物理學家認為我們可能生活在虛擬世界!計劃用實驗來驗證這一可能

2022年11月22日23:44:02 科學 1681

長期以來,物理學家一直在努力解釋 為什麼宇宙一開始就具備條件適合生命進化。為什麼物理定律和常數,恰好是允許恆星、行星以及生命最終能出現的非常具體的數值?而讓宇宙膨脹的那種力,暗能量,就比理論認為的要弱得多。實際應該是讓宇宙物質全都聚集在一起,而不是像觀察到的在膨脹撕裂。

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一個常見的答案是我們生活在一個無限多的宇宙中,即多重宇宙所以我們不應該對其中至少有一個宇宙 會變成我們這個宇宙感到驚訝。


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但另一個看上去天方夜譚的答案,卻越來越被重視,那就是我們的宇宙是被一個外在的計算機模擬出來的,這個計算機有人(或許是一個先進的外星物種)在微調各種參數。

這個看上去很離譜的理論,目前已經得到信息物理學這門科學分支的理論支持。信息物理學認為時空和物質並不是宇宙的本質。相反,我們所處的物理現實,本質上是由信息比特組成的,而我們感受到的時空體驗就是從這些信息比特中產生的。而所謂的溫度,只是原子聚集在一起運動的另一種說法。從根本上說,沒有一個原子具有溫度。

這極大地讓科學家相信,我們的整個宇宙,實際上只是計算機模擬出來的事實,存在巨大可能性。

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不過,這個想法並不是最近才提出的。

早在1989 年,傳奇物理學家約翰·阿奇博爾德·惠勒 ( John Archibald Wheeler ) 就提出,宇宙從根本上講是數學的,宇宙可以看作是從信息中產生的。他提出了那句著名的話「 it from bit 」(宇宙來自比特)。

2003年,英國牛津大學哲學家尼克博斯特羅姆也提出了他的模擬假說:現實宇宙表明我們實際上很可能生活在模擬中。這是因為一個先進的文明必然會走到這樣一種程度:即他們的技術複雜到以至於模擬與現實無法區分,參與者不會意識到他們在模擬世界中。

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美國麻省理工學院的物理學家Seth Lloyd則將模擬假說提升到一個新的水平,他說,整個宇宙可能是一台巨大的量子計算機
2016 年,特斯拉SpaceX的老闆埃隆·馬斯克 (Elon Musk) 甚至公開表示:
「我們很可能處於模擬宇宙中」。

有哪些證據支撐呢?

有證據表明,我們的物理現實可能是模擬的虛擬現實,而不是獨立於觀察者而存在的客觀世界。

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因為任何虛擬現實世界都將以信息處理為基礎。這意味著一切最終都將被數字化或像素化到無法進一步細分的最小尺寸:比特。支配原子和粒子世界的量子力學理論,理論上就特別適合模擬我們的現實世界。量子力學理論指出,存在一個最小的、離散的能量、長度和時間單位而構成宇宙中所有可見物質的基本粒子,就是物質的最小單位。簡而言之,我們的世界就是像素化的。

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支配宇宙萬物的物理定律也類似於計算機代碼命令,對宇宙的模擬在執行程序時將遵循這些代碼程序的演算法。此外,數學方程式、數字和幾何圖案,充斥和主導著我們整個世界——世界似乎完全是數學的。

另一個支持模擬假設的物理學奇觀,就是我們宇宙中物質運動存在最大速度限制:光速。在虛擬現實中,這個限制意味著,模擬我們宇宙的處理器的計算速度存在限制,或處理能力存在限制。我們知道,超負荷和過載的處理器,會減慢模擬中的計算機處理速度。而且,愛因斯坦廣義相對論也表明,黑洞附近的時間會變慢。

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實際上,模擬假說最有力的證據可能就來自於當下最火最前沿的量子力學。量子力學表明宇宙不是「真實的」:處於確定狀態(例如特定位置)的粒子似乎並不存在,除非你實際觀察或測量它們。相反,它們會同時處於不同狀態的混合狀態。而虛擬後的現實,恰好需要觀察或測量才能讓事物處於確定狀態。

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此外,量子糾纏理論還允許兩個粒子詭異地連接起來。如果你操縱一個粒子,你就會自動並立即操縱另一個粒子,無論它們相距多遠——效果似乎比光速還快,而這,在真正的現實里是不可能的。

然而,如果是虛擬世界,就可以通過以下事實來解釋:在虛擬現實的代碼中,所有「位置」(點)與中央處理器CPU的通信距離應該大致相等。因此,雖然我們可能認為兩個粒子相距數百萬光年,但如果它們是在模擬設備中創建的,這種超越光速聯動的奇怪情況就可以解釋了。

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什麼樣的實驗能證明宇宙是虛擬的呢?

假設宇宙確實是一個模擬的宇宙,那麼,可以在我們這個模擬的世界,配置什麼樣的實驗來證明這一點?

首先,我們可以合理地假設一個模擬宇宙,必將包含我們周圍無處不在的大量信息比特。這些信息比特代表代碼本身。因此,檢測這些信息比特自然將證明模擬假設。物理學家Melvin Vopson就提出了質量-能量-信息 (M/E/I) 的等效原理——即質量可以表示為能量或信息,反之亦然。這表示信息比特必須具有較小的質量。而這給了我們一些可以搜索驗證的東西。


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他假設信息實際上是宇宙中物質的第五種形式。他甚至計算了每個基本粒子的預期信息含量。這些推測導致 2022 年他設計了一項實驗方案來檢驗這些預測。該實驗考慮通過讓基本粒子和它們的反粒子(所有粒子都有自己的「反」版本,它們相同但電荷相反)碰撞來檢測和測量基本粒子中的信息:當將一個物質粒子與一個反物質粒子碰撞時,它們會相互湮滅。而粒子的信息在被湮滅時必須要去某個地方。「一個電子中的信息是它的質量的2200萬分之一,但我們可以通過擦除它來測量信息含量。」。湮滅過程將粒子的所有剩餘質量轉化為能量,通常是伽馬光子任何含有信息的粒子都被轉化為低能量的紅外光子。


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他聲稱已經根據信息物理學預測了所產生光子的預期頻率的確切範圍。使用我們現有的工具可以很好地實現該實驗,目前他已經啟動了一個眾籌網站來實現這一實驗。

當然,還有其他方法。已故物理學家約翰·巴羅 (John Barrow ) 認為,模擬必然會產生微小的計算錯誤,那進行模擬的程序員就需要修復這些錯誤才能繼續運行這個虛擬世界。他提醒說,我們這個宇宙,可能會經歷某些被認為永恆不變的參數的變化,比如突然出現了相互矛盾的實驗結果,又比如自然常數的變化。因此,監視這些所謂的宇宙常量的值是另一種驗證方法。

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不得不說,我們這個宇宙的現實,其真正的本質是我們所面臨的最大的謎團之一。

我們越認真對待模擬這一假想,我們有一天證明或否定它的機會就越大。

如果你希望你的孩子來解答這一問題,這本對小學生擁有很好啟蒙的物理書籍,在此插播一下,不妨為他早早打好物理知識基礎。


最後,想問下各位,

你覺得我們是生活在一個虛擬的世界么?

你的證據是什麼?[狗頭]



編輯:今日頭條-宇宙的秘密

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