編者按：
人類總是問題多多：關(guān)于宇宙，關(guān)于地球，關(guān)于時(shí)間和空間，也關(guān)于我們自己。
我敢保證，以下問題里你至少曾經(jīng)想過一個(gè)：
（當(dāng)你犯了錯(cuò)誤時(shí)）能讓時(shí)間倒流嗎？
（當(dāng)你看了科幻電影時(shí)）外星人到底在哪里？
（當(dāng)你不想上班/上學(xué)時(shí)）能不能有另一個(gè)我代替？
（當(dāng)你不得不出遠(yuǎn)門時(shí)）為什么不能瞬間傳送？
（當(dāng)你懷疑人生時(shí)）我們生活在模擬世界中嗎？
（當(dāng)你擔(dān)心世界末日時(shí)）會(huì)有小行星撞擊地球嗎，以及我們能移民到火星嗎？
……
問題總是問不完，但感謝各位科學(xué)家的努力，我們?nèi)祟惼鋵?shí)已經(jīng)知道很多了！這本書延續(xù)了上一本書的風(fēng)格，包括但不限于各種熱門宇宙問題，你可以在其中找到各種可能的、腦洞打開的答案。你也能在這些問題和答案中發(fā)現(xiàn)一些看似不可能的可能性和看似不合理的合理性，而它們都只是宇宙的基本規(guī)律而已。現(xiàn)在，我們從一個(gè)思考問題開始——我們生活在計(jì)算機(jī)模擬中嗎？
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我們生活在計(jì)算機(jī)模擬中嗎？
這是真的嗎？說真的嗎？
這是人們?cè)诮?jīng)歷一些美好（或不那么美好）的事情時(shí)，甚至有時(shí)在讀到最近的新聞時(shí)經(jīng)常問自己的一個(gè)問題。我們生活的世界看起來可能太離譜或令人難以置信，以至于我們很難相信它真的存在。
幾千年來一直存在的一個(gè)觀點(diǎn)是，我們生活的宇宙，我們用所有感官體驗(yàn)的宇宙，實(shí)際可能并不是真實(shí)的。古代宗教經(jīng)常說我們的世界只是一種幻覺，蘇格拉底甚至懷疑我們是否能分辨出其中的區(qū)別。更近一點(diǎn)，基努·里維斯在《黑客帝國》中用一個(gè)詞總結(jié)了這一切：“哇?！?/span>我們從小到大都認(rèn)為自己看到和感覺到的就是真實(shí)存在的，宇宙中充滿了各種物質(zhì)，它們四處移動(dòng)、相互碰撞，形成我們用感官感知的景象和聲音。這當(dāng)然感覺真實(shí)。但是感覺真實(shí)和真實(shí)并不一定是一回事。例如，夢(mèng)境發(fā)生時(shí)會(huì)讓人感覺真實(shí)，但這并不意味著你真的被一塊建筑物大小的餅干沿著街道追趕。令人驚訝的是，我們的宇宙是否真實(shí)這個(gè)問題是現(xiàn)代物理學(xué)已經(jīng)開始懷疑的問題。難道我們的世界不是真的在發(fā)生嗎？有沒有可能，我們所經(jīng)歷的僅僅是在一臺(tái)功能強(qiáng)大的巨型計(jì)算機(jī)上精心制作的宇宙模擬？最重要的是，我們?cè)趺粗滥兀?/span>
世界不是真實(shí)的，我們實(shí)際上生活在模擬環(huán)境中，這個(gè)想法可能會(huì)聽起來很瘋狂。我們混亂的、極具細(xì)節(jié)的世界怎么可能是由計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的呢？即使是蒼蠅在客廳嗡嗡亂飛這樣簡單的事情，也蘊(yùn)含著豐富的細(xì)節(jié)：從它那狂暴地拍打著數(shù)十億個(gè)空氣分子的小翅膀，到每一個(gè)小眼面[1]都映出你面孔的閃亮眼睛。計(jì)算機(jī)能模擬這一切嗎？事實(shí)上，是的。計(jì)算機(jī)圖形已經(jīng)逼真得令人難以置信。比較一下樸素的《玩具總動(dòng)員》和它的最新續(xù)集（《玩具總動(dòng)員4》？），你就會(huì)開始理解這些年間計(jì)算機(jī)技術(shù)的巨大飛躍。與早期版本的塊狀多邊形相比，虛擬現(xiàn)實(shí)和視頻游戲也變得非常復(fù)雜。最新的體育類游戲非常有說服力：如果不仔細(xì)觀察，很難判斷是模擬的比賽還是現(xiàn)場(chǎng)實(shí)況的真實(shí)鏡頭。慶祝、受挫和發(fā)脾氣都在那里發(fā)生！考慮到計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)步的速度，不難想象，有一天你可能很難甚至無法區(qū)分虛擬現(xiàn)實(shí)和現(xiàn)實(shí)之間的區(qū)別。
