编者按：
人类总是问题多多：关于宇宙，关于地球，关于时间和空间，也关于我们自己。
我敢保证，以下问题里你至少曾经想过一个：
问题总是问不完，但感谢各位科学家的努力，我们人类其实已经知道很多了！这本书延续了上一本书的风格，包括但不限于各种热门宇宙问题，你可以在其中找到各种可能的、脑洞打开的答案。你也能在这些问题和答案中发现一些看似不可能的可能性和看似不合理的合理性，而它们都只是宇宙的基本规律而已。现在，我们从一个思考问题开始——我们生活在计算机模拟中吗？
点击图片，一键购买
我们生活在计算机模拟中吗？
这是真的吗？说真的吗？
这是人们在经历一些美好（或不那么美好）的事情时，甚至有时在读到最近的新闻时经常问自己的一个问题。我们生活的世界看起来可能太离谱或令人难以置信，以至于我们很难相信它真的存在。
几千年来一直存在的一个观点是，我们生活的宇宙，我们用所有感官体验的宇宙，实际可能并不是真实的。古代宗教经常说我们的世界只是一种幻觉，苏格拉底甚至怀疑我们是否能分辨出其中的区别。更近一点，基努·里维斯在《黑客帝国》中用一个词总结了这一切：“哇。”我们从小到大都认为自己看到和感觉到的就是真实存在的，宇宙中充满了各种物质，它们四处移动、相互碰撞，形成我们用感官感知的景象和声音。这当然感觉真实。但是感觉真实和真实并不一定是一回事。例如，梦境发生时会让人感觉真实，但这并不意味着你真的被一块建筑物大小的饼干沿着街道追赶。令人惊讶的是，我们的宇宙是否真实这个问题是现代物理学已经开始怀疑的问题。难道我们的世界不是真的在发生吗？有没有可能，我们所经历的仅仅是在一台功能强大的巨型计算机上精心制作的宇宙模拟？最重要的是，我们怎么知道呢？
世界不是真实的，我们实际上生活在模拟环境中，这个想法可能会听起来很疯狂。我们混乱的、极具细节的世界怎么可能是由计算机产生的呢？即使是苍蝇在客厅嗡嗡乱飞这样简单的事情，也蕴含着丰富的细节：从它那狂暴地拍打着数十亿个空气分子的小翅膀，到每一个小眼面[1]都映出你面孔的闪亮眼睛。计算机能模拟这一切吗？事实上，是的。计算机图形已经逼真得令人难以置信。比较一下朴素的《玩具总动员》和它的最新续集（《玩具总动员4》？），你就会开始理解这些年间计算机技术的巨大飞跃。与早期版本的块状多边形相比，虚拟现实和视频游戏也变得非常复杂。最新的体育类游戏非常有说服力：如果不仔细观察，很难判断是模拟的比赛还是现场实况的真实镜头。庆祝、受挫和发脾气都在那里发生！考虑到计算机技术进步的速度，不难想象，有一天你可能很难甚至无法区分虚拟现实和现实之间的区别。
众所周知，有些人甚至认为我们很可能生活在一个模拟环境中。当我们看到技术进步时，会开始想象一个未来：每个人都会在他们的家用电脑上运行模拟的宇宙。有些人甚至认为，在这些模拟中，可能会有模拟的人在其中运行更多的模拟。（模拟中的模拟！）如果你继续下去，很快就会有比真实宇宙多得多的模拟运行，这让你想知道“我们生活在一个真实的宇宙中，而不是生活在无数个模拟的宇宙中”的可能性有多大。从统计学上讲，你必须把你的钱押在“我们生活在一个电子游戏中”这个想法上。从哲学上讲，还有另一个理由促使我们怀疑自己可能生活在模拟中：我们的宇宙似乎像模拟一样运行。你看，我们的宇宙与我们用来构建虚拟游戏和虚拟世界的计算机程序有很多共同之处：它似乎遵循规则。
