我们的世界是虚拟的证据

#趣闻22:53364

众译鸣谢

原文字幕:安安于2018.01.08制作完成

译文字幕:柳叶飞飞刀于2018.01.15制作完成

审核过程:3

字幕详情

世界上第一台可编程的计算机ZUSE Z1
能够执行
每秒两次浮点运算
现代计算机的运算能力可以比它快27万亿倍
而这仅仅过了79年
科学家预计
计算机的能力将在
未来一百年里会增长数百万倍
很难想象
我们的孩子和孩子的孩子将生活在什么样的世界里
可能更像一个虚拟世界
比如 在侠盗猎车手这款游戏里
细节的展示让人震惊
很容易让人想到在未来的五十年到一百年
这个虚拟的世界将和真实世界难以区分
事实上 这是有可能的
我们能够创造一个虚拟的宇宙
并且让这个宇宙中的角色
相信他们有和我们一样的意识
而不是认为自己活在一个模拟世界
这在很多角度来看是非常令人恐惧的
如果我们就是里面的角色呢?
如果你看到的窗外的整个世界其实只是虚拟的呢?
哲学家 尼克·博斯特罗姆
在2003年第一次
把这种我们世界的虚拟性假设介绍给公众
它的本质是
如果很多科学技术非常发达的文明已经存在于我们的宇宙中了
那么很可能他们也可以创造
模拟世界 就像你或者你的孩子
在电脑里玩的游戏模拟世界一样
仅仅是把尺寸增大了几百万倍 以及更加真实感而已
这就意味着你我可能只是NPC
一种在一些国外沙盒游戏中设计的的非玩家角色
现在
有些人已经开始严肃的讨论这个问题
比如 伊隆·马斯克在2016年说
我们生活在一个非虚拟世界的可能性
只有十亿分之一
当你听到这种说法从马斯克这样人的口中说出的时候
可能对我们生活的世界的真实性开始产生严重的怀疑
这迫使我们至少要
对这个问题的答案开始进行认真的探寻
所以我们现在就开始
我们虚拟性的证据
侠盗猎车手5 也就是GTA5
是一个非常好的例子来证明所有这些是如何实现的
在这个游戏里 设置了一个虚拟城市叫圣洛都(Los Santos)
现在这个城市的街道上你可以看到非常熟悉的景象
你周围有很多车
它们都在赶着从一个地方到另一个地方
人们走在人行道上
总体来说 所有的东西都和我们现实生活中非常相似
在这个游戏里 这种日常的事物会一直
伴随着你的整个游戏过程
无论你是在圣洛都的任何地方
如果你转个弯
你会看到更多的车和人经过
因此当你走在圣洛都的街头的时候
你可能会想象在这个城市的其他人
也和你一样生活着并发生一样的故事
只是在这个城市不同的地方
但事实上 这并不是真的
你不要忘了
你看到的任何东西都是假象
为了你而制造的假象
当你走在这条街上
我们把它命名为街区A
那么街区B就会变成完全空白的
没有任何事在那里发生
这个游戏不断地 神奇地
描画出你生活的世界
当街区B隐没在暗处的时候
实际上就是不存在的
所有现在的游戏都是用这个原则运行的
当你不在虚拟城市的某个地点的时候
这个地点就什么都没有
没有人
没有车
甚至没有城市本身
游戏设计着用这种优化方式
来减少游戏对计算机硬件的负荷
感谢有这个技术
你可以尽情享受令人难以置信的真实画面和游戏物理引擎
这是现代游戏产业的奇迹
如果一个玩家甚至一个角色
转身看某些东西
计算机会把影像创建在他面前
并且尽可能的逼真细致
而在玩家身后的背景和物体
由于不在视野范围内
计算机会尽可能的把它们处理成简单模式
甚至完全消失
除非这些东西可能会再次出现
就像我们前面说的
这种方法可以减少游戏平台的工作量
以保证维持精美的画面
在GTA5中 如果在你站在高处俯视
整个城市看上去就好像
在你的手掌心里
你会看到汽车是如何来来回回的疾驰在
无数的大街上
这是否意味着一个控制台或者计算机的能力
就可以足够来处理这样一个复杂而细致的画面?
让我们先不要急着下结论
事实上在游戏的物理引擎里
同样也对远离观察者的物体比如车进行了简化处理
如果我们向很远的地方发射火箭
我们很可能根本无法看到它爆炸
如果我们飞近看
这个爆炸就会看上去更清晰和真实
同时这也需要计算机更多的运算处理
接下来的例子是游戏 文明5
如果你需要快速的移动视角
从地图的一端到另一端
你可以看到你要去的地点会被下载到你眼前
当游戏引擎制作的不太完美的时候
你可以看到画面是如何根据你的动作产生反应的
