心灵可以伪造宇宙吗？

客观现实和物理学定律本身是根据新概念从我们的观察中产生的，这颠倒了我们认为基本的东西。

索菲·赫布登（Sophie Hebden）
FQXi获奖者： Marcus Muller ¹
2019年1月18日


创造宇宙。
图片来源：Yuri Akurs，iStock

马库斯·穆勒（MarcusMüller）可能被错误地指控为世界上最伟大的个人主义者。 他提供的关于量子物理学的全新的，崭新的观点似乎导致了这样一个事实，即我们所感知的世界来自我们的观察。 他承认这是一个很难理解的主意。 穆勒说：“还没有人提出一个至少在某种程度上说明了它的科幻故事，这是根据我们的理论得出的，即只有观察才是真实的。”


马库斯·穆勒（Marcus Muller）

穆勒（Muller ）在奥地利维也纳的量子光学与量子信息研究所工作，他的同胞是加拿大西安大略大学的哲学家迈克尔·卡法罗 （ Michael Kaffaro） ，他对我们的一个基本假设提出了怀疑：现实是客观的并且独立于我们。 穆勒（Muller）和库法罗（Kuffaro）并不声称世界是虚幻的或不现实的，而是声称背后存在更基本的东西，他们的方法可以解释现实的起源以及基本物理定律的产生方式。

量子理论已经使物理学家认真对待观察者的角色。 例如，在我们测量一个量子系统之前，它可能具有冲突的性质，例如处于两个不同的能量状态。 当我们进行观察时，我们迫使系统采取某种状态，将观察的行为与现实本身联系起来。 穆勒（Muller）和卡法罗（Caffaro）声称，他们只是沿着这条道路前进，将其推向了逻辑终点。 他们的目标是在不假设存在具有物理定律^2的性质的普通物体的情况下，建立描述现实的基础。 但是，如何在没有任何构建块或组装说明的情况下解决构建宇宙的艰巨任务呢？

“从数学的角度来看，没有自然规律是什么意思？ 这就像问，但是如果您只有数学呢？ 这能给您一些东西让您预测您将看到的东西，也就是一些观察概率而无需做任何其他假设吗？”穆勒说。“那是我的出发点。

一种可以帮助实现此目的的数学方法已经可用。 从事人工智能和机器学习的人们已经使用了“算法概率”的概念。 它描述了在整个可能性范围内发生观察的可能性，并且程序员使用它来创建可以从观察环境中“学习”并根据过去的结果做出决策的机器人³ 。

倾倒在大脑中

使用这种方法，穆勒从一组接连的观察结果的描述中获得了对现实的连贯描述。 它从以某种方式编码的观察开始。 此方法本身并不重要，所以可以说我们使用带有零和一的二进制字符串。 观察可能是在某个时间点用一长串比特描述您的状态的数据转储。 Mueller从人工智能领域获得了一种数学工具，并问道：随机的计算机程序以纯偶然的机会产生这些位的可能性有多大？ 这称为该观测值的算法概率。

Mueller假设发生的事情取决于过去观察到的算法概率，并认为此过程可以塑造现实本身。 过去不适合观测的新观测（也许具有五维或六维的世界）被丢弃，因为它们的概率远小于具有三个空间维的观测世界。 与我们过去所见相符的观察结果，最有可能与通常意义上的世界描述相吻合。 因此，根据我们的观察，我们得到了一个“新兴世界” ⁴ 。

“事实证明算法概率是一个非常有用的概念，”穆勒说。 物理定律和定律的产生方式与训练后机器人给出的正确答案相同。 穆勒解释说：“法律趋于稳定，您会按照这样的规律观察周围和周围的这些模式。这具有相同的数学基础。”

瑞士苏黎世联邦理工学院的理论物理学家雷纳托·雷纳 （ Renato Renner）指出，在物理学中，有很长的历史试图建立第一人称理论⁵ 。 但是与大多数尝试不同的是，穆勒能够开发出“一个定义明确的理论，在该理论中可以获得不平凡的结果。”这真是太好了！ “简单来说，穆勒提供了Occam剃刀的定量版本：它为未来可能发生的事件分配了最高的概率，而这些事件的解释最简单。”

玻尔兹曼脑

除了解释为什么根本存在自然法则，穆勒的方法还可以解决宇宙学和量子理论中的一些臭名昭著的难题。 最奇怪的问题之一就是“ 玻尔兹曼脑问题” 。 这个概念可以追溯到19世纪末，当时物理学家路德维希·玻尔兹曼（Ludwig Boltzmann）发表了一项理论，指出封闭系统的熵或无序性总是在增加。 想想抽屉里的热咖啡：随着咖啡的热能散发到周围的空气中，该系统中的杂物会随着时间而增加。 但是，总有一部分系统可能会因混乱而波动。

