編者按：
人類總是問題多多：關于宇宙，關于地球，關于時間和空間，也關于我們自己。
我敢保證，以下問題里你至少曾經(jīng)想過一個：
問題總是問不完，但感謝各位科學家的努力，我們?nèi)祟惼鋵嵰呀?jīng)知道很多了！這本書延續(xù)了上一本書的風格，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，我們從一個思考問題開始——我們生活在計算機模擬中嗎？
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我們生活在計算機模擬中嗎？
這是真的嗎？說真的嗎？
這是人們在經(jīng)歷一些美好（或不那么美好）的事情時，甚至有時在讀到最近的新聞時經(jīng)常問自己的一個問題。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觀點是，我們生活的宇宙，我們用所有感官體驗的宇宙，實際可能并不是真實的。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，基努·里維斯在《黑客帝國》中用一個詞總結(jié)了這一切：“哇?！?/span>我們從小到大都認為自己看到和感覺到的就是真實存在的，宇宙中充滿了各種物質(zhì)，它們四處移動、相互碰撞，形成我們用感官感知的景象和聲音。這當然感覺真實。但是感覺真實和真實并不一定是一回事。例如，夢境發(fā)生時會讓人感覺真實，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這個問題是現(xiàn)代物理學已經(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)歷的僅僅是在一臺功能強大的巨型計算機上精心制作的宇宙模擬？最重要的是，我們怎么知道呢？
世界不是真實的，我們實際上生活在模擬環(huán)境中，這個想法可能會聽起來很瘋狂。我們混亂的、極具細節(jié)的世界怎么可能是由計算機產(chǎn)生的呢？即使是蒼蠅在客廳嗡嗡亂飛這樣簡單的事情，也蘊含著豐富的細節(jié)：從它那狂暴地拍打著數(shù)十億個空氣分子的小翅膀，到每一個小眼面[1]都映出你面孔的閃亮眼睛。計算機能模擬這一切嗎？事實上，是的。計算機圖形已經(jīng)逼真得令人難以置信。比較一下樸素的《玩具總動員》和它的最新續(xù)集（《玩具總動員4》？），你就會開始理解這些年間計算機技術(shù)的巨大飛躍。與早期版本的塊狀多邊形相比，虛擬現(xiàn)實和視頻游戲也變得非常復雜。最新的體育類游戲非常有說服力：如果不仔細觀察，很難判斷是模擬的比賽還是現(xiàn)場實況的真實鏡頭。慶祝、受挫和發(fā)脾氣都在那里發(fā)生！考慮到計算機技術(shù)進步的速度，不難想象，有一天你可能很難甚至無法區(qū)分虛擬現(xiàn)實和現(xiàn)實之間的區(qū)別。
眾所周知，有些人甚至認為我們很可能生活在一個模擬環(huán)境中。當我們看到技術(shù)進步時，會開始想象一個未來：每個人都會在他們的家用電腦上運行模擬的宇宙。有些人甚至認為，在這些模擬中，可能會有模擬的人在其中運行更多的模擬。（模擬中的模擬?。┤绻憷^續(xù)下去，很快就會有比真實宇宙多得多的模擬運行，這讓你想知道“我們生活在一個真實的宇宙中，而不是生活在無數(shù)個模擬的宇宙中”的可能性有多大。從統(tǒng)計學上講，你必須把你的錢押在“我們生活在一個電子游戲中”這個想法上。從哲學上講，還有另一個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算機程序有很多共同之處：它似乎遵循規(guī)則。
物理學的全部工作就是揭示宇宙的規(guī)律，而宇宙似乎確實遵循規(guī)律。從量子力學到廣義相對論，我們似乎離發(fā)現(xiàn)宇宙的源碼越來越近了。但一個經(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、任何時間都以完全相同的方式起作用。它讓你想起了一種……計算機程序。就像一款軟件一樣，我們生活的宇宙似乎在嗡嗡作響，盲目地應用一套由編程大師設定的指令。我們的宇宙與你所期望的模擬宇宙的運行方式有大量驚人的相似之處，對證明事實可能就是如此來說，這是一個相當有力的論據(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)建一個虛擬宇宙很容易。從簡單描述單一地點的一只蒼蠅到描述一切，是一個巨大的飛躍。這感覺是一項不可能完成的任務，因為“一切”指很多事情。蒼蠅和草的葉片中有很多細節(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作的圖景。在我們看來，有三種基本方式可以實現(xiàn)。在一個場景中，一臺計算機正在運行模擬程序，并將信息反饋給真正的人腦。大腦通過感官的感知來構(gòu)建它對世界的概念，但這些信號不是由真實身體中的任何感官產(chǎn)生的，而是由計算機模擬產(chǎn)生的。計算機內(nèi)部是一個與大腦交互的整個假宇宙的模型，當大腦發(fā)出像“向前走”這樣的信息時，計算機就會模擬向前移動的動作，并計算出周圍世界將如何改變，以及給大腦輸入什么新的信息。