并实现我们所看到的东西
那就是说
玩家通过他或她真实看世界的方式
影响到游戏里的世界
这同样也是未来任何游戏运行的方式
即便是那种超级计算机能够同步计算
一个巨大空间里的大大小小的物体
即使过去很多年
很多小细节仍然被保留渲染
苍蝇 草叶 甚至微生物
就算只有很少的一点点
也会在玩家的凝视的时候
被下载到他们眼前
所有的事物都会以最优化的目的被设计
因此 在游戏的话题做导言之后
我们现在来看第一条理论
就是我们生活在一个虚拟矩阵世界里
你可能知道或记得
在物理学历史上
有一个著名的实验
托马斯·杨实验
也叫双缝实验
这是物理学史上的一个巧妙实验
并吸引后来的很多科学家投身于量子力学的研究
如果你把一堆实心小球扔向
一块中间有狭缝的挡板
会产生一长条由很多撞击点的组成的条纹带
显示在挡板后面的投射屏上
如果挡板上有两条狭缝
那么就会有两条条纹带
那么如果是波通过这种挡板会发生什么?
波会穿过狭缝后散布开来
波的最大的冲击位置
是在正对着狭缝的那条线上
就和小球例子里的一样
但如果你增加到两条狭缝
情况就不一样了
会有一些交替出现的干涉条纹带
在投射屏上
当我们使用光束投向这两条狭缝的时候
就会出现这种情况
这就是杨如何来证明他的光波理论的
如果光是由像小球一样微粒子组成的
而并非像波一样的性质
那么光的表现就应该和小球一样
穿过两条狭缝以后
在投射屏上形成两条光条纹带
但这并没有发生
之后 电子和质子也被证明有相同的性质
表现为和波相似 而不是和粒子一样
然后就有了一种假想
也许光那些都是微粒子
它们以某种方式互相碰撞并弹开
因此 为了证明这点
物理学家决定用电子
一个接着一个依次射向目标
你觉得会发生什么?
想象一下最奇怪的事情
干涉图案仍然出现在屏幕上
就好像单个电子用某种方式
分成了两个波 穿过了两条狭缝
然后它们互相干涉
这绝不可能
因此物理学家试图找出
这个电子实际经过哪条狭缝
他们安装了测量装置去检测
发现另一件不可能的事情发生了
电子又开始表现得不像波了
而像粒子一样
在投射屏上形成了两条分开的条纹带
没有任何干涉现象发生
物理学家不得不承认这一疯狂的现象
因为我们观察或测量的事实
摧毁了光子的波函数
导致光子仅仅表现出粒子的现象
电子受到观察方法的影响
表现得像粒子
穿过一条狭缝 而不是两条
解释
好 这看起来和游戏引擎的运行非常相似
是不是?
这也可能让你想到
我们的世界就像运行在一台计算机上的游戏程序
这台计算机还没有达到足够强大的能力
去运算每一个微粒子的每一个动作
因此它使用一种简化的模型
并把精确算法仅运用在
当有观察者要去仔细看这个微粒子的时候
以避免去破坏观察者在现实世界中看到的假象
这样一种解释在过去是不可能被提出的
托马斯·杨的实验结果在1803年发表
当时是不可能有人会想到虚拟现实的
这里有很多理论去解释
前面到底发生了什么
这里面最著名的一个
就是哥本哈根诠释
发表在1927年
Niels Bohr和Werner Heisenberg提出
最基本的微粒子即是波又是粒子
测试的时候
必须把电子撞击到测试仪器的屏幕上
这导致电子的波功能丧失
而变成仅有粒子的功能
这就意味着不是因为观察者而是测试仪器
影响了观测的结果
但如果这个理论是正确的
它仍然没有降低
我们前面说的虚拟矩阵世界假设的可能性
比如
一个程序编写的光子
在网络世界中以波的形式传播
但当节点负载量过高时被重置
并转化为粒子方式运行
这种方式就可以解释
量子波和波函数坍塌的原因了
第二个流行的解释是
微粒子的这种表现是
由于存在多重平行世界
简而言之
就像这样
我们假设有很多平行的宇宙
不同的宇宙都有相同的自然运行法则
在测量一个量子对象的每一个动作的时候
世界被划分成几个版本
每一个版本都有自己的测量结果
并依照这个平行宇宙里的规则
在一个门外汉的眼里
这是一个奇怪的解释
但这是一个自由的世界
至少我们是这样认为的
因此任何人都可以决定
他们最喜欢哪种解释结果
在二十年前的一次
由马里兰大学赞助的研讨会上物理学家能做了一次投票
13票投给哥本哈根诠释
8票投给多重平行世界原理
还有几个物理学家投给了其它一些不太流行的理论
有18位参加者反对任何一种解释
争议仍然一直存在
到了2006年
