这个问题也可以说成是:科学是否有边界?
我以前总是很迷惑:为什么量子力学的逻辑,如此诡异?
或者说:为什么在微观世界里的经验逻辑,和我们在宏观世界里的经验逻辑,如此不同?
难道数学和逻辑,也会根据观察尺度,存在不同的形式?
如果真是这样,那区分它们的分界线又在哪里呢?
这些疑问对我来说,一直得不到比较权威的解答。
我也查阅过很多最新的诠释,但依然找不到能真正说服我的理论。
不过,我也一直没有期望有朝一日能够得到解答。
毕竟,思考这些超级前沿科学的问题,对于我们这些业余爱好者来说,也实在太勉为其难了。
但直到在某天上班的时候,这些疑惑,却被某个同事无心的一句话,给彻底击穿了。
某个工作日的下午,我们研发游戏团队的策划同事们,像往常一样,正在调试游戏的脚本文件。
有两个同事,讨论起了有关刷怪概率的问题。
而我,正好看到某篇量子物理的科普文章。
这时,我无意间听到他们讨论话语的一些片段:
「我们也不知道,玩家进去是否一定能刷到怪,这个概率是玩家进入地图之后,才随机的。也许有,也许没有。」
「也许有,也许没有。」
我突然就走神了,不由自主地那么愣了一会,然后这句话和脑袋里的「薛定谔的那只猫」不知怎么着,突然就联系起来了。
一瞬间,我似乎被某种突如其来的顿悟给击中了:
谁说在宏观世界里面,找不到量子世界的类似现象?
谁说量子现象,没有任何经典对应?
谁说,微观世界的现象,人们从来没有在日常生活中见过?
我惊奇地发现,这些说法,可能在基于计算机的虚拟技术发明普及之前是这样,但是现在明显不是了。
应该也就在那一瞬间,以前疑惑的各种量子现象,突然都和自己熟悉的虚拟游戏世界,对应了起来。
几乎是一刹那间,我就联想到了诸如:双缝干涉,叠加态,延迟选择,魔术擦除,量子纠缠,全同性,投影公设,自旋,偏振,路径积分,几率波,概率幅……这些各种各样的纷杂的物理概念,分别都对应着什么算法逻辑和编程思路。
那些以前匆匆看过那些理论,什么费曼图,路径积分,矩阵力学,量子逻辑门,还有各种各样的公式,诠释全都蹦了出来。
模模糊糊感觉,它们似乎全都可以用程序思维,解释得通了。
那一刻,我甚至有一种明显的幻觉——
似乎周边的事物,都像被「黑客帝国」里的 Neo 看穿了世界本质后的影像一样,全都变成了四周流动着的数码和逻辑符号,整个世界都完全不同了。
我感到一头冷汗,难道这就是这个世界的真相?
一时间,看着面前电脑屏幕上游戏画面里面跑来跑去的那些 NPC 小人,一种说不出的情绪泛上心头。
再之后,我花了一些业余时间认真琢磨了一下这个想法。
果然发现,之前百思不得其解的微观现象,居然都可以在虚拟世界中,或者说游戏体验中找到相似对应的现象。
于是,我开始尝试用虚拟视角诠释这些现象,并将它们讲给感兴趣的朋友听。
很出乎我的预料,几乎每个听过的朋友都表示,之前很费解的概念,似乎也都能轻松理解了。
甚至还有学习过物理专业的朋友表示,第一次从课本之外,搞懂了那些他学过考过的东西,到底是怎么回事。
可是这种越来越强的透彻感,却不断更加令人感觉到了一种毛骨悚然:
为什么这些现象之间的类比,会感觉这样融洽顺滑?
为什么微观世界的逻辑,和虚拟世界的逻辑,竟然如此相似?
难道说,这种比拟真的不仅仅是我的脑洞或者巧合,而是暗示着某种事实吗?
发现这种联系,难道只是我一个人的脑洞而已吗?
