你有沒有想過，或許《黑客帝國(guó)》不是科幻，我們真的生活在一個(gè)矩陣之中？

【資料圖】

最近，來自樸茨茅斯大學(xué)的物理學(xué)家Melvin Vopson準(zhǔn)備做一個(gè)試驗(yàn)，來測(cè)試我們是不是生活在計(jì)算機(jī)程序之中。

不過，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)資金短缺，他發(fā)起了一項(xiàng)眾籌。

從目前的進(jìn)展來看，Vopson博士距離目標(biāo)就只差99%了。

但很多國(guó)外網(wǎng)友對(duì)此的反應(yīng)是：騙錢的吧？

不吹不黑，讓我們先來看看，物理學(xué)家們都說過什么。

別不信，我們的宇宙可能是計(jì)算機(jī)模擬出來的

長(zhǎng)期以來，這樣一個(gè)問題，一直在困擾著全世界的物理學(xué)家——

為什么我們的宇宙，這么適合生命的進(jìn)化？

許多物理學(xué)家認(rèn)為，宇宙能夠維持生命這一事實(shí)，微妙地取決于它的各種基本特征，特別是自然法則的形式、某些自然常數(shù)的值以及宇宙的各個(gè)方面處于早期階段的條件。

節(jié)選自《微調(diào)：斯坦福哲學(xué)百科全書》

這是一個(gè)幸運(yùn)的巧合，我們必須接受它作為原始設(shè)定。顯然，宇宙是由一些創(chuàng)造了適合生命的條件的神圣設(shè)計(jì)師創(chuàng)造的。而生命的微調(diào)表明，存在多個(gè)其他宇宙，與我們自己宇宙中的條件截然不同。

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)貝葉斯調(diào)節(jié)可以推斷，的確有一位「宇宙設(shè)計(jì)師」存在

為什么物理定律和常數(shù)采用允許恒星、行星和生命發(fā)展的非常具體的值？

節(jié)選自《上帝的旅行速度能超過光速嗎？》

而宇宙的膨脹力，比如暗能量，都比我們理論上以為的要弱得多。

這是為了讓物質(zhì)聚集在一起，而不是被撕裂。

某種強(qiáng)大的東西必須負(fù)責(zé)為宇宙的增長(zhǎng)增加額外的推動(dòng)力。然而，物理學(xué)已知的這種能量無法解釋排斥力，導(dǎo)致物理學(xué)家將這種神秘力量稱為「暗」能量

為什么這些設(shè)定都這樣自然，自然到仿佛理所當(dāng)然?

一個(gè)可能的答案是，我們生活在多重宇宙中。其中一個(gè)宇宙變成了我們的宇宙，所以沒什么可驚奇的。

還有一個(gè)讓人脊背發(fā)涼的答案是——

我們的宇宙其實(shí)是一個(gè)計(jì)算機(jī)中的模擬，其他生命（也許是更高等的外星文明）在微調(diào)種種條件。

許多信息物理學(xué)家支持后一種理論。

如果這種理論為真，那就表明，時(shí)空和物質(zhì)不是宇宙中的實(shí)體。

恰恰相反，在這種情況下，種種物理現(xiàn)實(shí)實(shí)際上就是由信息比特組成的。

而我們對(duì)于時(shí)空的體驗(yàn)，都是從這些信息中產(chǎn)生的。

在這篇發(fā)表于2010年的信息物理學(xué)論文中，科學(xué)家表明：物理學(xué)的兩個(gè)主要領(lǐng)域，統(tǒng)計(jì)力學(xué)和量子力學(xué)，都建立在概率和熵的基礎(chǔ)上。

這些都是推理理論，也就是說，物理定律并不反映宇宙中的秩序，相反，它們是從我們對(duì)宇宙的描述所強(qiáng)加的秩序中推導(dǎo)出來的。

(A) 一個(gè)事件x在一條鏈上的投影是鏈上包括x的最小事件；(B) 在這個(gè)位置集中，元素x和y可以被鏈P所量化，元素z則不能被量化；(C) 元素的多個(gè)鏈可以用來量化元素的數(shù)量