科学家们进行一次更加复杂的
双缝实验
这一次叫延迟选择实验
用简化的形式来描述就像这样
微粒子还是对着
一块有两条狭缝的障碍物发射
但这次对于微粒子的观察是在
它们已通过狭缝以后
且还没有撞击到投射屏前的某个时点
就像观察者仅在某一个特定的时刻
睁开他的双眼
你能想象得出来么?
电子在这一时刻表现为粒子的行为特征
仿佛它从电子枪被发射出的那一刻起
没有任何事情发生
也没有穿过那两条狭缝
也没有表现为波的性质
就好像微粒子在被测量之前
已经知道
它们会被测量
第二个证据是
虚拟矩阵世界是否存在的线索
可以通过宇宙中最高的速度获得
光速
爱因斯坦曾断言在真空环境里没有任何事物的速度可以超过光子
光速是一个极限和常量值
并且
物体移动得越快
相对于物体的时间就会越慢
在每秒30万公里的速度下
时间会完全停止
这就是说
你要到一个遥远的星系
比如说三十亿光年的距离
乘坐具有这样速度的宇宙飞船 可以在一眨眼的功夫到达
当然这是按照乘坐人的时间算的
而对于地球上观察者的时间来算的话
已经过去了30亿年
因此对于光子来说时间是静止的
它的速度无法再加快
因为在时间已经静止的情况下
光子不可能再减慢时间了
但为什么速度和时间有这样的联系呢?
为什么空间和时间是关联的呢?
这里的答案也提示存在一个虚拟世界
虚拟矩阵世界假设
光速为信息处理的一种速度
换句话说
我们现在的世界正在以某个特定的速度进行更新
而这个速度要比目前任何超级计算机快几万亿倍
但它们的原理是相同的
时间会随着速度的增加而变慢
由于虚拟世界使用的是虚拟时间
每一个计算机处理周期被定为一个时间周期
当电脑运行变慢的时候
游戏的时间也会变慢
这个我们的现实世界非常相似
当速度增加或接近巨大物体的时候时间会变慢
这表明我们的宇宙可能是虚拟的
我们可以假设
当一艘船以极高的速度冲刺的时候
计算机为了节省系统资源
而不得不把这个进程挂起了
第三个证据
我们生活在虚拟矩阵世界的最有力的证据是
量子纠缠
好 那具体是什么呢
光子在太空中飞行的方式被认为是旋转前进的
也被叫做自旋
事实上 光子并不真正旋转
而这只是一个简化的模式
因此 物理学家相信
在微粒子被观察之前
很可能没有特定的自旋方向
那就是说 如果没有人去看光子的话
无法确定它是按照哪种方式自旋的
因此光子的状态
被认为处于一种不确定的叠加态
看上去就像对于大自然来说
很难去计算每一个微粒子和它们的每一次旋转
因此使用了一个简化的方案
但是同样当观察者出现的时候
微粒在物理性上变得更复杂和真实
它的旋转就可以被计算了
这个实验最早是被爱因斯坦提出的
目的是为了测试哥本哈根诠释的证据
从这个实验里获得了一些非常有意思的结果
它的本质有点像这样
如果一个原子 比如铯原子
在不同的方向发出两个光子
根据动量守恒定律
它们的状态将相互保持关联
如果它们中的一个是从下往上旋转的
那么另一个将会从上往下旋转
并且它们会永远保持相反的方向进行自旋
这就叫量子纠缠
但是 你还记得光子在被观察以前
并不知道用哪种方式自旋
这就是说在这种情况下
如果观察的结果已经选择了一个方向
那么这个光子的伙伴必须立刻
按照相反方向自转
也就是说 通过我们观察了其中一个光子的事实行为
影响到了另一个光子的自旋方向
即使我们都没有去观察第二个光子
第二个光子也被迫不仅要找到一个自旋的方向
还要立刻开始自旋
甚至是这两个光子在相距非常远的情况下
这就意味着如果一对光子用某种方式被送到
宇宙相反的两端
一个光子用哪种方式进行自旋的信息
必须用某种方式飞过或穿过宇宙传递到它的伙伴
传递的速度将是光速的几万亿倍
这样基本上它的伙伴才能立刻开始它的自旋
这是不可思议的
它违反了我们已知的物理学定律
因为没有任何东西在真空状态下可以比光速更快
然而 第二个光子仍然可以用某种方式
立刻得到这个信息
但这是怎么做到的呢?
光子的伙伴是如何
在这么短的时间内知道它的同伴正在被观察
并且又知道它同伴自旋的方向
爱因斯坦深信
这种瞬间连接是不可能的
他认为当这一对光子在脱离原子的那一刻
它们已经拥有了过去的信息
以及如果它们被观察或当它们被观察时
它们将会自旋的方向
那就是说 观察者并不改变任何事情
而仅仅是认出了微粒子的自旋方式而已
