我們生活在“虛擬世界”嗎？馬斯克的預(yù)言有了科學(xué)解答

“我們生活在真實(shí)世界的概率，可能不到十億分之一。”2016年，馬斯克在美國(guó)加州舉行的年度code大會(huì)上語(yǔ)出驚人。

這種猜想并非空穴來(lái)風(fēng)。霍金、比爾·蓋茨等人類(lèi)的頂尖頭腦，都曾認(rèn)真探討過(guò)“模擬假說(shuō)”，即我們周?chē)囊磺校赡苤皇浅?jí)計(jì)算機(jī)中運(yùn)行的一串代碼。

從17世紀(jì)笛卡爾的“惡魔幻覺(jué)”，到科幻電影《黑客帝國(guó)》《楚門(mén)的世界》中的深刻隱喻，再到如今VR/AR技術(shù)模糊虛實(shí)邊界，“何為真實(shí)”已成為值得現(xiàn)代人深思的謎題。

當(dāng)哲學(xué)思辨與科幻想象交織，我們能否用科學(xué)的尺規(guī)來(lái)丈量“真實(shí)”的邊界？

如今，一位站在科學(xué)前沿的“模擬者”——“全球前2%頂尖科學(xué)家”、愛(ài)丁堡大學(xué)物理學(xué)教授羅米爾·戴夫，將這一終極之問(wèn)從思辨的云端拉到了可檢驗(yàn)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)。

在其新作《模擬宇宙：我們生活在虛擬世界嗎？》中，他介紹了當(dāng)代宇宙學(xué)家的宏大實(shí)踐：在超級(jí)計(jì)算機(jī)里從零開(kāi)始“編寫(xiě)”宇宙。

這部作品獲得了 BBC《仰望夜空》、《華爾街日?qǐng)?bào)》、美國(guó)圖書(shū)館協(xié)會(huì)聯(lián)合力薦，它不僅是一份 “宇宙學(xué)前沿漫游指南”，更是一把解鎖“真實(shí)與虛擬”的鑰匙，讓我們重新思考存在的本質(zhì)。

親臨“創(chuàng)世現(xiàn)場(chǎng)”：在超級(jí)計(jì)算機(jī)中建造宇宙

如果給你一臺(tái)擁有無(wú)限算力的計(jì)算機(jī)，你是否敢于扮演一次“造物主”，親手從虛無(wú)中創(chuàng)造一個(gè)以假亂真的數(shù)字宇宙？

《模擬宇宙》一書(shū)所承載的，正是這段堪稱(chēng)人類(lèi)巔峰壯舉的“代碼創(chuàng)世記”。它講述的不是神話，而是正在發(fā)生的科學(xué)。

在敲下第一行創(chuàng)世代碼之前，我們先要讀懂自然的“源代碼”——那些支配萬(wàn)物運(yùn)行的終極物理法則：統(tǒng)治宏觀世界的萬(wàn)有引力定律、定義時(shí)空本質(zhì)的廣義相對(duì)論、描述宇宙膨脹的哈勃定律…… 然后將它們逐一編譯為計(jì)算機(jī)能理解的語(yǔ)言。

接著，是準(zhǔn)備創(chuàng)世的“原材料”。我們將數(shù)以萬(wàn)億計(jì)的“數(shù)字粒子”注入虛擬空間，令其扮演暗物質(zhì)、恒星、氫、氦等宇宙的基本角色。然后將宇宙大爆炸后刻印在背景輻射中的微小密度漲落，設(shè)定為一切故事的起點(diǎn)。

真正的挑戰(zhàn)此時(shí)才剛剛開(kāi)始：如何用算力有限的硅基芯片，去承載一個(gè)近乎無(wú)限的世界？?jī)H模擬恒星引力所需的算力，就超出當(dāng)今世界算力總和的1萬(wàn)倍。

為此，科學(xué)家們做出了一系列技術(shù)突破：用“樹(shù)算法”“粒子-網(wǎng)格法”來(lái)加速計(jì)算，設(shè)置“引力軟化”來(lái)避免粒子因過(guò)度靠近而引發(fā)系統(tǒng)崩潰……

當(dāng)一切準(zhǔn)備完畢，按下“啟動(dòng)鍵”，138億年的宇宙演化史詩(shī)就此展開(kāi)。

在劉慈欣的小說(shuō)《鏡子》中，在軟件中輸入幾個(gè)最基本的參數(shù)，就能模擬出宇宙誕生后發(fā)生的所有事情，包括行星的形成、生命的誕生、文明的興衰……

《模擬宇宙》告訴我們：科幻正在照進(jìn)現(xiàn)實(shí)。雖然我們還不能模擬出生命與文明的精妙圖景，但在恒星與星系的尺度上，人類(lèi)已經(jīng)邁出驚人的一步。

請(qǐng)看下圖，你能分辨出這兩個(gè)星系孰真孰假嗎？（答案見(jiàn)文末）

真實(shí)與虛幻：從哲學(xué)謎思到科學(xué)追問(wèn)