物理学的全部工作就是揭示宇宙的规律，而宇宙似乎确实遵循规律。从量子力学到广义相对论，我们似乎离发现宇宙的源码越来越近了。但一个经常被忽视的问题是：为什么宇宙总是遵循规则？为什么它始终如一，如此规律呢？物理定律似乎在任何地方、任何时间都以完全相同的方式起作用。它让你想起了一种……计算机程序。就像一款软件一样，我们生活的宇宙似乎在嗡嗡作响，盲目地应用一套由编程大师设定的指令。我们的宇宙与你所期望的模拟宇宙的运行方式有大量惊人的相似之处，对证明事实可能就是如此来说，这是一个相当有力的论据。
很明显，程序员最近正取得令人惊叹的成就，但这并不意味着现在构建一个虚拟宇宙很容易。从简单描述单一地点的一只苍蝇到描述一切，是一个巨大的飞跃。这感觉是一项不可能完成的任务，因为“一切”指很多事情。苍蝇和草的叶片中有很多细节，而且有一大堆苍蝇和无数草的叶片。这只是发生在这个星球上的事！为了弄清楚这需要做些什么，让我们来描绘一幅模拟宇宙可能如何运作的图景。在我们看来，有三种基本方式可以实现。在一个场景中，一台计算机正在运行模拟程序，并将信息反馈给真正的人脑。大脑通过感官的感知来构建它对世界的概念，但这些信号不是由真实身体中的任何感官产生的，而是由计算机模拟产生的。计算机内部是一个与大脑交互的整个假宇宙的模型，当大脑发出像“向前走”这样的信息时，计算机就会模拟向前移动的动作，并计算出周围世界将如何改变，以及给大脑输入什么新的信息。
在一个稍显怪异的场景中，一台计算机可能正在运行外星人大脑的模拟程序，然后假装大脑实际上是人类的。模拟中的外星人可能会认为它们的大脑是一团果冻，里面装满了数十亿个相互发射信号的神经元，但这个大脑实际上可能是任何东西。它们实际的大脑可以大得多，也可以小得多，或者工作原理完全不同，比如可能是一个巨大的液压泵网络或者微型量子计算机，或者更疯狂的东西。
请准备好接受最深层次的变化。如果我们根本没有真正的大脑呢？如果模拟中的所有大脑也都是模拟的呢？在这种情况下，所有活着的和有意识的头脑都是更大计划的一部分。在过去的几十年里，人工智能取得了巨大的进步，我们现在有能力制造出能够模仿大脑的学习、记忆和解决问题功能的计算机系统。这些人工大脑发展得越来越复杂，它们完成了人类自信地认为人工智能永远做不到的事情：击败人类国际象棋世界冠军、驾驶汽车、识别人脸、保持现实的对话。创造一个有虚拟的智能生物跑来跑去的虚拟世界并不难想象。
当然，无论你创造什么样的模拟宇宙，你仍然需要一台巨大的计算机来让它工作。要模拟一个宇宙，必须从初始设置开始：所有对象在哪里，以及它们移动的速度有多快。然后我们应用宇宙定律：这些物体在最初时刻会发生什么？它们是相互反弹、互相穿过，还是加速、减速或左转？每个对象的状态都会根据规则更新，时间会向前移动一步。然后重复这个过程，看看会发生什么。如果有很多对象，这可能会占用大量的计算能力。例如，每个对象都需要计算机的一些内存来跟踪它在哪里以及在做什么。现在想象一下整个宇宙需要多少内存，处理所有这些数据需要多少处理能力。你必须以同样令人难以置信的细节水平模拟宇宙中的每一个粒子和行星。这不是不可能的吗？也许真的可能。为了令人信服，模拟宇宙只需要让那些经历模拟的生物觉得真实就行了。下面的一些方法，可以使需要的计算能力比你想象中更少。你可以采取的第一条捷径，是让你的模拟宇宙成为真实宇宙的简单版本。例如，你可以使用比真实宇宙更少的维度构建它，或者使用更简单的规则，或者更多的像素化。一个更简单的模拟宇宙，并不意味着它对生活在其中的模拟生物来说不真实。也许与真实的宇宙相比，我们的宇宙可能非常简单，但我们不知道有什么不同，所以我们对这个宇宙提供的现实主义感到满意。我们可以像《超级马里奥》游戏中那些有感情的角色一样，认为这个宇宙就是和自己感受到的一样复杂。