很快我就发现,这种感觉并不是我一个人的感受,相反,世界上也有无数的人表达过类似的观点了。
比如,最有名的虚拟世界观点的支持者,就是著名企业家埃隆·马斯克。
他曾经在 2016 年的一次论坛上就表示过:「我们生活在一个非虚拟世界的可能性只有十亿分之一」,类似的看法还有比尔·盖茨和霍金都提出过。
埃隆.马斯克不仅是一些名人在媒体采访时候会随口讲出,就连在严肃的学术界里,量子物理的虚拟世界诠释理论,也早有不少学者认真地研究过了。
一查之下,发现相关的学术报道和论文资料,已有不少。
例如,早在 2003 年,英国牛津大学的哲学教授尼克.波斯特罗姆(Nick Bostrom)就发表了一篇题为《我们是否生活在计算机模拟中?》「Are You Living in a Computer Simulation?」的论文。
他详细地论证了我们生活在非虚拟世界的可能性,微乎其微。
换言之就是,他认为,我们有极大可能,就是生存在一个虚拟的世界之中。
在这篇论文中,他提出了一个哲学式的三难问题。
他认为以下三个论点,必然有一个是成立的:
人类在达到「后人类」阶段之前就已经灭绝;任何后人类文明都不能对他们的祖先进行模拟;我们肯定是生活在计算机模拟的世界中。
尼克论点中提到的这个「后人类」,实际指的就是,人类拥有了可以创造完全拟真的模拟世界,并有能模拟自己祖先能力的发展阶段。
如何解读他的这个三难问题呢?
简单说就是,他认为,要么,人类在有能力创造虚拟世界之前,就会彻底灭绝;
要么,就是我们未来没有能力创造虚拟世界;
要么,我们肯定就是生活在一个虚拟世界中。
波斯特罗姆的逻辑,很简单。
他的意思是,除非人类灭亡了,或者是没有能力,否则肯定会创造虚拟世界出来,并且尝试模拟自己或者祖先。
而且,只要最初代的人类成功了,那么后面虚拟世界里面的第二代,第三代的人类肯定还会这样做。
而我们目前这一代,还没有这样做。
那么有可能的情况就是:要么我们就是还没足够进化的「最初代」,要么我们正生活在上一代人类创造的虚拟世界中。
显然,后者的可能性要远远大于前者。
如果以此逻辑递推,我们也可以认为,创造我们虚拟世界的上一代人类,他们生活在上上代人类创造的虚拟世界中的可能性,也极大。
如此不断递推,我们最终会发现:整个宇宙,很可能已经是一个多层嵌套的套娃结构。
我们所有人,其实都生活在别人创造的虚拟世界之中,只是我们不知道自己身处哪一层而已。
波斯特罗姆的这个观点,吸引了更多的科学家的热烈关注。
哥伦比亚大学教授,大卫·基平(David kipping),采用了贝叶斯推理的统计学方法,对波斯特罗姆的观点,进行了推导论证。
他的计算结论是:我们生活在虚拟世界之中的概率,的确极大。
甚至,还有更激进者。
比如,美国马里兰大学的物理学家吉姆.盖茨(Jim Gates)声称:
他在研究弦理论中的超对称问题时,发现了某些描述物质基本性质的方程式中,包含了一些嵌入式的计算机代码。
根据他的介绍,这些代码,与现代网络协议中的「错误纠正代码」非常相似,似乎是某种编码协议的一部分。
这都已经不是怀疑我们的世界存在虚拟可能了,而是直接在寻找虚拟世界的存在证据了。
在这方面进行研究的,还有加州理工学院的计算数学专家侯曼·奥瓦迪(Houman Owhadi)。
奥瓦迪对虚拟世界理论发表观点认为:
「如果模拟现实拥有近乎于无限的运算能力,那么我们就永远没有任何方法能够意识到,我们正生活在一个虚拟现实世界中。」
「因为这个模拟现实,可以计算出你想要的任何东西,并且以你所期待的真实度呈现出来。」
「如果这个模拟现实可以被探知,那么我们必须以它的计算资源有限为前提,考虑问题。」
奥瓦迪也用游戏举例。
他说:「如果我们再次以游戏举例,这就像很多游戏都凭借巧妙的编程,尽可能地节省构建游戏中虚拟世界所需的运算能力。」
可以看出,奥瓦迪的想法和我的看法是非常接近的。