另外，溫度是從原子的集體運(yùn)動(dòng)中「出現(xiàn)」的。

所以，從根本上說，沒有一個(gè)原子具有溫度。

種種現(xiàn)象說明，「我們的整個(gè)宇宙是由計(jì)算機(jī)模擬出來的」，這是一件非?？赡艿氖隆?/p>

這種說法并不新鮮。

早在1989年，傳奇的物理學(xué)家John Archibald Wheeler就提出這一理論：從根本上講，宇宙是「數(shù)學(xué)」的，可以說，宇宙是從信息中產(chǎn)生的 。

Wheeler被稱為現(xiàn)代廣義相對(duì)論之父，「物理學(xué)界接近自然界的奇跡」

他創(chuàng)造了這句著名的格言—— 「it from bit」。

觀察宇宙的行為會(huì)創(chuàng)造它嗎？

在2003年，一位牛津大學(xué)的哲學(xué)家Nick Bostrom也提出了自己的模擬假說理論，認(rèn)為我們很有可能生活在模擬之中。

在論文摘要中，他這樣寫道：本文認(rèn)為至少以下命題之一是正確的——

（1）人類很可能在到達(dá)「后人類」階段之前滅絕；(2) 任何后人類文明都極不可能對(duì)其進(jìn)化歷史（或其變體）進(jìn)行大量模擬；(3) 我們幾乎肯定生活在計(jì)算機(jī)模擬中。

因?yàn)槿绻粋€(gè)文明足夠先進(jìn)，就應(yīng)該達(dá)到這樣一種程度：他們的技術(shù)如此復(fù)雜，以至于模擬與現(xiàn)實(shí)根 本無法區(qū)分，而參與者也不會(huì)意識(shí)到，其實(shí)自己身處模擬之中。

2002年，MIT的物理學(xué)家Seth Lloyd再次提出: 整個(gè)宇宙可能是一臺(tái)巨大的量子計(jì)算機(jī)，從而將模擬假說提升到一個(gè)新的水平。

證據(jù)是什么？

Vopson博士表示，有相當(dāng)多的證據(jù)表明，我們的物理現(xiàn)實(shí)可能是模擬的虛擬現(xiàn)實(shí)，而不是獨(dú)立于觀察者而存在的客觀世界。而任何一個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)世界，都將以信息處理為基礎(chǔ)。

這意味著這個(gè)世界中的一切，最終都會(huì)被數(shù)字化或像素化到的最小尺寸——比特，然后就無法進(jìn)一步細(xì)分了。

在量子力學(xué)中，物理學(xué)家普朗克就曾提出了一套單位來簡(jiǎn)化物理定律的表達(dá)。

僅使用自然界中的五個(gè)常數(shù)，你、我，甚至來自半人馬座α星的外星人，都可以到達(dá)這些相同的普朗克單位。

它們就是大名鼎鼎的「普朗克單位」：長(zhǎng)度、質(zhì)量、溫度、時(shí)間和電荷。它們可以被看作整個(gè)世界的分辨率。

同樣的道理，構(gòu)成宇宙中所有可見物質(zhì)的基本粒子，就是物質(zhì)的最小單位。

簡(jiǎn)而言之，我們的世界是像素化的。

支配宇宙中一切事物的物理定律，也跟計(jì)算機(jī)代碼行一樣，模擬在執(zhí)行程序時(shí)將遵循這些代碼行。其中，數(shù)學(xué)方程式、數(shù)字和幾何圖案無處不在。

如此看來，我們的世界似乎也完全是由數(shù)學(xué)構(gòu)成的。

在物理學(xué)中，也有一個(gè)證據(jù)能夠支持模擬假設(shè)理論，就是宇宙中的最大速度限制——光速。在虛擬現(xiàn)實(shí)中，這個(gè)限制對(duì)應(yīng)的就是處理器的速度限制，或處理能力的限制。