玻尔兹曼认为，包括我们的大脑在内的地球生命的异常复杂性是这些随机波动的结果，并且它们可以发生在宇宙的任何地方。 他预言了自我意识实体的出现，后来称为玻耳兹曼脑，它们会自发地出现和消失。 更奇怪的是，近年来的宇宙学家计算得出，许多宇宙模型表明，玻耳兹曼脑的数量应大大超过正常人的大脑数量。 如何确定自己不是玻耳兹曼脑，并且下次出现不会出现在太空深处？

穆勒的理论给出了令人鼓舞的答案：继续像往常一样存在于地球上比突然出现在太空中要简单得多。 而且，如果某种信息理论意义上的事情更简单，那么算法概率就表明它更有可能。

这些想法尚未得到完全解决-Muller尚未在同行评审的期刊上发表过这些想法。 但是这个概念引起了极大的兴趣，会议邀请也激增了。 加拿大外围学院的理论物理学家罗布·斯普肯斯 （ Rob Speckens）认为，算法信息理论将在未来的物理学中找到许多应用，并称赞穆勒是接受挑战的少数人之一。 他说：“这是非常原始且发人深省的材料。”

英国伦敦大学皇家霍洛威分校的数学家鲁迪格·沙克 （ Rudiger Schack）说，但是理论上存在粗略的边缘 ，他正在研究量子理论的另一种解释，这也给观察者提供了一个称为QBism的中心角色（在Wiki上 ）。 尽管沙克钦佩该项目的数学严谨性，但他担心缺乏明确的代理人定义，即对穆勒的理论构造进行观察的人。 沙克说：“穆勒理论的主体是由随机过程定义的奇特数量减少的实体。主体的定义特征是他们做出选择并采取行动。” 相反，在穆勒的理论中，行动的概念以及行动者所处的世界是该理论的次要结果。 “这不适合我，” Shack总结道。

Müller同意“代理人行为”的概念不是其理论中基本描述的一部分，但他并不认为这是一个缺陷。 穆勒说：“行动的选择是一个次要概念，不应成为任何物理理论的基本组成部分，就像情绪或自由意志一样。 这种观点与例如宇宙学的传统思维是一致的。”

Renner看到了Müller的作品的初步版本，声称这是他最近几年阅读过的最有趣的文章之一（ arXiv：1710.201826 ⁶ ， arXiv的简短版本：1710.201816 ），这使您产生了思考。 Renner说：“考虑到我们当前的物理理论（尤其是量子理论）所面临的概念性问题，在我看来，这种根本不同的方法极为必要。”

翻译作者笔记

1. FQXi-虚拟基础研究所。 通过提供赠款支持基本物理学和宇宙学的研究。 已拨款超过100,000美元支持该项目。

2.本文的作者紧随该理论的发展者，使用术语客观现实，但更多地是关于由感觉定律感知的现实，这是由物理定律描述的。 最初，该理论介绍了两种对象存在类型的定义：P-存在和M-存在。 在P存在的基础上，定义了一个P世界，可以从这个概念的形而上学意义上解释为客观现实的存在。 M存在通常可以理解为通用计算环境的存在，当将其应用于人类观察者时，可以将其解释为大脑的计算神经网络环境。 尽管该理论的作者并未以明确的形式得出这样的相似之处，但通常都尽量不要滥用著作中的广泛概括，这对于类似主题的作品是很典型的。

3.也许本文中描述的方法会引起从事AI问题的专家的兴趣，因此，这些枢纽包括人工智能和算法枢纽。 在Habré上有很多关于算法复杂性和算法概率的出版物，其中有助手用户的出版物致力于在AI领域中使用这些概念，请参见1、2、3 。 尽管如此，鉴于在人工智能开发中使用人工神经网络的最新进展，也许所有这些都无关紧要。

4.在出现以前没有部件的新整体质量的意义上出现。

5.与这项工作最接近的精神是A. Kaminsky关于主观物理学的出版物。 总的来说，该主题包括与观察者的角色有关的工作和讨论，尤其是与观察者在物理学中的意识有关的讨论，从讨论CM创建时测量CM的问题开始，到今天以Roger叔叔的预言结束:)。 翻译作者认为，观察者的问题本质上是跨学科的，仅在物理学的框架内无法完全解决。

6.这篇文章似乎有些泛滥，因为它有时发生在科普文章:)上，所以对于那些感兴趣的人，我添加了作品摘要的翻译：