在一個稍顯怪異的場景中，一臺計算機可能正在運行外星人大腦的模擬程序，然后假裝大腦實際上是人類的。模擬中的外星人可能會認為它們的大腦是一團果凍，里面裝滿了數(shù)十億個相互發(fā)射信號的神經(jīng)元，但這個大腦實際上可能是任何東西。它們實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，比如可能是一個巨大的液壓泵網(wǎng)絡或者微型量子計算機，或者更瘋狂的東西。
請準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的頭腦都是更大計劃的一部分。在過去的幾十年里，人工智能取得了巨大的進步，我們現(xiàn)在有能力制造出能夠模仿大腦的學習、記憶和解決問題功能的計算機系統(tǒng)。這些人工大腦發(fā)展得越來越復雜，它們完成了人類自信地認為人工智能永遠做不到的事情：擊敗人類國際象棋世界冠軍、駕駛汽車、識別人臉、保持現(xiàn)實的對話。創(chuàng)造一個有虛擬的智能生物跑來跑去的虛擬世界并不難想象。
當然，無論你創(chuàng)造什么樣的模擬宇宙，你仍然需要一臺巨大的計算機來讓它工作。要模擬一個宇宙，必須從初始設置開始：所有對象在哪里，以及它們移動的速度有多快。然后我們應用宇宙定律：這些物體在最初時刻會發(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)？每個對象的狀態(tài)都會根據(jù)規(guī)則更新，時間會向前移動一步。然后重復這個過程，看看會發(fā)生什么。如果有很多對象，這可能會占用大量的計算能力。例如，每個對象都需要計算機的一些內(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節(jié)水平模擬宇宙中的每一個粒子和行星。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就行了。下面的一些方法，可以使需要的計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宇宙的簡單版本。例如，你可以使用比真實宇宙更少的維度構(gòu)建它，或者使用更簡單的規(guī)則，或者更多的像素化。一個更簡單的模擬宇宙，并不意味著它對生活在其中的模擬生物來說不真實。也許與真實的宇宙相比，我們的宇宙可能非常簡單，但我們不知道有什么不同，所以我們對這個宇宙提供的現(xiàn)實主義感到滿意。我們可以像《超級馬里奧》游戲中那些有感情的角色一樣，認為這個宇宙就是和自己感受到的一樣復雜。
捷徑#2
你還可以通過不進行實時模擬來節(jié)省算力。沒有規(guī)則規(guī)定，模擬必須按照它之外的實際速率運行。例如，你可以使模擬運行得更慢，這樣模擬的一年在真實宇宙中要花一千年時間，然后你的計算機就會有足夠時間來呈現(xiàn)你所需要的細節(jié)，讓里面的生物相信模擬宇宙是真實的。他們不會知道有什么區(qū)別，因為這是他們唯一知道的時間速率。你甚至可以暫停模擬，先不管它，等第二天再重新啟動，而模擬中的任何東西都不會注意到。舉個例子，當你暫停視頻游戲去洗手間時，游戲中的角色會注意到嗎？不，因為他們在游戲中。
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粒子才能騙過它的居民，讓他們認為模擬是真實的嗎？我們編寫模擬程序時使用的一個常見技巧，是只在需要時才放大。例如，當工程師模擬交通模式時，他們使用汽車作為構(gòu)建塊，而不是每輛車的粒子；當氣象學家模擬颶風時，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，類似一個粗略的版本，只在需要的時候才進入粒子級別的細節(jié)層次。只有當模擬中的人建造了足夠強大的望遠鏡觀察遙遠的行星時，你才需要模擬遙遠的行星，也只有當令人討厭的模擬粒子物理學家建造對撞機來研究單個粒子時，你才需要模擬單個粒子。