我們知道，一個(gè)超負(fù)荷的處理器會(huì)減慢計(jì)算機(jī)的處理速度。同樣，愛因斯坦的廣義相對(duì)論 表明，時(shí)間在黑洞 附近也會(huì)變慢。

是的，或許量子力學(xué)中，就存在著最有力的證據(jù)，能夠支持模擬假說。

我們周圍的世界，似乎并不是「真實(shí)」的：處于確定狀態(tài)（例如特定位置）的粒子似乎并不存在 ，除非去實(shí)際觀察或測(cè)量它們。相反，它們同時(shí)處于不同狀態(tài)的混合之中。

眾所周知的「薛定諤的貓」

同樣的，虛擬現(xiàn)實(shí)也需要觀察者或程序員來讓事情發(fā)生。

此外，在「量子糾纏」的影響下，兩個(gè)粒子會(huì)詭異地連接在一起。如果你操縱一個(gè)，另一個(gè)也會(huì)自動(dòng)受到操縱無論它們相隔多遠(yuǎn)。效果似乎比光速更快，但這理應(yīng)是不可能的。

然而，通過以下事實(shí)便可以解釋了：在虛擬現(xiàn)實(shí)的代碼中，所有「位置」（點(diǎn)）與中央處理器的距離應(yīng)該大致相等。

因此，雖然我們可能認(rèn)為兩個(gè)粒子相距數(shù)百萬光年，但如果它們是在模擬中產(chǎn)生的，就不是如此。

巧了不是，今年獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的三位物理學(xué)獎(jiǎng)，恰恰證明了這種跨越空間的、瞬間影響雙方的量子糾纏的確存在。

愛因斯坦一直反對(duì)這種糾纏，稱之為「鬼魅的超距作用」。

而這三位物理學(xué)家，讓愛因斯坦打臉了。

眾籌實(shí)驗(yàn)：還剩一個(gè)多月，還差158萬

如果整個(gè)宇宙都是模擬的，那么是否我們可以通過實(shí)驗(yàn)來證明這一假設(shè)？

為此，Melvin M. Vopson博士，樸茨茅斯大學(xué)物理學(xué)高級(jí)講師，信息物理研究所的聯(lián)合創(chuàng)始人和首席科學(xué)官，準(zhǔn)備做一個(gè)實(shí)驗(yàn)。

機(jī)構(gòu)首頁(yè)：https://www.informationphysicsinstitute.org/

我們可以合理地假設(shè)，一個(gè)模擬的宇宙會(huì)在我們周圍的任何地方包含大量的信息比特。而這些信息比特代表代碼本身。

用于計(jì)算整個(gè)宇宙信息量的黑洞熵公式

根據(jù)Vopson博士提出的質(zhì)量-能量-信息（M/E/I）等價(jià)原理，質(zhì)量可以表示為能量或信息，反之亦然。由此可以得出，信息比特也必須具有一定的質(zhì)量。

論文地址：https://doi.org/10.1063/1.5123794

在2021年發(fā)表的論文中，Vopson博士計(jì)算了宇宙中所有基本粒子所包含的信息量。

論文地址：https://doi.org/10.1063/5.0064475

隨后，Vopson博士在2022年發(fā)表的論文中進(jìn)一步提出，通過實(shí)驗(yàn)的形式來對(duì)這些預(yù)測(cè)進(jìn)行驗(yàn)證。

該實(shí)驗(yàn)包括通過讓基本粒子和它們的反粒子（所有粒子都有自己的「相反」的版本，它們是相同的，但有相反的電荷）在能量閃光中湮滅，從而消除基本粒子內(nèi)部包含的信息——發(fā)射出「光子」，或光粒子。

論文地址：https://doi.org/10.1063/5.0087175

最后，這項(xiàng)研究還可以解決現(xiàn)代物理學(xué)的另一個(gè)巨大好奇心：被稱為「暗物質(zhì)」的神秘物質(zhì)的性質(zhì)。

人們普遍認(rèn)為，宇宙中的物質(zhì)分布約為5%的普通重子物質(zhì)，27%的暗物質(zhì)，而且，68%的宇宙是由更令人困惑的東西組成的，稱為「暗能量」。

