@ 2017.10.15 , 19:30

我们活在现实世界的又一证据

我们活在现实世界的又一证据
credit: 锐景创意

从《星际迷航:下一代》的瓶中船那一集,到电影《黑客帝国3》中的矩阵系统,这些科幻作品在几代人心中留下了烙印。但是生活不可能只是一场梦吧?

可,如果真是如此呢?如果生活只是真实事物的一种模拟,如果正在阅读文章的你只是属于电脑的一部分呢?我们的思维困扰了我们——我们无法从这个思维困境中脱身。“如果你没法从梦中醒来呢?你怎么知道梦与现实的区别?”墨菲斯在《黑客帝国3》中问道。

而现在研究人员声称调查了我们的整体情况,希伯来大学拉卡物理研究所和英国牛津大学物理研究所的理论物理学家Zohar Ringel和Dmitry Korvizhini声称在最近的科学研究中证明了我们现实的具体性。

为了能理解他们的发现,我们首先得了解什么是计算机。它本质上是一台执行计算的机器。为了让计算机模拟现实,那么机器需要有足够的能力来创造我们在模拟环境中所经历的现象。然而,研究人员发现,存储模拟几百个电子的某些行为所需的信息,将比宇宙中所含的原子要多。不管是好是坏,这个世界可能是真实的。

研究人员并没有反驳你最喜欢的《神秘博士》那一集的情节。那是个意外。Kovrizhi和Ringel都想试试他们能否用数学方法建立系统模型来显示如量子霍尔效应的异常。霍尔效应解释了在适当的情况下,金属能出现一些有趣的电学行为。例如,如果你拿起一根金属棒,并发出一个电流通过它,你就期望电子沿着电流方向直线前进。但是当有磁场垂直于电流时,霍尔效应使得电子会转动并开始垂直于电流的原始方向和磁场方向。量子霍尔效应比霍尔效应更进一步:当你把导电材料放在一个很冷(接近绝对零度)并具有强磁场的环境中,粒子表现得更为古怪。Kovrizhi和Ringel试图更好地理解原因。

二加二是很简单的(如果你不知道的话,告诉你,是四)。对于相对简单的系统,这类方程是奏效的,不心算的话,我们可以用计算器来算。但是当处理非常小级别(我们所说的是小于单个原子运动系统)的奇怪量子行为时,这种简单的计算开始崩溃。未知的东西更多了:你可以有无限多的粒子相互作用。这就是所谓的多体问题。

“当你在解决物理问题遇到麻烦时,你可能会借助计算机的协助。”Ringel说。所以他和他的同事转用量子蒙特卡罗法,一种使用随机抽样来研究不能直接求解的量子系统的计算方法。 但是研究人员发现,他们每添加一个粒子到系统中,模拟就变得更加复杂。 每添加一个新粒子的复杂性基本上翻了一倍,使问题无法解决。

以前不是没人去解决量子霍尔效应问题。 人们已经尝试用笔记本电脑和大型计算机来解决它。 Ringel和Kovirzhi并不希望一定成功,但他们希望找出为什么从未做过这样的事情。 可能是人类不够聪明,或者物理学家还没有找到正确的数学方法。 新的研究清楚地表明,这种量子行为模拟不来。 对于这项研究的作者来说,这表明计算机不可能创造我们的世界。

“如果你看到一个普通计算机无法模拟的现象,那意味着我们不能成为一个巨大的普通计算机的一部分,比如来模拟有人窃取我们的能量。”Ringel说。 换句话说:电影里的矩阵,不存在的。

当然,还有几个问题。

首先,这就假定了那个正在看着我们的老大哥所处宇宙的物理规律与我们在自己的所谓宇宙所发现的是一致的。这个推测并不轻巧。创造一个照搬物理规律的世界是非常困难的。而在人造世界建立一套假的物理规律就容易很多。

该研究还假设老大哥正在使用普通的那种电脑。 “如果他们知道如何运行量子计算机,我们的想法就站不住了,”Ringel说。 普通电脑把电子当成粒子。 量子计算机将电子视为一种波:电子不在一处,而在许多地方同时存在。 “量子计算机可以解决普通电脑无法解决的一些问题,”Ringel说。 “你可以考虑非常大的数字,并打破我们今天所有的标准加密技术,但是量子计算机还没有人造出来,并表明它是这样工作的。”

不是说预测量子作用的算法只是还没被发现,本文认为,这是不可能被发现的,胡扯说现实是一个精心制作的模拟游戏。没有对我们的宇宙进行根本性的改造,世界可能就是真实的。当然,也可能只是一个梦。

本文译自 popsci,由译者 Nivy 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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