眾所周知，有些人甚至認(rèn)為我們很可能生活在一個(gè)模擬環(huán)境中。當(dāng)我們看到技術(shù)進(jìn)步時(shí)，會(huì)開始想象一個(gè)未來：每個(gè)人都會(huì)在他們的家用電腦上運(yùn)行模擬的宇宙。有些人甚至認(rèn)為，在這些模擬中，可能會(huì)有模擬的人在其中運(yùn)行更多的模擬。（模擬中的模擬?。┤绻憷^續(xù)下去，很快就會(huì)有比真實(shí)宇宙多得多的模擬運(yùn)行，這讓你想知道“我們生活在一個(gè)真實(shí)的宇宙中，而不是生活在無數(shù)個(gè)模擬的宇宙中”的可能性有多大。從統(tǒng)計(jì)學(xué)上講，你必須把你的錢押在“我們生活在一個(gè)電子游戲中”這個(gè)想法上。從哲學(xué)上講，還有另一個(gè)理由促使我們懷疑自己可能生活在模擬中：我們的宇宙似乎像模擬一樣運(yùn)行。你看，我們的宇宙與我們用來構(gòu)建虛擬游戲和虛擬世界的計(jì)算機(jī)程序有很多共同之處：它似乎遵循規(guī)則。
物理學(xué)的全部工作就是揭示宇宙的規(guī)律，而宇宙似乎確實(shí)遵循規(guī)律。從量子力學(xué)到廣義相對(duì)論，我們似乎離發(fā)現(xiàn)宇宙的源碼越來越近了。但一個(gè)經(jīng)常被忽視的問題是：為什么宇宙總是遵循規(guī)則？為什么它始終如一，如此規(guī)律呢？物理定律似乎在任何地方、任何時(shí)間都以完全相同的方式起作用。它讓你想起了一種……計(jì)算機(jī)程序。就像一款軟件一樣，我們生活的宇宙似乎在嗡嗡作響，盲目地應(yīng)用一套由編程大師設(shè)定的指令。我們的宇宙與你所期望的模擬宇宙的運(yùn)行方式有大量驚人的相似之處，對(duì)證明事實(shí)可能就是如此來說，這是一個(gè)相當(dāng)有力的論據(jù)。
很明顯，程序員最近正取得令人驚嘆的成就，但這并不意味著現(xiàn)在構(gòu)建一個(gè)虛擬宇宙很容易。從簡單描述單一地點(diǎn)的一只蒼蠅到描述一切，是一個(gè)巨大的飛躍。這感覺是一項(xiàng)不可能完成的任務(wù)，因?yàn)椤耙磺小敝负芏嗍虑?。蒼蠅和草的葉片中有很多細(xì)節(jié)，而且有一大堆蒼蠅和無數(shù)草的葉片。這只是發(fā)生在這個(gè)星球上的事！為了弄清楚這需要做些什么，讓我們來描繪一幅模擬宇宙可能如何運(yùn)作的圖景。在我們看來，有三種基本方式可以實(shí)現(xiàn)。在一個(gè)場(chǎng)景中，一臺(tái)計(jì)算機(jī)正在運(yùn)行模擬程序，并將信息反饋給真正的人腦。大腦通過感官的感知來構(gòu)建它對(duì)世界的概念，但這些信號(hào)不是由真實(shí)身體中的任何感官產(chǎn)生的，而是由計(jì)算機(jī)模擬產(chǎn)生的。計(jì)算機(jī)內(nèi)部是一個(gè)與大腦交互的整個(gè)假宇宙的模型，當(dāng)大腦發(fā)出像“向前走”這樣的信息時(shí)，計(jì)算機(jī)就會(huì)模擬向前移動(dòng)的動(dòng)作，并計(jì)算出周圍世界將如何改變，以及給大腦輸入什么新的信息。
