IBM的四比特位计算机是计算领域的高级词汇,可以为功能强大的计算机模拟宇宙铺平道路。每天,我们理所当然地认为我们所认为的现实实际上是客观现实的反映。 构成我们身体的原子和分子实际上存在; 与我们相互作用的光子具有能量和动量; 穿过我们身体的中微子确实是量子粒子。 但是,也许,从最小的亚原子粒子到最大的星系集合的宇宙,在物理上并不存在,而仅仅是在另一个真实世界中运行的模拟。 我的两个读者(和一个老同学)想更多地了解这种模拟思想。
鲁迪:我对此想法表示怀疑,但这很有趣。
萨米尔:这是一个非常有趣的话题,我真的很想听听伊桑的讲话。
这听起来像是科幻小说中的故事,但是它在某些物理方面得到了支持。
能级完全不同的光子以相同的速度移动。 此功能和其他功能可以证明我们的宇宙只是一个模拟。自然界最大的奥秘之一就是为什么在物理定律中确实存在这样的数量。 为什么描述宇宙的基本粒子,相互作用和常数有限? 我们没有发现任何数学或物理原理来确定我们的宇宙应包含的内容,也无法让我们推断出一些基本的东西。 我们自己在宇宙内部,只能以有限的敏感度观察宇宙的一部分。 这部分是由于我们设备固有的局限性,而部分原因是这些限制。
对数尺度上可观察的宇宙,其中红色发光的边缘指示我们可见的遗迹辐射。我们没有看到超过
460亿光年的任何东西,因为自“大爆炸”以来经过的时间量以及光速不足以进一步观察。 今天,由于加速器的限制,我们无法研究小于10
-19的距离,但宇宙本身的基本量子极限为10
-35 m。即使采用无限制的技术,我们也无法探测更短的距离。 同时测量几个参数的尝试打开了原则上无法克服的基本不确定性:已知的量子限制。
量子水平上位置和动量之间基本不确定性的图示对于宇宙的这些参数和其他参数为何完全具有这种形式,可能存在真实的物理解释,而我们只是尚未发现这些解释。 但是也可以假设它们的含义是这样的,因为它们已被编程到我们的宇宙中。 不是从比喻的意义上说,而是在真实的意义上:宇宙实际上可能是一个模拟。 在过去的70年中,我们的计算能力以惊人的速度持续增长。 我们从具有与建筑物相当的四个功能且比数学运算速度慢的计算器转移到打印机大小的超级计算机,该超级计算机可以模拟数万亿个粒子,并在数分钟内模拟数十亿年。
如果计算能力提高到相当高的水平,原则上讲,我们可以在整个历史时期内模拟宇宙的每个粒子。 如果运行该情况的计算机是量子计算机,能够将每个粒子保持为不确定的量子状态,则他可以将该量子不确定性集成到模拟的所有方面。 如果在模拟中出现了具有生命,智能生物的行星,它们是否可以确定它们在模拟中存在? 当然,很容易找到拒绝但不能拒绝的科学家。 例如,来自NASA的科学家Rich Teril做出的
声明如下:
甚至我们想象的是连续的-时间,能量,空间,体积-对其含义也有有限的限制。 那么我们的宇宙既是有限的又是可计算的。 这些属性使Universe成为模拟。
物理观测的某些相关性可能是宇宙模拟的迹象,但是许多假设仍然不确定。但是从物理角度来看,事实并非如此。 量子不确定性可能是真实的,但这并不意味着空间和时间被量化,或者光子能量不能任意小。 可观察的宇宙可能是有限的,但是如果将不可观察的宇宙添加到它,则它可能会变成无限的。 我们还使用各种技巧来减少模拟中的计算负担,但有证据表明,宇宙使用相同的技巧应视为在足够短的距离上产生的“模糊”结果,而我们没有观察到。
GEO600探测器的一个通道,该通道试图使信号模糊化,这与宇宙是一个模拟这一事实相对应。 未检测到模糊。尽管信息理论的结果通常在理论物理学的前沿研究中得到体现,但这可能是这两个学科都服从于内部一致的数学关系的结果。 其中一些论点是,将来有可能轻松地模拟思维,这意味着在某些时候将有比自然思维更多的模拟思维,这意味着我们最有可能生活在模拟中-如此肤浅,如此简单不赞成由于使用合理而感到悲伤。 例如,为什么可以模拟整个宇宙的人关心模拟人类的思想呢? 2016年4月,在此问题上进行了辩论,几位科学家参加了会议,Lisa Randall在模拟假设的主题上发言最好:
我实际上想知道为什么这么多人觉得这个问题很有趣。
当然,这个机会打乱了想象。 而且,我们当然可以对此假设施加限制,以更高的精度和更高的能量来测量空间,时间,物质和能量。 但是我们对现实的理解一直在向前发展,因为我们以新的和基本的方式提出了关于宇宙的更深层次的问题。 转向人类原理,就像转向模拟假设以寻找对当今难题的答案一样,似乎对科学感到失望。
美国宇航局钱德拉X射线望远镜能够对空间的颗粒度施加限制,观察远处的类星体如果您找到证据(例如,通过研究宇宙射线),则时空是离散的,这将有利于影响我们对宇宙的了解,但不会证明模拟假设。 通常无法证明-我们可以或无法找到的任何故障都可能是宇宙本身的属性,或者是模拟所有者放置或校正的参数。 从哲学的角度来看,这样的假设对于认为自己即将创建人工智能的文明来说可能是有吸引力的。 对于相当先进的模拟器,我们看起来可能像Conway的Life游戏中的像素一样简单。

但是我们不能通过其吸引力来判断一个想法的科学价值或可信度。 物理学之所以如此着迷,尤其是因为它的反直觉性,并且还因为它在预测方面的强大。 即使我们确实生活在模拟中,也不应影响我们对理解自然法则,其起源,基本常数之所以如此的原因的搜索,或对其他有关现实本质的问题的回答。 “因为我们生活在模拟之中”并不是对以上问题的答案; 它只是我们现实中不可或缺的一部分。
大自然的奥秘仍然是我们需要解决的奥秘,是我们必须决定寻找答案的奥秘。
伊桑·西格尔 ( Ethan Siegel) -天体物理学家,科学普及者,《爆炸的开始》的作者! 他写了《超越银河》( Beyond the Galaxy )和《追踪学:星际迷航的科学》( Treknology )一书。