@ 2022.11.22 , 17:38

我们的宇宙是否仅仅是一个程序?物理学家想出了一个当前可行的实验

长期以来,物理学家一直在努力解释为什么宇宙是这样而非那样。为什么物理定律和常数采用非常特定的值来允许恒星、行星和生命的出现?

例如,推动宇宙膨胀的暗能量比理论认为的要弱得多——这才能允许物质聚集在一起而不是被撕裂。

一个常见的答案是,存在无限多的宇宙体系,所以智慧生物会诞生在允许智慧生物出现的那个宇宙里,完全不值得惊讶。但另一个更小众的解释是,我们的宇宙是某种计算机程序,有人(也许是先进的外星物种)会对条件进行微调。

后一选项得到了信息物理学的这一科学分支的支持,它表明时空和物质不是基本现象。相反,物理现实基本上是由信息比特组成的,我们对时空的体验由此而生。

类似于,温度(体验)源于原子的集体运动。单个原子的温度毫无意义。

这一思想并不新鲜。 1989 年,传奇物理学家约翰·阿奇博尔德·惠勒(John Archibald Wheeler)提出,宇宙本质上是数学的,可以看作是从信息中产生的。他创造了著名的格言“万物源于比特”。

2003年,英国牛津大学的哲学家尼克·博斯特罗姆提出了他的模拟假说,认为我们实际上很可能存在于某种程序中。

美国麻省理工学院的物理学家塞思·劳埃德(Seth Lloyd)提出整个宇宙可能是一台巨大的量子计算机,从而将模拟假说提升到了一个新的水平。

经验证据

有一些证据表明,我们的物理现实可能是一个虚拟现实,而不是一个独立于观察者而存在的客观世界。

任何虚拟现实世界都将基于信息处理。这意味着一切最终都被数字化或像素化到无法进一步细分的最小尺寸:比特。

根据支配原子和粒子世界的量子力学理论,这似乎与我们的现实相呼应:存在一个最小的、离散的能量、长度和时间单位。

同样,构成宇宙中所有可见物质的基本粒子是物质的最小单位。简单地说,我们的世界是像素化的。

支配宇宙中一切事物的物理定律也类似于计算机代码行,模拟将在程序执行中遵循这些代码行。此外,数学方程式、数字和几何无处不在——世界似乎完全是数学的。

支持模拟假说的另一物理学证据是我们宇宙中的最大速度限制,即光速。在虚拟现实中,此限制对应于处理器的速度限制或处理能力限制。

我们知道,过载的处理器会减慢模拟中的计算机处理速度。同样,阿尔伯特·爱因斯坦的广义相对论表明,时间在黑洞附近变慢。

也许模拟假说最有力的证据来自量子力学。这表明自然不是“真实的”:处于确定状态的粒子(例如特定位置)似乎不存在,除非您实际观察或测量它们。相反,它们同时处于不同状态的混合状态。这类似于存在于内存里,但未实际执行的程序。

量子“纠缠”的超距作用——效果似乎比光速还快,这应该不可能。

然而,这也可以通过以下事实来解释:在虚拟现实代码中,所有“位置”(点)与中央处理器的距离应该大致相等。因此,虽然以我们的角度,可能认为两个粒子相距数百万光年,但它们属于同一线程。

可能的实验

上面的理论很有意思,但除了给科幻作家提供灵感,是否还有科学上的意义呢?我们可以通过实验来证明它吗?

似乎有那么一点机会。

可以合理地假设一个模拟的宇宙会在任何地方包含大量的信息位。这些信息位代表代码本身。因此,检测这些信息位可以检验模拟假说本身。

最近的有学者提出了质量-能量-信息 (M/E/I) 等效原理——表明质量可以表示为能量或信息,反之亦然——表明信息位必须具有微小质量。这给了我们一些可以检验的东西。

我假设信息实际上是宇宙中物质的第五种形式。计算了每个基本粒子的预期信息量。依托这些结论,最终在2022年设计了一项实验方案。

如果让基本粒子和它们的反粒子湮灭——发射“光子”来擦除包含在基本粒子中的信息。我可以根据信息物理学的预测,检查所得光子的预期频率的确切范围。仅凭目前现有的工具就可以完成实验,我们已经启动了一个众筹网站来募集实验经费。

还有其他方法。已故物理学家约翰·巴罗认为,模拟必然会出现一些小的计算错误,必须有人维护才能让程序持续运行。

他建议我们去记录,如突然出现的矛盾实验结果,自然常数的变化等。如果反常事件重复出现,那或许就说明世界存在bug,也就是说宇宙是一个运行中的程序。

关于现实的本质,才是人类历史上,整个科学领域里最大的谜团。我们越早认真地对待,有朝一日证明或反驳它的机会就越大。

本文作者Melvin M. Vopson,朴茨茅斯大学物理学高级讲师。

https://www.sciencealert.com/expert-proposes-a-method-for-telling-if-we-all-live-in-a-computer-program


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