在一個(gè)稍顯怪異的場(chǎng)景中，一臺(tái)計(jì)算機(jī)可能正在運(yùn)行外星人大腦的模擬程序，然后假裝大腦實(shí)際上是人類的。模擬中的外星人可能會(huì)認(rèn)為它們的大腦是一團(tuán)果凍，里面裝滿了數(shù)十億個(gè)相互發(fā)射信號(hào)的神經(jīng)元，但這個(gè)大腦實(shí)際上可能是任何東西。它們實(shí)際的大腦可以大得多，也可以小得多，或者工作原理完全不同，比如可能是一個(gè)巨大的液壓泵網(wǎng)絡(luò)或者微型量子計(jì)算機(jī)，或者更瘋狂的東西。
請(qǐng)準(zhǔn)備好接受最深層次的變化。如果我們根本沒有真正的大腦呢？如果模擬中的所有大腦也都是模擬的呢？在這種情況下，所有活著的和有意識(shí)的頭腦都是更大計(jì)劃的一部分。在過去的幾十年里，人工智能取得了巨大的進(jìn)步，我們現(xiàn)在有能力制造出能夠模仿大腦的學(xué)習(xí)、記憶和解決問題功能的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。這些人工大腦發(fā)展得越來越復(fù)雜，它們完成了人類自信地認(rèn)為人工智能永遠(yuǎn)做不到的事情：擊敗人類國際象棋世界冠軍、駕駛汽車、識(shí)別人臉、保持現(xiàn)實(shí)的對(duì)話。創(chuàng)造一個(gè)有虛擬的智能生物跑來跑去的虛擬世界并不難想象。
當(dāng)然，無論你創(chuàng)造什么樣的模擬宇宙，你仍然需要一臺(tái)巨大的計(jì)算機(jī)來讓它工作。要模擬一個(gè)宇宙，必須從初始設(shè)置開始：所有對(duì)象在哪里，以及它們移動(dòng)的速度有多快。然后我們應(yīng)用宇宙定律：這些物體在最初時(shí)刻會(huì)發(fā)生什么？它們是相互反彈、互相穿過，還是加速、減速或左轉(zhuǎn)？每個(gè)對(duì)象的狀態(tài)都會(huì)根據(jù)規(guī)則更新，時(shí)間會(huì)向前移動(dòng)一步。然后重復(fù)這個(gè)過程，看看會(huì)發(fā)生什么。如果有很多對(duì)象，這可能會(huì)占用大量的計(jì)算能力。例如，每個(gè)對(duì)象都需要計(jì)算機(jī)的一些內(nèi)存來跟蹤它在哪里以及在做什么。現(xiàn)在想象一下整個(gè)宇宙需要多少內(nèi)存，處理所有這些數(shù)據(jù)需要多少處理能力。你必須以同樣令人難以置信的細(xì)節(jié)水平模擬宇宙中的每一個(gè)粒子和行星。這不是不可能的嗎？也許真的可能。為了令人信服，模擬宇宙只需要讓那些經(jīng)歷模擬的生物覺得真實(shí)就行了。下面的一些方法，可以使需要的計(jì)算能力比你想象中更少。你可以采取的第一條捷徑，是讓你的模擬宇宙成為真實(shí)宇宙的簡單版本。例如，你可以使用比真實(shí)宇宙更少的維度構(gòu)建它，或者使用更簡單的規(guī)則，或者更多的像素化。一個(gè)更簡單的模擬宇宙，并不意味著它對(duì)生活在其中的模擬生物來說不真實(shí)。也許與真實(shí)的宇宙相比，我們的宇宙可能非常簡單，但我們不知道有什么不同，所以我們對(duì)這個(gè)宇宙提供的現(xiàn)實(shí)主義感到滿意。我們可以像《超級(jí)馬里奧》游戲中那些有感情的角色一樣，認(rèn)為這個(gè)宇宙就是和自己感受到的一樣復(fù)雜。
捷徑#2
你還可以通過不進(jìn)行實(shí)時(shí)模擬來節(jié)省算力。沒有規(guī)則規(guī)定，模擬必須按照它之外的實(shí)際速率運(yùn)行。例如，你可以使模擬運(yùn)行得更慢，這樣模擬的一年在真實(shí)宇宙中要花一千年時(shí)間，然后你的計(jì)算機(jī)就會(huì)有足夠時(shí)間來呈現(xiàn)你所需要的細(xì)節(jié)，讓里面的生物相信模擬宇宙是真實(shí)的。他們不會(huì)知道有什么區(qū)別，因?yàn)檫@是他們唯一知道的時(shí)間速率。你甚至可以暫停模擬，先不管它，等第二天再重新啟動(dòng)，而模擬中的任何東西都不會(huì)注意到。舉個(gè)例子，當(dāng)你暫停視頻游戲去洗手間時(shí)，游戲中的角色會(huì)注意到嗎？不，因?yàn)樗麄冊(cè)谟螒蛑小?/span>
