听众问答 | 我们是否生活在虚拟世界中？
脏油菜
喜马拉雅听友
最近听完《科技情报局》节目中的一期节目，标题是：我们都有可能是假人，觉得脑洞大开。节目中说“我们都是模拟的，就把量子世界物理规则和宇宙大爆炸原因等等疑惑问题都能自洽地解释了”汪老师对此有什么看法？
汪诘
科学有故事
我也去把他说的那期节目听了一下，我想谈谈我个人的一些浅见。
首先给打酱油的吃瓜群众解释一下什么是模拟理论。我觉得准确地说，这个还不能算理论，只能算是一种假说或者想法吧。这个假说最早的提法叫“缸中之脑”，就是说你怎么知道自己不是一颗被养在玻璃缸中的大脑，你所感知到的一切只不过是刺激你的大脑产生的应激反应而已。到了后来，就有了电影《黑客帝国》，这部电影就是形象化展示了缸中之脑的假说，我们每个人其实都是被养在培养皿中的，所感知的一切不过是虚拟游戏罢了。现在这个假说升级成了“模拟理论”，是瑞士的一位叫 Nick Bostrom 的哲学家在 2003 年提出来的。这位 Nick 是牛津大学的哲学系教授，有点小名气，出过书，上过TED 演讲会，经常接受媒体采访，不过他出名主要是因为他对AI威胁论的坚定支持，2015年11月纽约客对他的介绍是：专注于AI威胁论的哲学家。你在搜索这个人名的时候，很少会有文章提到他的模拟理论，他自己也不怎么谈。这里我首先要纠正一个翻译上的错误，Nick 的原始论文是发表在牛津大学的一本哲学期刊上的，“模拟理论”的英文是 Hypothesis，因此应该说是“模拟假说”或者“模拟猜想”，不知怎么的，传到国内后就变成了“模拟理论”，我在知乎上看到有人提问的时候，以中文为参考再翻译回去，误当作是Simulation Theory，这个 Theory 在英文中是很严肃的用词，要成为一个 Theory 可没这么容易。
Nick 在模拟假说中提出了三个命题，他的原文写的比较拗口，我用一个比较通俗的翻译来讲，基本也是准确的。
几乎所有与我们相似的文明都会在技术成熟之前灭绝。
几乎所有技术成熟的文明都没有兴趣进行先祖模拟。
几乎可以肯定，我们正处在一个电脑模拟的世界之中。
Nick提出，如果前两个命题为假的话，那么第三个命题就一定为真。用大白话来说呢，就是 Nick 认为宇宙中存在无数个高度发达的技术文明，而这些文明都有兴趣开发模拟人生的游戏，所以，这样的模拟人生游戏也有无数个，那么从概率上来说，我们活在这种模拟人生的游戏中的概率就非常非常大。以上这些就是模拟猜想的核心内容。《科技情报局》的那期节目就是介绍这种猜想的一期节目。
我先谈几点我听完这期节目后，觉得在节目中不够严谨的说法。
在大约15分15秒的地方，播主说“模拟理论之所以能够受到科学界越来越多的重视，不是因为嘴皮子厉害，而是科学家们发现了越来越多的证据，和越来越多奇怪的现象”。那么，这个假说是不是真的像播主说的受到了科学界越来越多的重视呢？
为此，我特地在 web of science 论文数据库做了一番检索，这个论文数据库是目前全球最大的论文数据库，收录了 8,000 多种世界范围内最有影响力的、经过同行专家评审的高质量的期刊。它的网址是 www.webofknowledge.com，大家有兴趣也可以与我做同样的检索。
首先我用 Nick 原始论文的标题 Are you Living in a computer simulation 进行检索，没有找到，换句话说，发表他这篇文章的期刊是被排除在 8000 多本期刊之外的，我需要说明的是，web of science 是也收录哲学类期刊和论文的，并不仅仅是科学类。然后，我继续以关键词 Simulation Hypothesis 对论文标题进行检索，时间范围是 2003 年至今，结果比较令人失望，仅仅在2014年到2017年之间有过 4 篇论文标题中提到了 Simulation Hypothesis，再仔细看一下标题，就会发现，只有一篇与今天的主题相关，另外三篇都是其他领域的，例如谈计算机模拟人类面部表情的论文等。而那篇独苗论文的被引用次数只有1次，这可以说明这篇文章的受重视程度几乎为零。