如果我們所在的宇宙是一個(gè)模擬程序，那位“至高模擬者”會(huì)是誰(shuí)？

在《模擬宇宙》作者羅米爾·戴夫看來(lái)，更令人目眩的或許是：像他這樣的數(shù)值宇宙學(xué)家，本身就可能成為“無(wú)限嵌套”的模擬者鏈條中的一環(huán)。

今天我們模擬自己的宇宙，未來(lái)計(jì)算機(jī)中的“數(shù)字后裔”或許也將模擬他們的宇宙。而創(chuàng)造我們的“至高模擬者”，也可能只是更上一層模擬的產(chǎn)物。這個(gè)無(wú)限遞歸的猜想，將科學(xué)卷入了哲學(xué)的漩渦。

當(dāng)科學(xué)家沉浸于構(gòu)建虛擬宇宙時(shí)，一些奇異的“巧合”也開(kāi)始浮現(xiàn)，仿佛我們身處的現(xiàn)實(shí)在不經(jīng)意間流露出了某種“程序設(shè)計(jì)”的痕跡：

預(yù)設(shè)的“精度限制”：在計(jì)算機(jī)模擬中，為避免算力崩潰，程序員會(huì)設(shè)置一個(gè)最小分辨率，小于它的細(xì)節(jié)會(huì)被平滑處理；有趣的是，我們的宇宙也存在一個(gè)不可突破的精度極限——普朗克長(zhǎng)度，量子不確定性在此主導(dǎo)一切。

有限的“渲染范圍”：如同精巧的游戲引擎只渲染玩家視野內(nèi)的場(chǎng)景以節(jié)省資源，我們宇宙可觀測(cè)的最遠(yuǎn)邊界是否意味著，系統(tǒng)只為我們“實(shí)時(shí)繪制”了這片有限而可知的時(shí)空，而視界之外仍處于“待加載”的原始狀態(tài)？

調(diào)校好的“參數(shù)”：宇宙中的自然常數(shù)（如萬(wàn)有引力常數(shù)、光速），其數(shù)值看似隨機(jī)，卻精妙到恰好允許恒星、原子、生命存在，這像不像一位深思熟慮的“開(kāi)發(fā)者”為創(chuàng)建宇宙而進(jìn)行了精心校準(zhǔn)？

有“起點(diǎn)”的敘事：所有的模擬都有一個(gè)明確的開(kāi)始時(shí)刻，而我們所在宇宙的一切——物質(zhì)、能量、空間乃至?xí)r間，都從一個(gè)被稱(chēng)為“大爆炸”的奇點(diǎn)噴涌而出。在那之前，“時(shí)間”本身沒(méi)有意義，這與一個(gè)程序在某個(gè)時(shí)刻被載入運(yùn)行何其相似。

這些令人不安的相似性，指向了一個(gè)顛覆性的猜想：或許宇宙的本質(zhì)并非我們熟知的物理方程，而是一套簡(jiǎn)潔的計(jì)算規(guī)則。物理學(xué)或許并不存在。

書(shū)中為我們描繪了這樣一個(gè)圖景：忘掉連續(xù)的時(shí)空，想象宇宙的底層是一張由無(wú)數(shù)節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的、動(dòng)態(tài)變化的“宇宙之網(wǎng)”（超圖）；驅(qū)動(dòng)一切的，不是深?yuàn)W的微分方程，而是一些簡(jiǎn)單的局部規(guī)則。這些規(guī)則完全像算法一樣運(yùn)行，將一個(gè)粒子的狀態(tài)從一個(gè)時(shí)刻推進(jìn)到下一個(gè)時(shí)刻。

從這種簡(jiǎn)單規(guī)則的反復(fù)迭代中，我們熟知的整個(gè)物理世界竟然“涌現(xiàn)”了出來(lái)：時(shí)空的彎曲、不可超越的光速、E=mc2……甚至量子力學(xué)中詭異的“不確定性”，也可能只是觀察者在這張因果網(wǎng)絡(luò)中選擇特定路徑后的自然結(jié)果。

如果此說(shuō)成立，那么物理學(xué)家數(shù)百年來(lái)追尋的“萬(wàn)物理論”，其終極形式或許并非一個(gè)方程，而是一段優(yōu)雅的算法。下一場(chǎng)偉大的物理學(xué)革命，或許將不再源于望遠(yuǎn)鏡和加速器，而是來(lái)自對(duì)宇宙底層算法的破譯。

無(wú)論最終答案如何，這場(chǎng)對(duì)“何為真實(shí)”的追問(wèn)，本身就是人類(lèi)能在這片無(wú)垠時(shí)空中留下的最真實(shí)痕跡。

而這本《模擬宇宙》，猶如一座建立在已知與未知交界處的燈塔，為所有探索者照亮那條通往現(xiàn)實(shí)本質(zhì)的航路。

答案：星系左假右真。