讓宇宙模擬成為可能的第三種方法是巧妙地編程。你真的需要模擬宇宙中所有的單個(gè)粒子才能騙過它的居民，讓他們認(rèn)為模擬是真實(shí)的嗎？我們編寫模擬程序時(shí)使用的一個(gè)常見技巧，是只在需要時(shí)才放大。例如，當(dāng)工程師模擬交通模式時(shí)，他們使用汽車作為構(gòu)建塊，而不是每輛車的粒子；當(dāng)氣象學(xué)家模擬颶風(fēng)時(shí)，他們是從云或水滴開始的，而不是從質(zhì)子開始。同樣，你也可以為宇宙編寫大塊的模擬程序，類似一個(gè)粗略的版本，只在需要的時(shí)候才進(jìn)入粒子級(jí)別的細(xì)節(jié)層次。只有當(dāng)模擬中的人建造了足夠強(qiáng)大的望遠(yuǎn)鏡觀察遙遠(yuǎn)的行星時(shí)，你才需要模擬遙遠(yuǎn)的行星，也只有當(dāng)令人討厭的模擬粒子物理學(xué)家建造對(duì)撞機(jī)來研究單個(gè)粒子時(shí)，你才需要模擬單個(gè)粒子。
所有這些都意味著，我們（或者至少是你）[2]完全有可能生活在模擬中。技術(shù)趨勢(shì)表明這是一種可能性，哲學(xué)告訴我們模擬宇宙和真實(shí)宇宙對(duì)我們來說一樣有效。這是否意味著我們被困在這個(gè)未知的邊緣？有沒有辦法區(qū)分真宇宙和假宇宙呢？這取決于計(jì)算機(jī)編程的好壞。如果它運(yùn)行得很完美，那么從定義上講，可能無法將它與現(xiàn)實(shí)區(qū)分開來。這個(gè)模擬宇宙之外的真實(shí)宇宙可能更復(fù)雜，而且那里有可能建造一臺(tái)足夠強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)來模擬我們經(jīng)歷的每一個(gè)細(xì)節(jié)。在這種情況下，我們可能永遠(yuǎn)也分不清其中的區(qū)別。但是，如果現(xiàn)實(shí)世界中的計(jì)算機(jī)編程與我們宇宙中的編程有什么相似之處，那么在某些地方總會(huì)有一個(gè)bug。這是我們弄清楚我們的宇宙是不是一個(gè)模擬宇宙的最好機(jī)會(huì)：找到一個(gè)小故障。
故障會(huì)是什么樣子？這取決于模擬是如何編程的，因此使預(yù)測(cè)這個(gè)故障變得非常困難。但我們可以猜猜！可能是因?yàn)槟M程序的計(jì)算能力有限。例如，它可能很難模擬遙遠(yuǎn)太空中發(fā)生的事情。當(dāng)構(gòu)建大型復(fù)雜對(duì)象的模擬時(shí)，我們傾向于通過將它們分割成較小的部分來簡化它們。單獨(dú)模擬每個(gè)部分，然后將結(jié)果縫合在一起更可行。因此，我們宇宙的一個(gè)虛假版本可能會(huì)將每個(gè)星系都模擬成獨(dú)立的物體，這樣一個(gè)星系內(nèi)發(fā)生的事情就與另一個(gè)星系內(nèi)發(fā)生的事情無關(guān)。這就像走了捷徑并希望事情沒有什么不同，因?yàn)閮蓚€(gè)星系中的生物不太可能相互作用。但以上假設(shè)僅在仙女座上發(fā)生的事情只留在仙女座上時(shí)才奏效。如果仙女座星系中有什么東西可以真正影響我們銀河系發(fā)生的事情，我們可以利用它來尋找小故障。例如，如果仙女座中心的超大質(zhì)量黑洞正在向我們發(fā)射我們?cè)诖髿鈱又锌梢蕴綔y(cè)到的粒子，會(huì)怎么樣呢？這將直接連接兩個(gè)星系，而模擬可能不會(huì)正確理解這一點(diǎn)。例如，粒子到達(dá)這里的軌跡可能存在不規(guī)則性，或者它們的能量可能不一致。這類事情可能會(huì)告訴我們，這個(gè)宇宙有些不對(duì)勁。
