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模拟困境——人类的存在危机,认识整个宇宙的过去和未来理论可能

埃隆·马斯克经常有一些古怪的想法,他最古怪的想法之一是,我们很可能生活在一个模拟环境中。在采访和新闻发布会上,他给出了一个俏皮的逻辑来解释这个想法,每个人都被吸引住了!但他说得有道理吗?

这个令人费解的逻辑最早是由尼克·博斯特罗姆在2003年提出的,他将其命名为模拟假说。它是这样的:

计算机的发展以指数级增长,未来文明的计算能力水平将大大超过目前的算力。我们已经通过电脑模拟生活的很多方面,从电子游戏到艺术再到科学研究。这些未来的文明可能会模拟宇宙从起源到结束,以精确的细节了解宇宙和人类。模拟中有数十亿个模拟,所有这些都承载着人类历史。所以,你是最初的自己,而不是众多模拟的自己中的一个的可能性是十亿分之一。由此,我们可以得出结论,我们很可能是在模拟。

很有说服力的逻辑,不是吗?听起来似乎我们别无选择,只能接受我们身处虚拟现实世界。但事实并非如此,因为这是一个没有定义参数或统计数据的逻辑论证。马斯克正在做与量子治疗师和其他伪科学家一样的事情,创造一个听起来无懈可击、令人信服的想法,但没有在现实中进行测试。我都能听到牛顿在坟墓里打滚的声音了!



但只要有一点数学,一些可测试的概念和少量的批判性思维,我们就可以解开这个引发存在危机的逻辑,并回答这个问题:我们生活在模拟环境中吗?

首先,马斯克的说法有什么论据?

人们只有一种方法可以为模拟假设提供有力的论据,即通过发现程序员在开发我们的模拟时所采取的捷径。

第一种是基于渲染和光速。我们都玩过电脑游戏,游戏中会有迷雾。这很可能是为了让电脑只需要渲染靠近玩家角色的场景。如果须渲染整个场景,那将导致延迟和卡顿。模拟人类的领主可能会做一些类似于我们的事情,因此我们的宇宙有一个普遍的速度极限,即光速。



由于太阳系与最近的恒星之间的距离非常遥远(4.2光年),我们几乎不可能快速到达这些遥远的天体。因此,不必模拟930亿光年宽的宇宙,领主程序员只需要模拟我们的小星星系统,然后加上一个“背景”,看起来我们就在这个浩瀚的宇宙中。我们甚至可以探测到这条捷径。随着人类对宇宙探索的深入,我们开始模拟越来越多的宇宙,这意味着我们可以与电脑渲染速度相抗衡。所以想象一下,向比邻星发射一个探测器,却发现它是一个多角形的斑点,这将是非常有说服力的证据,说明我们生活在模拟中。




第二个论点来自量子物理学。

在量子物理学中,宇宙是没有定义的,除非你有一个观察者。当薛定谔的猫被锁在盒子里时,它没有观察者,正因为如此,它处于死与活的叠加状态,因为它的状态没有定义。这听起来像不像电子游戏中的迷雾?我们的宇宙只有在我们观察的时候才会被“渲染”——这是在模拟中使用更少计算能力的一个很有价值的捷径。

但对于模拟理论还有一个争论,它围绕着时间如何与量子引力相互作用。量子引力理论非常复杂,但一篇论文表明,如果从我们的宇宙之外观察时间,它可以解决我们的许多量子引力问题。这是因为观察者可以在量子尺度上“固定”时间,这将允许广义相对论和量子力学一起工作。如果这是真的,它将为创造“万物理论”铺平道路。



  • 有人在看宇宙的时钟吗?

但是仔细想想。我们宇宙的外部观察者,这听起来不就是程序员,或者运行任务管理器的计算机吗?

现在,你可能已经注意到这些论点实际上是无法验证的。这些都是推测,虽然是有趣的推测,但并没有带来任何可靠的科学结果。反对模拟假说的论据是否更有力?

