我们生活在模拟中吗？这个实验可以告诉我们

托马斯·安德森（又名尼奥）正在走上一段楼梯，这时他看到一只黑猫摇晃着身体走过门口。然后那一刻似乎又在他眼前重演。他想，这只是一种似曾相识的感觉。但事实并非如此，他的同伴坚称：他生活在一个计算机程序中，而且他刚刚目睹了一个故障。

这是来自 黑客帝国这部于 1999 年上映的电影，但我们对我们可能生活在模拟现实中几个世纪的可能性感到着迷和不安。这个想法如此深刻，部分原因是它很难反驳：如果我们沉浸在一个虚假的世界中，我们怎么能知道呢？

一些物理学家认真对待这个概念。 “整个宇宙可能像一台巨型计算机一样运行，”梅尔文·沃普森说 英国朴茨茅斯大学的教授，长期以来对模拟假设很感兴趣。他相信已经有重要的线索表明这是正确的——他甚至提出了我们如何通过实验找出真相。

生活在虚假现实中的想法至少可以追溯到古希腊哲学家柏拉图。在他的洞穴寓言中，柏拉图想象人们被锁在洞穴里，这样他们只能看到外面物体的影子。柏拉图认为囚犯们不会有逃跑的欲望——他们无法想象洞穴之外有什么，也不知道自己被困住了。

2003年，哲学家尼克·博斯特罗姆 发表了一篇论文，认为我们更有可能生活在模拟中。这一论点得到了埃隆·马斯克等人的支持。不过，值得注意的是是谁提出了这样的说法。天体物理学家弗朗哥·瓦扎 (Franco Vazza) 表示：“其中大部分来自科技界——我们可以打造出与现实一样丰富的东西，这符合他们的利益。” 意大利博洛尼亚大学的教授，今年早些时候发表了一篇论文，表明我们几乎不可能生活在模拟中。

也就是说，有理由思考模拟假设。以量子力学本身为例，它说粒子处于叠加态 – 在我们衡量它们之前，有一堆不确定的可能性。一个世纪以来，我们一直在努力思考如何解释这一点。但如果宇宙真的是一个模拟，那就有意义了。在计算机游戏中，直到玩家遇到对象时才会渲染对象。也许对于未观察到的粒子来说也是如此？

不过，这充其量只是间接证据。 “这听起来有点牵强，”瓦扎说。但我们能设计一个合适的测试吗？

输入沃普森。他首先假设，如果宇宙是一个模拟，那么它基本上是由信息组成的。这会产生一定的后果。考虑阿尔伯特·爱因斯坦方程中的质量和能量之间的等价关系 乙 = MC²。 2019 年，Vopson 更进一步，假设这种等价性延伸到信息。根据这个原理，他计算出了预期的信息内容 每个基本粒子。这将是对我们模拟宇宙中的一个粒子进行编码所需的信息量。

但如何知道一个粒子包含多少信息呢？ 2022年，Vopson提出了一个实验 这涉及到粒子-反粒子对，例如电子和正电子，然后让它们相互湮灭。这是一个成熟的过程，以光子的形式产生能量。沃普森怀疑这个过程还应该消除两个原始粒子所持有的信息，而这种缺失的信息会留下痕迹。如果这样的碰撞产生了他所预测的精确频率范围，他认为这将证明宇宙确实是由信息位组成的。

测试模拟假设

Vopson 尝试为该实验进行众筹，但他至今未能筹集到资金。不过没关系，因为他后来开发了另一种方法来攻击模拟假设。它取决于热力学第二定律，这是一条铁定的物理定律，即无序或熵在封闭系统中总是增加。它解释了为什么冰块会融化而茶会变凉。

沃普森说，如果宇宙只是某个外星硬盘中的信息，那么这样的原理应该扩展到信息本身。所以，在2022年，他提出了他所谓的信息动力学第二定律。这表明系统可以包含的平均信息量必须保持不变或减少，以平衡物理熵的增加。 “信息永远无法自行写入，但它可以自行删除，”沃普森说。 “随着时间的推移，记忆棒上的文件会降级，有些文件会消失。但空记忆棒上永远不会有文档、书籍或图片单独出现。”

沃普森声称，根据他对病毒基因组信息随时间变化方式的研究，他的定律至少在某种程度上在本质上是正确的。但当他将新定律应用于整个宇宙时，他的关键见解就出现了。在这里，这条定律崩溃了，因为随着时间的推移，引力的影响将物质排列成承载信息的模式——恒星、行星、星系和宇宙网。

这意味着什么？沃普森说，引力一定是一种阻止宇宙信息熵膨胀失控的机制。他认为，这正是任何模拟宇宙的人都想要的东西——一种确保程序规模不会变得太大的方法。 “重力不是一种力，而是一种压缩机制，通过将物质聚集在一起来减少信息熵，”他说。

“我很看重应用信息论来对物理学有不同的看法，”瓦扎说。但最终，他认为沃普森的工作并不支持模拟假设。事实上，他已经计算过这将需要难以置信的能量 真正模拟我们的宇宙。

尽管如此，我们可能还有其他方法来发现矩阵中的故障。 2007年，已故宇宙学家约翰·巴罗提出，任何模拟会产生程序员必须修复的微小计算错误。我们会注意到这样的干预吗？巴罗认为，一个微妙的迹象是自然不断变化。有趣的是，当今物理学界最激烈的争论之一是有证据表明宇宙膨胀的速度已经放缓 过去30亿年。可疑的？也许。但肯塔基州路易斯维尔大学的计算机科学家罗曼·扬波尔斯基 (Roman Yampolskiy) 表示，时间太长，不可能是故障修复的结果。 “这必须是突然的，”他说。

如果我们生活在模拟中，那就不可避免地会提出我们是否能够逃脱的问题。 Yampolskiy 在 2023 年的论文中权衡了我们的选择。他建议，一种可能性是构建我们自己的模拟，然后让人工智能爆发。也许我们可以复制人工智能的策略。或者，我们可以尝试吸引程序之外的注意力——也许可以通过大量谈论模拟。 “最好的选择始终是协助逃生，外面有人向我们提供信息，”他说。

话又说回来，无论是谁运行模拟，都可能不希望我们逃脱。我们甚至可能无法在计算机化宇宙的范围之外生存。所有这些都足以让你想知道：如果我们生活在模拟中，我们真的想知道吗？