捷径#2
你还可以通过不进行实时模拟来节省算力。没有规则规定，模拟必须按照它之外的实际速率运行。例如，你可以使模拟运行得更慢，这样模拟的一年在真实宇宙中要花一千年时间，然后你的计算机就会有足够时间来呈现你所需要的细节，让里面的生物相信模拟宇宙是真实的。他们不会知道有什么区别，因为这是他们唯一知道的时间速率。你甚至可以暂停模拟，先不管它，等第二天再重新启动，而模拟中的任何东西都不会注意到。举个例子，当你暂停视频游戏去洗手间时，游戏中的角色会注意到吗？不，因为他们在游戏中。
让宇宙模拟成为可能的第三种方法是巧妙地编程。你真的需要模拟宇宙中所有的单个粒子才能骗过它的居民，让他们认为模拟是真实的吗？我们编写模拟程序时使用的一个常见技巧，是只在需要时才放大。例如，当工程师模拟交通模式时，他们使用汽车作为构建块，而不是每辆车的粒子；当气象学家模拟飓风时，他们是从云或水滴开始的，而不是从质子开始。同样，你也可以为宇宙编写大块的模拟程序，类似一个粗略的版本，只在需要的时候才进入粒子级别的细节层次。只有当模拟中的人建造了足够强大的望远镜观察遥远的行星时，你才需要模拟遥远的行星，也只有当令人讨厌的模拟粒子物理学家建造对撞机来研究单个粒子时，你才需要模拟单个粒子。
所有这些都意味着，我们（或者至少是你）[2]完全有可能生活在模拟中。技术趋势表明这是一种可能性，哲学告诉我们模拟宇宙和真实宇宙对我们来说一样有效。这是否意味着我们被困在这个未知的边缘？有没有办法区分真宇宙和假宇宙呢？这取决于计算机编程的好坏。如果它运行得很完美，那么从定义上讲，可能无法将它与现实区分开来。这个模拟宇宙之外的真实宇宙可能更复杂，而且那里有可能建造一台足够强大的计算机来模拟我们经历的每一个细节。在这种情况下，我们可能永远也分不清其中的区别。但是，如果现实世界中的计算机编程与我们宇宙中的编程有什么相似之处，那么在某些地方总会有一个bug。这是我们弄清楚我们的宇宙是不是一个模拟宇宙的最好机会：找到一个小故障。
故障会是什么样子？这取决于模拟是如何编程的，因此使预测这个故障变得非常困难。但我们可以猜猜！可能是因为模拟程序的计算能力有限。例如，它可能很难模拟遥远太空中发生的事情。当构建大型复杂对象的模拟时，我们倾向于通过将它们分割成较小的部分来简化它们。单独模拟每个部分，然后将结果缝合在一起更可行。因此，我们宇宙的一个虚假版本可能会将每个星系都模拟成独立的物体，这样一个星系内发生的事情就与另一个星系内发生的事情无关。这就像走了捷径并希望事情没有什么不同，因为两个星系中的生物不太可能相互作用。但以上假设仅在仙女座上发生的事情只留在仙女座上时才奏效。如果仙女座星系中有什么东西可以真正影响我们银河系发生的事情，我们可以利用它来寻找小故障。例如，如果仙女座中心的超大质量黑洞正在向我们发射我们在大气层中可以探测到的粒子，会怎么样呢？这将直接连接两个星系，而模拟可能不会正确理解这一点。例如，粒子到达这里的轨迹可能存在不规则性，或者它们的能量可能不一致。这类事情可能会告诉我们，这个宇宙有些不对劲。