我接着仍然以关键词 Simulation Hypothesis 对论文内容进行检索，时间范围仍然是2003年至今，这次的结果是 50 篇，大致浏览了一下标题，真正与我们这次主题相关的估计只有那 5 篇分在哲学类的论文。大家要知道，这可是在 8000 多份期刊，10 多年的所有论文中，只有那么一点点信息。我又用同样的关键词在 Google 趋势中检索了一下，从2004年至今，除了2016年10月份有过一阵短暂的突然热度，我估计很可能是因为某部电影或者小说的发行，其余时间都是比较平稳的，总体呈现一根中间凹，两头稍微翘的曲线，也就是说 2004 年的搜索热度和今年是基本持平的。
所以，我的结论是，模拟假说在科学界基本是可以被无视的假说，即便是在哲学界，也很少有人关注。在大众讨论的话题领域，也没有呈现出逐步升温的现象。
播主在节目中提到了很多证据和现象，并说“这些证据和现象都在暗示我们，只有当我们这个世界是虚拟的时候，这一切才说得通”。但我需要指出播主在引用科学理论时的一些不对的地方，比如，在16分左右，主播在解释宇宙大爆炸理论时，说“在大爆炸之前，没有时间和空间，只有虚无”，实际上宇宙学家只能研究大爆炸之后的事情，至于大爆炸之前到底是什么样的，是虚无还是其他情况，科学家们只能诚恳地说——不知道——有些宇宙学家会猜想说，可能奇点本身就是来自于真空的量子涨落现象。在物理学家眼里，是没有虚无这个概念的，真空本身也充满了量子涨落，这个是有明确的实验证据的，例如卡西米尔效应，就是证明真空不空的最简单实验。结论就是，奇点来自于真空的量子涨落并不是什么不可思议的事情。
另外，主播说科学家们发现这个世界是量子化的，而计算机程序是数据化的，比如一张数码照片被放大后就能看到像素是最小单位，所以，量子化能说明我们很可能是计算机程序的产物。这种思路是刚好把因果关系倒置了，是因为我们的宇宙是量子化的，所以计算机只能按照量子化的思路来设计和制造，没有量子理论，我们造不出计算机，计算机的存储方式和数学共同决定了计算机程序的原理。不能把结果当做原因来用。如果原因结果扯不清，我们至少可以说，我们现在的计算机程序与量子化的宇宙是逻辑上的必然结果。假如有一个模拟我们的外星人世界，那个世界的程序也必然是量子化的，这是由数学决定的，那外星人世界又是谁模拟的呢？
主播还提到了一位理论物理学詹姆斯·盖茨，说他在描述量子力学超对称结构的方程式中找到了计算机代码的影子，也就是说，科学家在描述宇宙的方程式中发现了人类计算机程序的语言，主播还特地说“注意我的用词，不是说发现了类似程序代码的结构，而是就是人类程序的代码，而且是一组特殊的程序代码，由美国数学家克劳德·香在上世纪四十年代发明”。在网上检索一下，用不了5分钟，我们就能找到主播所说的这段东西的源头，有意思的是，从检索结果中我们能很容易看出原始来源的文章是被怎么一步步被曲解和夸大的。
最初的源头是2016年4月7日，《科学美国人》上的一篇文章，标题就是与 Nick 的那篇论文一模一样的标题，翻译过来就是“我们生活在电脑模拟中吗？”注意，标题中有个问号。马里兰大学的理论物理学家詹姆斯·盖茨说：“我接触了错误校正码——使浏览器正常运行的代码。但为什么在我研究的有关夸克、电子以及超对称的方程中也出现了错误校正码呢？”在这里我不想展开讨论什么是这些方程中的错误校正码。但是这篇文章被国内的《科技日报》翻译出来后，就看到各种文章的解读就开始走样了。主播就是参考了某个走样到一定程度的文章，成了“一组特殊的程序代码，由美国数学家克劳德·香在上世纪四十年代发明。”顺便说一下，他说的克劳德·香，指的应该是克劳德·香农，香农是信息论之父，知名度很高，把香农翻译成香，这个是很罕见的说法，一般只有对科学很陌生的译者才会不知道这种名人的惯译法，就好像把爱因斯坦说成爱斯坦一样奇怪。香农在上世纪四十年代最重要的贡献就是给出了信息熵的定义和计算公式，这个和詹姆斯·盖茨说的校验码完全搭不上关系，但是因为香农是信息论的发明人，所以拉上他做背书会显得更高端一点，大概是这样吧。
主播反复提到在游戏“我的世界中”有一个细思恐极的设定，什么呢？就是房子的高度不能超过 256，为什么呢？这个就是游戏的一个程序设定嘛。在程序猿看来，很好理解。主播继续就说，那由此，我们细思一下，为什么我们这个宇宙中的光速也有一个上限呢？如果我们的宇宙是模拟出来的，那就很好理解了，这是程序猿设定的嘛，理由可能就是为了防止内存溢出。这句防止内存溢出是我给加上的，估计主播没写过程序，如果让我来写的话，会用上更多的专业术语。然后，更有意思的是，主播解释说，为什么运动速度越快，时间就会膨胀了呢？因为和虚拟处理的荷载效应有关，宇宙中高质量、高密度的物体会造成高处理需求，所以会减慢时空信息的处理速度，就好比在电脑上运行一个大程序，会减慢电脑的处理速度一样。