在我们看反对它的论点之前,我们需要理解关于这个假设的一些基本的东西。这是三难抉择,而不是进退两难。它有三种可能的结果可供选择,第一,计算机不能模拟宇宙;第二,计算机可以模拟宇宙,但栖居其中的生物没有真正的意识;最后,模拟将会存在,其中的生物也会真正地生活。马斯克忽略了前两个选择,所以让我们来看看它们。

我们还不能说这些虚拟人类是有意识的、有生命的,还是只是一串1和0。科学还没有找到活着的感觉,所以反对模拟理论的论点是无效的(至少在科学上)。



  • 科学还不能理解活着的感觉

让我们假设计算机变得越来越强大,所以最终,我们可以做这些模拟,并且其中的生命真的存在。我们还能有这数十亿个模拟吗?

这里有两个重要的问题。

首先,你可能无法在模拟中获得模拟。就像俄罗斯娃娃只能这么小,模拟只能压缩到这里。承载原始模拟的计算机的计算能力是有限的,所以每一个后续模拟的计算能力会越来越少,直到你到达一个模拟无法进行的地步。所以不是十亿分之一的机会是本体,而是五分之一。



还有一个问题,我们没有一个统一的物理理论,那么我们在模拟什么呢?目前,物理学有一些重要的支柱,比如量子力学、标准模型和广义相对论,但它们之间的关系并不融洽。这意味着物理学家还不知道宇宙的根本真相是什么。此外,我们知道目前的理论还不足以解释一切,只要了解一下暗物质和暗能量就知道了。所以,设计这些模拟的程序员还没有“宇宙的基本代码”来复制,更糟的是,我们最好的“万物理论”,比如弦理论,如果是正确的,复杂到需要数千年才能解开。我们必须面对这样一个事实,我们可能永远都不知道宇宙的基本真相,如果是这样,那么这些模拟就不可能发生。



  • 还没有可以模拟一切的数学模型

那量子引力的外部观察者呢?如果这就是答案,那么最初宇宙的外部观察者是谁?遗憾的是,这种想法经不起推敲。

因此,很有可能的是,即使有足够强大的计算机和真正有生命的虚拟生物,我们仍然无法实现马斯克所说的十亿分之一的机会,甚至连一个虚构的模拟都无法实现。

这样的计算机真的存在吗?

科学家已经证明,你不能用电脑模拟整个宇宙。但我们不想模拟所有的现实,我们只想模拟人类。

未来文明要想使用过去的模拟,就必须比时间运行得更快。但是计算这台计算机需要的算力是非常复杂的。让我们来计算一下实时模拟近80亿人类大脑所需的算力,这可以给我们一种规模感。如果这很容易做到,那么这些模拟可能会发生。



人类大脑的运行速度大约是每秒10^20个操作数,大约是英特尔i7芯片的4.5万亿倍,而我们有近80亿人口。这意味着要实时模拟所有人,就需要大约36万亿个Intel i7。

你可能会说,摩尔定律意味着不久之后,我们的计算机就能达到模拟要求。但是,随着这些芯片中的开关越来越小,它们遇到了一个问题,量子物理阻止了他们无限发展。从开关的一边到另一边的间隙是如此之小,以至于电子可以通过“量子隧穿”的方式通过,使开关失去随机性。这破坏了芯片的逻辑,并限制了处理能力。

你将需要投入整个星球的能量,空间和资源去运行一个基本的模拟。这只是在实时模拟我们的思维,而不是建造世界或加速时间,这种模拟对运行它的文明没有任何用处。

我们想以比实时更快的速度运行这个模拟来观察和了解人类和宇宙是如何发展的。这意味着我们的运行速度要比现实世界快数千甚至数百万倍,这意味着我们需要一台比我们的“基本模拟”运算能力多数千甚至数百万倍的计算机。

所以,即使有一个未来的、强大的、行星大小的计算机,仍然可能无法承载一个有用的模拟。即使可以,其中的人类可能不会体验有意识的生活,模拟也不会在其中产生数十亿个模拟。



从所有这些中,你可以看到,这个谜题并不像马斯克说的那么清楚,他做出了一些惊人的假设,并在得出自己的结论时进行了跳跃。但随着量子计算等技术的出现,这些机器,无论多么不切实际,多么庞大,终有一天都有可能被建造出来,前提是我们人类能够生存足够长的时间来建造这些机器。但这是另一个话题了。

但如果你用批判的眼光观察细节,你必须假设大量几乎不可能的事情,才能得出我们生活在模拟中的结论。