暗物質(zhì)最早是在20世紀(jì)20年代被提出來解釋觀察到的恒星速度異常，后來在20世紀(jì)30年代，又需要一些看不見的物質(zhì)來解釋星系團(tuán)的動(dòng)力學(xué)和穩(wěn)定性。

然而，暗物質(zhì)存在的最有力的科學(xué)論據(jù)是在1970年代從研究星系旋轉(zhuǎn)曲線中得到的。

不幸的是，到目前為止，所有分離或探測(cè)暗物質(zhì)的努力都失敗了。

根據(jù)M/E/I等價(jià)原理，當(dāng)信息在平衡狀態(tài)下存儲(chǔ)時(shí)，信息比特必須具有一個(gè)小的質(zhì)量。

因此，信息比特具有標(biāo)量玻色子粒子的特征，沒有電荷，沒有自旋，除了質(zhì)量/能量之外沒有任何其他屬性。

這樣的信息粒子將只通過引力相互作用顯示其存在，但它不可能被探測(cè)到，因?yàn)樗粫?huì)與電磁輻射相互作用。

這些實(shí)際上是難以捉摸的「暗物質(zhì)」的特征，它的存在只通過引力相互作用來推斷，但從未被觀察或探測(cè)到。

這促使Vopson博士提出了一個(gè)激進(jìn)的想法，即信息可能是宇宙中缺失的暗物質(zhì)，還推測(cè)「信息」是繼固體、液體、氣體和等離子體之后的第五種物質(zhì)狀態(tài)，并可能是宇宙中的主要物質(zhì)形式。

實(shí)驗(yàn)需要什么？

為了進(jìn)行擬議實(shí)驗(yàn)，Vopson博士需要搭建一個(gè)正電子湮滅系統(tǒng)。

其中包括可以同時(shí)探測(cè)伽馬和紅外光子的定制組件，此外樣品和正電子發(fā)射器也必須使用薄膜生長(zhǎng)技術(shù)專門制作。

目前，大部分所需的儀器和工具可以在樸茨茅斯大學(xué)獲得。

而且Vopson博士還與另一個(gè)已經(jīng)在進(jìn)行正電子湮滅實(shí)驗(yàn)的學(xué)術(shù)小組討論了合作的問題，因?yàn)檫@將最大限度地減少大部分設(shè)備的購(gòu)買費(fèi)用。

所需資金將用于支持樣品-檢測(cè)器定制系統(tǒng)，購(gòu)買紅外檢測(cè)器、樣品室、鎖定放大器、系統(tǒng)組裝和使用LabView的軟件開發(fā)，以及為一名研究人員和技術(shù)員提供1年的全職研究經(jīng)費(fèi)。

Vopson博士估計(jì)，建造和執(zhí)行實(shí)驗(yàn)所需的資金為18.5萬英鎊，并希望在這次活動(dòng)中能籌集到8.5萬英鎊，之后通過向英國(guó)研究資助機(jī)構(gòu)申請(qǐng)資金來補(bǔ)充剩余的差額。

回報(bào)有什么？

除了有機(jī)會(huì)為這個(gè)獨(dú)特的科學(xué)實(shí)驗(yàn)做出貢獻(xiàn)外，Vopson博士為支持者提供一系列獨(dú)特的福利：