但在爱因斯坦逝世17年后
这个史上绝无仅有的天才
也在这个事情上犯了错误
这个理论是对的
而爱因斯坦错了
为了证明在观察的时候
是否存在微粒子自旋方向的信息
爱尔兰物理学家约翰·贝尔(John Bell)
设计了一个非常复杂而又巧妙的实验
实验的结果是令人震惊的
贝尔证实了一对纠缠粒子
在被观察前是没有任何线索表明
它将会向哪个方向自旋
光子仅仅是在被测量的时候
随机的选择了自旋的方向
这就证明了成对的基本粒子
可以相互传递信息
并且速度快于光速
这实验的本身比它的答案给我们带来的问题还要多
在2008年 一群来自日内瓦大学的研究者
决定去搞清楚纠缠粒子间
信息交换的确切速度
它们把一对粒子互相分开
相距18公里
他们测量是其中一个粒子
然后记录另一个粒子有多快会反应
他们使用的技术可以测量出
在比光速快十万倍的速度下出现的延迟时间
但结果是竟然连这样极小的一个停顿也没有
也就是说 根据测量的结果
光量子能够以至少比光速快十万倍的速度
传递信息
甚至很有可能是毫无延迟的实时传递
也许爱因斯坦是对的
他说实时通讯在物理世界是不可能的
但如果我们用一个虚拟世界来
代替物理世界
实时连接就很容易解释
当两个粒子变成纠缠状态的时候
它们的程序就被合并共同适用这两个点
这样的合并程序可以
对我们指定的任何一个点产生反应
无论它们在哪个位置
当测量一个粒子的时候
程序随机的选择一种自旋方向
另一个粒子的程序立刻产生反应
这就是为什么距离不重要
处理器并不需要去到那个地点让它自旋
即使是所谓的屏幕很大
甚至大到像宇宙一样
物理学家说没有人真正理解量子力学
但如果我们假设我们的世界是虚拟的
所有的事情将迎刃而解
为了阐述基本粒子的世界和它们的相互作用
科学家使用量子力学来解释
而爱因斯坦的广义相对论
被用来解释宏观世界
但如果这两个世界都存在于自然中
那么必须有一种理论
可以包含这两种解释
而这就是模拟世界假设的内容
它完美得解释了这点
宇宙大爆炸的神秘起源
空间扭曲 隧道效应
暗能量和暗物质
都能在这个假设的基础上被很好的解释
有人会说这个模拟世界理论
即使被证实 也不能改变任何事物
但正式证实可以强烈地激发新的研究
也许科学家能够发现
我们现在世界里新的问题
并且利用这些问题创造出新的技术
比如 如果量子效应是
由于宇宙的虚拟性导致的
那么量子计算机或量子密码的创造
就可以用在我们世界的常规使用中
我们是在一个虚拟矩阵世界么?
每年都有新的间接显示我们生活在虚拟矩阵世界的线索被发现
按照这样的速度 大约30年后
我们的世界是虚拟的理论
可能会变成像今天的进化论一样的
正式的科学世界理论
也许在不久的将来在学校里
老师也会教学生我们生活在一个虚拟世界
尽管这多少有点消极
你会认识到自己只是一个带有情感和自我意识的
复杂程序而已
伊隆·马斯克相信
在另一方面 它可能也是好事
模拟世界假设解决了费米悖论
并显示智能文明能够
避免自我毁灭
并在技术上成长并成功的创造了虚拟世界
因此对于马斯克先生来说 虚拟矩阵世界的生活
是一种相当好的乌托邦
他希望这是真的
顺便说一下 最近
著名科学家Neil deGrasse Tyson和他的一些同事
花了几个小时来辩论这个题目
宇宙是否是一个计算机模拟器?
请一定要看
如果你喜欢这个话题
我建议你看一个电影“异次元骇客”
当然还有“骇客帝国三部曲”
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不然的话史密斯特工很快会来敲门
如果我们把你用胶带一圈圈的缠起来会是怎样
打好包扔到微波炉里
烤得非常透
回头一看有条饥饿的鲸鱼
然后 把你在海里淹死并活埋
送你到太空
然后在让你落回地球
直接落入马里亚纳海沟
在那之后 把你捞出来 在温暖的闪电风暴中弄干
给你穿好衣服 梳好头发
粘在飞机上 爬升到3000英尺的高空
然后……再一次扔下来
当你向这坚硬的地面冲下去的时候
当然 是没有降落伞的
接下来会发生什么?
让我们来问阿诺德吧:你感觉如何 伙计?
你还能站着?
好吧 那试试这个怎样
没时间解释了
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