他也是首先认为,我们发现世界不真实的前提,必须是这个世界的创造者基于某种考虑,使用了「节省资源」的算法技巧,所以在某种程度上损失了客观一致性。
从这个角度出发,奥瓦迪也顺理成章地怀疑上了神秘的量子现象。
「如果这个量子系统,是无限算力的完全模拟产物,那么就不应该存在坍缩的过程,」奥瓦迪说。
「当你观察它时,应该一切就已经是确定的。但是现实却像你在玩游戏时发生的情况,你看到的那部分虚拟现实已经完成了计算,而余下的虚拟世界只是一种模拟(代码)。」
为了进一步研究,奥瓦迪及其团队,一直在进行各种双缝实验的变体研究,试图发现这其中可能存在的模拟过程的破绽。
我也很期待他的研究有所发现。
除了奥瓦迪的团队,还有马里兰大学帕克分校的物理学家佐雷·达沃迪(Zohreh Davoudi),达沃迪也对波斯特罗姆的观点很感兴趣。
他同样认为,应该针对「一个运算资源有限的模拟现实,将如何露出马脚」的问题进行研究。
达沃迪本来的研究的方向,是使用计算机的算法,来模拟粒子之间的互相作用,用算法来模拟微观世界的各种作用力。
她发现,在模拟粒子间的强相互作用力时,因为描述强相互作用力的方程,极其复杂。
即使是,现在使用超级计算机,也无法用分析方法解开方程。
于是,她不得不退而求其次,用简化的算法来模拟,以寻找算法上的捷径。
而事实上,当她们把空间看作是离散不连续时,模拟算法就取得了很大的进展。
研究团队在这种假设下,已经成功模拟出了氦原子核,并打算进一步模拟更加复杂的原子。
这使得达沃迪开始思考:是否我们的真实世界的空间其实也是不连续的,也有最小单位?
而真实世界的粒子间的相互作用关系,说不定也是采用某种便捷算法模拟出来的。
达沃迪据此认为,只有采用一些捷径算法,才能让我们未来可以模拟出更复杂的粒子和更宏观的物质来。
否则,再多的算力,也难以模拟出真实世界。
但是反过来,真实世界很可能也是这样被如此模拟出来的。
所以,我们很可能正在做着和造物主相同的事情。
还有的比较务实的科学家,则更进一步。
他们甚至直接把「我们处于虚拟世界中」当作研究前提。
开始解析如何用可能的程序算法,来描述现有的粒子物理学理论,试图把虚拟世界背后的算法模型,给还原出来。
例如,美国麻省理工学院的华裔终身教授,美国国家科学院的文小刚院士认为,整个宇宙的本质,很有可能就是由虚拟的量子信息构成的。
文小刚教授文小刚教授,在量子凝聚态物理领域研究了数十年。
他对量子理论进行的深入研究,令他做出了非常多出色的贡献。
因此,他也曾获得了凝聚态领域最高的巴克利(Oliver E.Buckley)奖。
文小刚教授,将自己的研究归纳为一套「弦-网凝聚理论」。
他的理论认为,在我们的宇宙中,信息和物质其实是统一。
也就是说,信息和物质是一回事,或者说是某种数学规则构成了我们的宇宙。
我们的整个宇宙,都是由量子的长程纠缠作用构建起来的。
这是一种「量子比特」的海洋。
就如同虚拟世界的基础代码一样,而这些代码运行的结果,就构成了我们所感知到的现实世界。
文教授在一次接受采访时候谈到了电影《黑客帝国》。
他认为,其实我们的宇宙,非常类似与黑客帝国电影里描绘的世界。
他说:「事实上,我们所在的真实世界比这(电影《黑客帝国》)更为不可思议,它是一个量子信息的世界,信息是一切的基础,物质是由信息构成的虚拟的东西。我们生活的真实世界,就是一个量子计算机,存在于其中的各种物质、人,都是量子信息的虚拟反映。这个想法虽然看似天马行空,实则是有理论依据的。」
我们在这里罗列出了这些支持虚拟世界相关理论的物理学家,当然并不是全部。
这些科学家,他们都是非常理性也非常睿智的。
他们也都是治学非常严谨的学者,对待自己所研究的课题的态度,自然会相当严肃认真。
可为什么这些专业的学者和科学家们对「我们生活在虚拟世界」这种听起来似乎就像科幻式的脑洞理论,却一本正经地表示支持,甚至花费大量精力进行研究论证呢?