脑洞开的很大，但是 BUG 不少。首先，我的世界中的房子高度是可以由程序任意设定一个上限，这个不假。但是，宇宙中的无数个常数可是不能任意设定的。比如说，圆周率 π，这个数值能任意设定吗？显然不能，因为它是数学必然。而光速，虽然现在还无法给出最终的证明，但是已经有越来越多的广义相对论学者相信，光速 c 是时空的一个几何性质，也就是像 π 这样的数学必然。那相对论效应是因为程序跑不动导致的吗？大家可以仔细听一下节目的内容，我不知道是主播故意的还是真的没搞懂相对论，总是提到在高速运动下，还有高质量，高密度，要特地强调一个“高”字，实际上，经常听我节目的听众应该知道，相对论效应是无处不在的，不是只有在高速下才有，它本质上是时空的一种结构化的性质。而我们的计算机程序，只有在过了某个临界点，才会做降频保护之类的。我想，如果我们真是被高级文明模拟出来的，那么它们的计算机原理还停留在人类目前的原理上，也未免太可笑了，我们目前的电子计算机原理别说模拟整个宇宙了，就是模拟个天气系统都做不到。
主播在节目中经常会说一些很奇怪的话，比如“爱因斯坦在短短一年的时间里，发表了包括狭义相对论、E=mc∧2在内的4篇颠覆性的论文，并且推翻了牛顿的万有引力定律”，再比如“其中的一个怪异现象呢，就是薛定谔提出的量子纠缠”，再比如“量子纠缠就好比在中国的哥哥被打了一巴掌，远在美国的弟弟立马感觉到了疼痛”，因为我不想把本期节目拖的太长，所以我就不解释这些陈述句的问题了，我想我的大多数老听众都能明白哪里不对。那么量子纠缠是不是可以作为模拟假说的证据呢？不能。我把 Nick 的论文快速阅读了一遍，很短，几千个字，连 Nick 自己在模拟假设的那篇论文中都没有用任何量子现象来佐证模拟假说。我的老听众应该知道，现代物理学对量子纠缠的理解已经大大超越了爱因斯坦的时代，量子纠缠是不确定性原理的逻辑必然，而不确定性原理又是共轭物理量的逻辑必然，量子纠缠现象神奇但不神秘，它的确还有尚未解决的谜题，但并不是很多人理解的那样神秘兮兮。或许有些人会想，虽然量子纠缠现象不能当做模拟假说的证据，但模拟假说能轻松解释量子纠缠现象，这个总不假吧，就好像播主说的，在计算机程序中，没有什么距离不距离的，程序猿想让两个物体互动就互动，没有限制。真的能解释吗？其实解释不了。因为，那个模拟我们的外星人的世界也一样会有量子纠缠现象，因为我说过，它是不确定性原理的逻辑必然，那外星人世界的量子纠缠怎么解释？继续用模拟理论解释吗？
主播在节目的最后开始谈起了著名的双缝干涉实验，用这个实验来说明波粒二象性和观察者效应，最终是为了说明物质和意识的关系，也就是我经常提到的那个常见误解：我们不观察电子的时候，电子不存在。应该说绝大多数人都会被各种科普文章中的“观察”两个字误导，而很多科普文章总是不解释一下物理学上的观察具体是什么意思，它和我们日常口语中的观察的含义是不同的，在我们的口语中，观察必须要有人眼睛的参与。但是在物理学中，观察仅仅代表了两个系统发生了相互作用的意思。与人的意识没有什么关系。其实，大家想一想，电子有多小啊，人的眼睛想看也是根本不可能看得到的，你的意识再强烈，你也看不到电子，科学家们看到的电子只不过是一些由各种传感器发回来的统计数据而已。即便是宏观物体，其实，我们人也是看不到的？为什么这么说，因为我们看到的只不过是被物体反射回来的光子而已，这些光子打在我们的视网膜上，刺激了我们的神经，让我们产生了图像的感觉，所以我们只不过是感受到了一些光子在我们的视网膜上留下的痕迹而已。客观世界的物体跟人的意识真的没有什么关系。主播还讲到了惠勒的延迟选择实验，还由此得出了一个“唯物主义”已经一败涂地的结论，我想，大概惠勒自己都会被弄的哭笑不得的。可能大家看到过很多物理学家都说过，宇宙是什么样子与我们怎么观察它密不可分，包括惠勒也表达过同样的意思，只是原话怎么说的我懒得去查了，这句话是很不错的，但是很容易被误读，关键就在于观察两个字会误导大家，其实，更好点的说法是：在物理学中，其实并不存在物质的客观性质，我们不能脱离测量方式来谈物质的性质。这句话要解释清楚不易，大家先听个耳熟吧，有机会我专门做一期节目来解答，但这句话肯定不是意识决定物质的意思。现代物理学上用到的测量方式有很多很多，唯独不需要目测。
