我們是否活在「母體」中？

Lucorta92 昨天22:35

（文/Zeeya Merali）在1999年上映的經典科幻電影《黑客帝國》中，主人公Neo被他眼前的景象所震驚：人們違反物理常識地在垂直的牆壁上奔跑，或是突然消失。這些超自然的現象之所以能夠成為「現實」，是因為Neo的意識在「母體」的控制之下：所謂母體（Matrix），是一個由有意識的機器所創造的虛擬現實。

影片中有一個經典的鏡頭——Morpheus引導Neo完成他宿命中的抉擇——吃下藍色藥丸，忘掉一切，回到他的虛擬世界；或是吃下紅色藥丸，走進愛麗絲的兔子洞，認識真實的世界，真實的母體。

你會選擇紅色，還是選擇藍色？圖片來源：irevolution.net

現在，我們也將面臨和Neo一樣的抉擇——物理學家們能通過研究宇宙射線的方式來檢驗我們是否活在真實的世界。聽起來似乎有些腦洞大開，但一直以來，一些哲學家卻的的確確堅持著類似影片中的觀點：我們其實只是生活在虛擬世界中的人工智，而非有機存在的「真實」個體。

如果那是真的，那麼我們用以檢驗現實真偽的技術所依賴的、「母體」中的物理定律，可能與真實宇宙中的基本規則沒有半毛錢關係。對我們來說，「母體」世界的模擬者會是神一樣的存在，可以輕而易舉地扭曲我們看到的「現實」。

那麼，我們是應該吃下紅色藥丸探索真相，還是對這些庸人自擾一笑置之呢？

世界在我們手中

自2001年始，物理學家們首次嘗試通過嚴謹的研究探索宇宙的真相——他們試圖計算要模擬一個宇宙規模的虛擬世界需要多少資源。麻省理工學院的量子力學工程師塞思·羅伊德（Seth Lloyd）首先估算了自大爆炸以來，我們的世界經歷過的所謂「計算機操作」數。要還原這些事件，構建一個完美的、精確到原子的虛擬宇宙，我們要消耗的能量會超出宇宙的總能量。「模擬世界的電腦必須要比我們的宇宙還要大，而且在模擬世界中的時間會走的比現實世界更慢。」羅伊德說：「所以為什麼要花費力氣建造這種東西？」

但是其他人很快意識到，如果創造一個不完美的宇宙模擬，僅僅讓它足夠愚弄其中的居民，那麼所需的能量就會少得多。在這樣一個湊合著運行的宇宙里，如果有居民用高精尖的科研設備來研究微觀世界的極致細節，或是宏觀世界的遙遠星空，模擬程序會迅速填充這些細節。當然，只有很少的人會這樣做，所以在大部分時間裡，這些細節都只是一片空白。在理論上，我們將永遠無法識破這種系統的詭計，因為每次當我們試圖探究這些細節時，系統會迅速給我們補交一份答案。

這種認識使構建虛擬宇宙具備了駭人聽聞的可行性，甚至我們自己都可以做得到。現在的超級計算機已經可以粗略地推演早期宇宙的誕生過程，模擬初期星系的形成和演化。鑒於近幾十年來科技的迅猛發展——你的手機的運算能力已經超過了阿波羅登月時期美國宇航局的電腦——要構建一個擁有智慧生命的模擬世界，其實並非遙不可及的目標。華盛頓大學的核物理學家塞拉斯·比恩（Silas Beane）曾通過構建模型的方式，重現了早期宇宙中質子和中子結合成為原子的過程，他認為：「在一個世紀之內，我們就將能夠把人類嵌入我們的模擬環境中。」

塞拉斯·比恩。圖片來源：lafayette.edu 

法律和社會風氣可能會很快迫使我們遠離人造宇宙的嘗試，但是我們精通技術的後代們或許無法抗拒這種扮演上帝的誘惑，他們可能會創造大量的從屬宇宙。基於這樣的想法，牛津大學的哲學家尼克·波斯特朗（Nick Bostrom）認為，我們自身或許只是滿腦妄想的硅基人工智慧，而非真實宇宙中的碳基生物。目前我們還無法有理有據地分辨這兩種可能之間的區別，就算要開個賭局，莊家也不必絞盡腦汁去算這兩種情況的精確賠率。