無論金額多少，每個(gè)人都將可以在這個(gè)研究項(xiàng)目的論文上署名，并收到出版物的PDF文件。

每位支持者都將被邀請(qǐng)免費(fèi)參加未來關(guān)于這項(xiàng)研究的公開講座（在線）。

捐款數(shù)額巨大的，則會(huì)被邀請(qǐng)加入信息物理研究所的管理委員會(huì)。

此外還有：

與Vopson博士在一家頂級(jí)餐廳會(huì)面并享用晚餐。

為任何規(guī)模的團(tuán)體或組織提供關(guān)于這項(xiàng)研究的私人講座。

以50英鎊的價(jià)格獲得一篇裝裱好并帶有簽名的文章。

「你的意思是，我們都是NPC？」

看到這個(gè)消息，外網(wǎng)的一眾網(wǎng)友迅速炸翻了天：「笑死，合著我們都是NPC?。　?/p>

不少網(wǎng)友表示「純屬胡扯」：

「哇，這個(gè)帖子充滿了偽科學(xué)和瘋狂的一廂情愿?！?/p>

「這篇文章開始是在解釋一些與計(jì)算機(jī)架構(gòu)概念相似的科學(xué)。但最后，作者卻把你帶到了一個(gè)『眾籌網(wǎng)站』。這顯然是一個(gè)騙局和假新聞?！?/p>

甚至有人直言作者只有「高中物理水平」：

「這個(gè)人實(shí)在有點(diǎn)狂妄，因?yàn)樗慕Y(jié)果都是基于高中水平的『物理』和數(shù)學(xué)?！?/p>

「盡管實(shí)驗(yàn)涉及到一對(duì)正負(fù)電子的湮滅，但QED甚至沒有被提及。這是一個(gè)在標(biāo)準(zhǔn)粒子模型中非常清楚的過程?！?/p>

「這是三流的物理學(xué)，不要愛上這個(gè)家伙和他的『眾籌』實(shí)驗(yàn)！」

對(duì)此，也有人很認(rèn)真地分析到，「2003 年，英國(guó)牛津大學(xué)的哲學(xué)家Nick Bostrom提出了他的模擬假說，這表明我們實(shí)際上很可能生活在模擬中。你認(rèn)為Bostrom在這之前看過電影《黑客帝國(guó)》嗎？」。

《黑客帝國(guó)》是一部誕生于1999年的科幻史詩(shī)級(jí)巨著。影片講述一名年輕的網(wǎng)絡(luò)黑客尼奧發(fā)現(xiàn)，看似正常的現(xiàn)實(shí)世界實(shí)際上是由一個(gè)名為「矩陣」的計(jì)算機(jī)人工智能系統(tǒng)控制的。

這位網(wǎng)友的意思顯然是，Bostrom是受到了這部電影的啟發(fā)，才打開了如此「荒謬」的腦洞。

最后也有不少網(wǎng)友對(duì)此深信不疑，并表示：

「如果我真的生活在一個(gè)計(jì)算機(jī)程序中，那么我真的很需要一些『作弊代碼』。」

作者簡(jiǎn)介

Melvin M. Vopson是樸茨茅斯大學(xué)的一名博士生導(dǎo)師。

他曾在布加勒斯特大學(xué)大學(xué)獲得物理學(xué)學(xué)士和碩士學(xué)位，博士則畢業(yè)于中央蘭開夏大學(xué)。

根據(jù)作者的Google Scholar顯示，Vopson的主要研究興趣集中在「鐵素體和多鐵素體」、「薄膜」、「信息論」、「多熱量和熱量冷卻」和「儀器開發(fā)」，論文共獲得2345次引用。

一篇發(fā)表于2015年的論文《多鐵性材料的基本原理及其可能的應(yīng)用》，發(fā)表于《固態(tài)和材料科學(xué)評(píng)論》，共獲得444次引用。這也成為了Vopson科研生涯的扛鼎之作。

梅爾文開發(fā)了固體表征的新光學(xué)技術(shù)、多鐵性材料的新計(jì)量學(xué)、鐵電體極化反轉(zhuǎn)的非平衡理論、數(shù)字存儲(chǔ)器的新技術(shù)，包括發(fā)現(xiàn)四態(tài)反鐵電記憶效應(yīng)、多鐵材料中的多熱效應(yīng)、質(zhì)量-能量-信息等效原理以及物質(zhì)第五態(tài)。

另外，Vopson的論文2017年至今共獲得1474次引用，并且逐年攀升。可見他的研究成果，在業(yè)內(nèi)還是有一定影響力的，并不是只有高中物理水平的「民間科學(xué)家」。

關(guān)鍵詞： 物理學(xué)家 虛擬現(xiàn)實(shí) 樸茨茅斯