好了，讲到这里，我对那期节目的评论差不多就是这些。但是，我话还没说完，如果只听上面那些，就容易断章取义，以为我对模拟假说嗤之以鼻，不屑一顾。不是的，模拟假说其实挺有意思的，我反对的只是播主把一个比较理性、严肃的哲学问题硬是给弄的神叨叨的，披上了一层故弄玄虚的外衣而已。
模拟假说在我看过的好些科普文章和科普书籍中都有提到，它往往是和平行宇宙同时出现的。例如著名的平行宇宙学说的支持者，麻省理工的泰格马克教授就不否认这种可能性，还有美国著名的科普红人布莱恩·格林，在它的《隐藏的现实——平行宇宙是什么》一书中，就把模拟假说列为一种可能的平行宇宙模型。但是，他们仅仅是认为这种假说没有被证伪而已，但是并没有什么证据能证明模拟假说的正确。纽约大学的哲学教授戴维·查尔莫斯说“你找不到能证明我们不在模拟程序里的证据，因为我们能找到的所有证据都可能是模拟出来的”，他的意思是这种假说不具备可证伪性，也就被排除在了科学研究之外。从我们在论文数据库的检索情况来看，也确实说明这并不是一个科学家感兴趣的研究问题。当然，科学家们不感兴趣，也不能证明它是错误的。总之，我通过检索，讨论这个话题的靠谱文章实在是寥寥无几。不过有一点可以肯定，我没有找到哪个知名的科学家用量子力学或者其他什么物理现象来证明模拟假说的正确性，播主所举出的那些证据要么是以引用了被歪曲或者夸大过了的事实，要么就是对科学理论的误读和曲解，在逻辑上并不能站住脚。
那最后我来谈谈自己的对模拟假说的想法，申明一点，以下想法仅仅是我个人的浅见，不是科学共同体的观点。
第一， 即便我们这个宇宙真的是被某个程序模拟出来的，那么我们宇宙的所有物理规律和常数与那个模拟我们的真实外星人世界是一样的。为什么？因为逻辑和数学不会因为是否计算机模拟而改变，我们已经观察到的所有物理现象要保持自洽和一致性需要的是一个完整而无比精密的物理法则，这种法则的缜密和精巧不是凭空创造出来的，而是自然赋予的。所以，从这个意义上来说，我们生活在模拟世界中与生活在所谓的真实世界中并无本质的差别。
第二， 信息论的发明让我们知道，宇宙中的信息总量是可以计算出来的，如果要模拟我们这个宇宙，它所需要的 CPU 算力是多少以我们人类目前的知识可能无法估计，但是需要有多少物质来储存我们这个宇宙的信息，那是可以知道的，答案就是需要有与我们这个宇宙同样多的物质才能 1:1 模拟我们的宇宙。打个比方，如果我们要 1:1 的模拟地球的天气系统，那么整个大气层中有多少个分子，我们就需要多少个量子来参与计算。从这个角度来说，能够模拟我们已知宇宙的文明肯定不是我们这个宇宙中的文明类型。所以，Nick 论文中的第一个命题：几乎所有与我们相似的文明都会在技术成熟之前灭绝。即便这个命题为假，也不能推出结论，因为所有与人类相似的文明不可能拥有和控制模拟本宇宙的信息储存物质。
第三， 如果我们的宇宙是模拟出来的，那么我们同样可以认为模拟我们的宇宙的那个外星人世界也是被更高级的外星人模拟出来的，如此往上可以继续上去没有尽头，想到这一层，那么模拟和真实怎么从定义上区分开？换句话说，从哲学上来说，到底有没有所谓的真实，哲学家们完全可以当成一个命题来争论了。我的忠告是，假如你痴迷于思考我们的世界是模拟的还是真实的这个问题，还不如痴迷于思考真实和模拟的区别到底在哪里。
第四， 如果你想留言打击我一下，让我觉得这期节目做的很失败，你就留言说：因为听了这期节目，或者去听了《科技情报局》的那期节目后，就陷入到各种奇思妙想中不可自拔，觉得自己参透了宇宙奥秘，并且有了一种藐视科学家们的幻觉。
第五， 关于物理常数、光速极限、数理逻辑、唯物主义、测量和实在性，我其实还有很多话想说，一来今天节目的稿子已经写的足够长了，二来，我确实也还需要好好整理下思路。所以，我们以后有机会再聊这些话题。
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