另一种可能性，是宇宙模拟的分辨率可能有限制。就像老式x86电脑只能在黑绿相间的视频监视器上渲染块状、像素化的图像一样，有可能存在一个假宇宙可以模拟的最小分辨率。如果我们深入研究空间和物质，并发现宇宙的像素化程度无法用物理定律来解释，这可能是我们正处于模拟中的一个迹象。最后一种可能性是，我们所处的模拟可能构建不佳。在我们这个宇宙的编程中，这种情况无时无刻不在发生。无论程序员多么好心或谨慎，我们所做的模拟似乎总会在某一时刻出现故障。也许我们宇宙的程序员没有考虑到一些情况，或者存在他们没有预测到的漏洞。当我们越来越多地了解我们的宇宙时，同样的事情可能会发生。例如，关于现实的本质，我们有两种相互竞争的理论（量子力学和广义相对论）。这两种理论并不经常相互影响，因此它们似乎仍然各自发挥作用，但在某些情况下，它们完全相互矛盾。一种情况就是黑洞内部，一种理论预测了奇点；而另一种理论预测了一团不确定性。这可能是因为，无论是谁制作了我们的模拟宇宙，他都没有从头到尾考虑到规则，他在建造宇宙的时候要么草率，要么懒惰（或者仓促）。发现其中的不一致可能会告诉我们，这个现实有一些不太对劲的地方。
关于这一整个“模拟宇宙”的疯狂概念，最大的问题当然是“为什么？”为什么有人（或有东西）会这样做呢？不厌其烦地创造一个完整的虚假宇宙，并用相连的大脑或有知觉的人造生物填充它？他们是为了开采我们的能量，还是出于某种奇怪的目的奴役我们？我们的宇宙可能是某种实验。也许有人建造我们的宇宙是为了试图回答一个科学问题（比如“香蕉在多少个宇宙中进化”）或者可能是一个心理学问题（“在这些宇宙中，有多少人聪明到可以吃香蕉”）。或者我们是某种类型宇宙的实验，还有无数其他的宇宙模拟，其中的物理定律是不同的，甚至现实的性质也是不同的（超级马里奥世界可能在下一个宇宙中是完全真实的）。
或者，他们这样做也许只是为了好玩。如果我们只是他们宇宙中的一个鱼缸，或者是他们孩子的玩具呢？或者更糟，如果我们是他们超级复杂笔记本电脑的屏幕保护程序呢？谁知道聪明到能够建造一个像我们宇宙一样复杂的模拟程序的人或东西，会从中发现什么乐趣呢？总而言之，情况可能是我们都生活在一个模拟的宇宙中。这个模拟宇宙像一台巨大的机器一样运行，由我们必然遵守却还没有完全理解的规则所支配，我们也可能永远不会知道这个现实的真正本质。如果这听起来有点可怕，那么请考虑以下问题：这与我们在真实的宇宙中有什么不同吗？也许真正的错觉是，模拟宇宙和真实宇宙有区别。从实际的角度来看，这真的会影响你的体验或你的自我感觉吗？不管是模拟的还是非模拟的，也许我们都应该为存在感到快乐；无论我们是否找到了答案，都甘愿探索关于我们存在的所有规则。如果这一切正在发生（即使是在模拟中），你的这些行为不就让这个世界变得真实了吗？
（版权声明：本文摘编自《人类知道的太多了》，未读策划出版。经授权发布，略作修改。本书赛先生书店有售。）
可开发票，请在购书备注中留下开票信息（单位、税号和邮箱），确认收货后，由出版社开具。saixiansheng@zhishifenzi.com