另一種可能性，是宇宙模擬的分辨率可能有限制。就像老式x86電腦只能在黑綠相間的視頻監(jiān)視器上渲染塊狀、像素化的圖像一樣，有可能存在一個(gè)假宇宙可以模擬的最小分辨率。如果我們深入研究空間和物質(zhì)，并發(fā)現(xiàn)宇宙的像素化程度無法用物理定律來解釋，這可能是我們正處于模擬中的一個(gè)跡象。最后一種可能性是，我們所處的模擬可能構(gòu)建不佳。在我們這個(gè)宇宙的編程中，這種情況無時(shí)無刻不在發(fā)生。無論程序員多么好心或謹(jǐn)慎，我們所做的模擬似乎總會(huì)在某一時(shí)刻出現(xiàn)故障。也許我們宇宙的程序員沒有考慮到一些情況，或者存在他們沒有預(yù)測(cè)到的漏洞。當(dāng)我們?cè)絹碓蕉嗟亓私馕覀兊挠钪鏁r(shí)，同樣的事情可能會(huì)發(fā)生。例如，關(guān)于現(xiàn)實(shí)的本質(zhì)，我們有兩種相互競(jìng)爭的理論（量子力學(xué)和廣義相對(duì)論）。這兩種理論并不經(jīng)常相互影響，因此它們似乎仍然各自發(fā)揮作用，但在某些情況下，它們完全相互矛盾。一種情況就是黑洞內(nèi)部，一種理論預(yù)測(cè)了奇點(diǎn)；而另一種理論預(yù)測(cè)了一團(tuán)不確定性。這可能是因?yàn)椋瑹o論是誰制作了我們的模擬宇宙，他都沒有從頭到尾考慮到規(guī)則，他在建造宇宙的時(shí)候要么草率，要么懶惰（或者倉促）。發(fā)現(xiàn)其中的不一致可能會(huì)告訴我們，這個(gè)現(xiàn)實(shí)有一些不太對(duì)勁的地方。
關(guān)于這一整個(gè)“模擬宇宙”的瘋狂概念，最大的問題當(dāng)然是“為什么？”為什么有人（或有東西）會(huì)這樣做呢？不厭其煩地創(chuàng)造一個(gè)完整的虛假宇宙，并用相連的大腦或有知覺的人造生物填充它？他們是為了開采我們的能量，還是出于某種奇怪的目的奴役我們？我們的宇宙可能是某種實(shí)驗(yàn)。也許有人建造我們的宇宙是為了試圖回答一個(gè)科學(xué)問題（比如“香蕉在多少個(gè)宇宙中進(jìn)化”）或者可能是一個(gè)心理學(xué)問題（“在這些宇宙中，有多少人聰明到可以吃香蕉”）?；蛘呶覀兪悄撤N類型宇宙的實(shí)驗(yàn)，還有無數(shù)其他的宇宙模擬，其中的物理定律是不同的，甚至現(xiàn)實(shí)的性質(zhì)也是不同的（超級(jí)馬里奧世界可能在下一個(gè)宇宙中是完全真實(shí)的）。
或者，他們這樣做也許只是為了好玩。如果我們只是他們宇宙中的一個(gè)魚缸，或者是他們孩子的玩具呢？或者更糟，如果我們是他們超級(jí)復(fù)雜筆記本電腦的屏幕保護(hù)程序呢？誰知道聰明到能夠建造一個(gè)像我們宇宙一樣復(fù)雜的模擬程序的人或東西，會(huì)從中發(fā)現(xiàn)什么樂趣呢？總而言之，情況可能是我們都生活在一個(gè)模擬的宇宙中。這個(gè)模擬宇宙像一臺(tái)巨大的機(jī)器一樣運(yùn)行，由我們必然遵守卻還沒有完全理解的規(guī)則所支配，我們也可能永遠(yuǎn)不會(huì)知道這個(gè)現(xiàn)實(shí)的真正本質(zhì)。如果這聽起來有點(diǎn)可怕，那么請(qǐng)考慮以下問題：這與我們?cè)谡鎸?shí)的宇宙中有什么不同嗎？也許真正的錯(cuò)覺是，模擬宇宙和真實(shí)宇宙有區(qū)別。從實(shí)際的角度來看，這真的會(huì)影響你的體驗(yàn)或你的自我感覺嗎？不管是模擬的還是非模擬的，也許我們都應(yīng)該為存在感到快樂；無論我們是否找到了答案，都甘愿探索關(guān)于我們存在的所有規(guī)則。如果這一切正在發(fā)生（即使是在模擬中），你的這些行為不就讓這個(gè)世界變得真實(shí)了嗎？
（版權(quán)聲明：本文摘編自《人類知道的太多了》，未讀策劃出版。經(jīng)授權(quán)發(fā)布，略作修改。本書賽先生書店有售。）
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