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)趨勢表明這是一種可能性，哲學告訴我們模擬宇宙和真實宇宙對我們來說一樣有效。這是否意味著我們被困在這個未知的邊緣？有沒有辦法區(qū)分真宇宙和假宇宙呢？這取決于計算機編程的好壞。如果它運行得很完美，那么從定義上講，可能無法將它與現(xiàn)實區(qū)分開來。這個模擬宇宙之外的真實宇宙可能更復雜，而且那里有可能建造一臺足夠強大的計算機來模擬我們經(jīng)歷的每一個細節(jié)。在這種情況下，我們可能永遠也分不清其中的區(qū)別。但是，如果現(xiàn)實世界中的計算機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有一個bug。這是我們弄清楚我們的宇宙是不是一個模擬宇宙的最好機會：找到一個小故障。
故障會是什么樣子？這取決于模擬是如何編程的，因此使預測這個故障變得非常困難。但我們可以猜猜！可能是因為模擬程序的計算能力有限。例如，它可能很難模擬遙遠太空中發(fā)生的事情。當構(gòu)建大型復雜對象的模擬時，我們傾向于通過將它們分割成較小的部分來簡化它們。單獨模擬每個部分，然后將結(jié)果縫合在一起更可行。因此，我們宇宙的一個虛假版本可能會將每個星系都模擬成獨立的物體，這樣一個星系內(nèi)發(fā)生的事情就與另一個星系內(nèi)發(fā)生的事情無關。這就像走了捷徑并希望事情沒有什么不同，因為兩個星系中的生物不太可能相互作用。但以上假設僅在仙女座上發(fā)生的事情只留在仙女座上時才奏效。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)射我們在大氣層中可以探測到的粒子，會怎么樣呢？這將直接連接兩個星系，而模擬可能不會正確理解這一點。例如，粒子到達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。這類事情可能會告訴我們，這個宇宙有些不對勁。
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。在我們這個宇宙的編程中，這種情況無時無刻不在發(fā)生。無論程序員多么好心或謹慎，我們所做的模擬似乎總會在某一時刻出現(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測到的漏洞。當我們越來越多地了解我們的宇宙時，同樣的事情可能會發(fā)生。例如，關于現(xiàn)實的本質(zhì)，我們有兩種相互競爭的理論（量子力學和廣義相對論）。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，一種理論預測了奇點；而另一種理論預測了一團不確定性。這可能是因為，無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告訴我們，這個現(xiàn)實有一些不太對勁的地方。
關于這一整個“模擬宇宙”的瘋狂概念，最大的問題當然是“為什么？”為什么有人（或有東西）會這樣做呢？不厭其煩地創(chuàng)造一個完整的虛假宇宙，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驗。也許有人建造我們的宇宙是為了試圖回答一個科學問題（比如“香蕉在多少個宇宙中進化”）或者可能是一個心理學問題（“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類型宇宙的實驗，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)實的性質(zhì)也是不同的（超級馬里奧世界可能在下一個宇宙中是完全真實的）。
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復雜筆記本電腦的屏幕保護程序呢？誰知道聰明到能夠建造一個像我們宇宙一樣復雜的模擬程序的人或東西，會從中發(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模擬的宇宙中。這個模擬宇宙像一臺巨大的機器一樣運行，由我們必然遵守卻還沒有完全理解的規(guī)則所支配，我們也可能永遠不會知道這個現(xiàn)實的真正本質(zhì)。如果這聽起來有點可怕，那么請考慮以下問題：這與我們在真實的宇宙中有什么不同嗎？也許真正的錯覺是，模擬宇宙和真實宇宙有區(qū)別。從實際的角度來看，這真的會影響你的體驗或你的自我感覺嗎？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世界變得真實了嗎？
（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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