發現真相

到2007年，情況發生了改變。劍橋大學的數學教授約翰·巴羅（John D. Barrow）提出，如果模擬現實並非完美，那麼就會存在可被檢測到的瑕疵。就像你的電腦一樣，模擬宇宙的操作系統也需要更新才能維持工作。而當模擬系統開始退化時，那些自然界那些本應維持恆定的性質，如光的速度或是精細結構常數，將莫名其妙地偏離它們的「常數值」。

有趣的是，就在1999年《黑客帝國》上映幾周之前，有天文學家分析了來自遙遠星系的光束，聲稱發現宇宙的一些「常數」可能並不是恆定不變的：特別值得一提的是精細結構常數值，這一決定星系光線特徵的常數。比100億年前增大了大約十萬分之一。

而在2011年，致力於OPERA實驗（一項旨在檢測中微子振蕩現象的實驗）的物理學家們聲稱他們所測量的中微子的速度超過了光速——也就是超出了我們一直認為的宇宙極限速度。不過，這2個案例都無法確鑿證明我們活在虛擬世界中。其他獨立研究不支持精細結構常數的變化。而中微子測速實驗的設計可能存在問題。

2012年，比恩和他的同事們對「世界是模擬產物」的假設進行了更實際的檢驗。大多數物理學家認為太空是平滑且無限延伸的，但是模擬早期宇宙的物理學家們卻無法輕而易舉地重現完美平滑的宇宙背景去容納原子、恆星乃至星系。他們只能以點陣或是網格的形式進行模擬，就像電視畫面由多個像素點構成一樣。

比恩的團隊基於他們的模擬進行了粒子運動的計算，這些粒子的能量將與點陣中點的距離相關：網格越小（越接近平滑），粒子擁有能量就越大。也就是說，如果我們所在的宇宙也是一個這樣的虛擬宇宙，我們將在運動最快的粒子上發現最大的能量。而巧合的是，天文學家發現，那些來自遙遠星系、包含高速粒子的宇宙射線，最大能量的量級總在大約10²⁰電子伏特。

用點陣來模擬的宇宙中還有另一個天文學家能觀測到的效應。如果太空是連續的，也就沒有潛藏的點陣來指導宇宙射線的方向，那麼這些射線從各個方向到達地球的幾率應該是一致的；而如果我們的宇宙是一個基於點陣的模擬，那麼由於點陣中那些限制點的作用，平均的方向分布將不會出現。如果物理學家們真的發現了不平均的分布情況，那麼我們或許將很難證明我們所在的世界是真實的。

如果宇宙射線的來源不是隨機的，我們所在的宇宙也許有可能是虛擬的。圖片來源：National Science Foundation/J. Yang

天文學家們目前還需要更多的宇宙射線數據來探索這一問題。而對於比恩來說，無論我們生存的世界真實與否，都是可以接受的事實。他說：「就算我們所在的宇宙確實是虛擬的，而非我所相信的來自大爆炸，我的生活也不會受到什麼影響。」但是比恩顯然認為創造模擬世界的人動機只是單純地想要理解宇宙，而不會想要對他模擬出環境橫加干涉。

不幸的是，我們萬能的虛擬宇宙製造者卻可能把這個世界打造成一個宇宙規模的真人秀，並隨心所欲地操縱遊戲規則。在這種情況下，我們能做的或許只是讓這場真人秀的觀眾更嗨皮一點，以求在我們死後，有希望在下一代模擬產品中復活。

這些奇怪的構想還遠未止息：虛擬出我們的人也可能是其他人的模擬產物——這可能是一系列環環相扣的宇宙，而每個宇宙都有著各自不同的基本物理法則。比恩說：「如果我們真的是被虛擬出來的，那麼或許我們所致力探索的『自然法則』只不過是模擬者自己的一些奇思妙想。這真是令人沮喪的想法啊！」

關於宇宙射線的研究或許能揭開事實：我們是否只是一個人造「母體」裡面的一段代碼？我們所發現的一切「規律」、「法則」又是不是真實的呢？如果認識到「真理」意味著你得接受自己永遠不能確認什麼是真實的什麼是虛幻的（包括你自己在內），你還願意知道嗎？

坐在電腦前的各位Neo，很遺憾你們已經沒有回頭路可走了：你的選擇是藍色藥丸，還是紅色？

編譯自：Zeeya Merali. Do We Live in the Matrix? Discover.

文章題圖：fromquarkstoquasars.com

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