其实,这也反映出当今整个物理学界在量子前沿理论研究上所碰到的某种困境。
甚至可以说,是人类科学在发展到现在,所遇到的一个真正的瓶颈所在。
那这种瓶颈到底是什么呢?
我对这种瓶颈的描述就是:
为什么,我们所处的宇宙的微观世界和宏观世界,在数学和逻辑上,有严重的不一致呢?
看到这里,有朋友会感到奇怪,为什么我会对微观世界的数学逻辑和宏观世界不一致感到不解呢?
我们研究科学,难道不就是应该尊重我们观察到的各种客观现象吗?
如果宏观和微观世界的客观现象,是不一致的,我们就应该接受这种不一致,并承认这就是我们所处的客观世界的实际规律才对。
从科学角度来讲,这又有什么好质疑的呢?
的确,从科学角度来讲,对客观世界的观察结论,就是我们认识一切客观规律的基础。
可是,科学其实并不是人类掌握的最厉害的理性工具。
人类认识的比科学更高的知识,其实还有很多,比如数学,逻辑学和哲学等。
这些知识,是可以完全脱离客观世界而存在的,是形而上的学问。
例如,数学,其实并不属于科学范畴。
它就是一种更高的理性语言,也是一种研究规律的方法论。
数学是研究科学所用的工具,而它的本质是更高于科学的。
数学不仅可以描述科学所研究的客观世界,还能研究超越客观世界的纯逻辑世界,研究现实中根本不存在的对象,分析现实中并不存在的问题。
例如,我们可以用数学研究无穷大,无穷小,无理数,虚数,集合,N 维空间等等。
这些概念,其实都超过了客观世界的范畴。
但是我们依然可以用数学,寻找其中存在的关系和逻辑。
所以,当我们观察的客观世界和这些形而上的认知发生冲突时,我们就有了质疑它们的合理理由。
当然,我们不是怀疑数学出了问题,我们更应该怀疑的是:为什么客观世界和数学逻辑不相符。
例如,为什么在描述宏观世界和微观世界时,我们为什么需要使用不同的数学方法?
在微观世界里,我们就必须用「量子态波函数」的数学形式,来表示粒子,以区别于宏观世界物体的经典态。
而在宏观世界里,可以用「几何旋转」来描述物体自转运动。
在微观世界里,却很难找到对应的几何模型,来描述粒子的自旋属性。
在宏观世界里,我们不需要为观察行为设定什么数学规则。
我们无论怎样观察物体,也不会改变它的客观属性。
我们也不需要因为观察,对物体做任何数学处理。
但是对微观世界里,观察可是会带来复杂的数学操作的。
比如我们要定义测量基,给出本征态,还要使用算符计算坍缩值等等。
总之,任何观察行为,都需要对目标函数,进行一套复杂的数学变幻。
但反过来,在宏观世界里,我们需要在数学上严格地区分不同的物体。
哪怕它们长得一模一样,在进行排列的时候,也依旧需要编号,以进行区别,不能随意混淆。
可是在微观世界里,我们对全同粒子就不需要从数学角度给它们进行编号和区分,也无法进行不同排列,因为除了数量,它们并没有任何个体之间的区别。
这些微观和宏观世界的不同规律,导致人们需要为微观世界发明出一整套的数学规则,并为之创造出各种各样的数学概念和公式方程。
而这一切,在宏观世界都不需要。
既然,数学被用作是一种通用的工具和自然语言。
可为什么,对于同一个客观世界。
在宏观和微观上,我们却需要使用完全不同的数学方法,来描述呢?
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