为深奥的量子引力领域。
他撰写了200多篇科学论文、两本科普书籍——《超越光速》（Faster than the Speed of Light）和《璀璨的黑暗》（A Brilliant Darkness）、一本戏仿游记——《糟糕的旅行》（Bifes Mal Passados）和一部小说——《奥利法克》（Olifaque）。
他对任何被称作“主流”的事物都抱有怀疑态度。
参考资料：
"Where did the laws of physics come from? I think I've found the answer" by João Magueijo. New Scientist, Published 11 May 2026
本文头图来源：量子号
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