宇宙真是计算机虚拟的？新研究表明，引力可能是虚拟宇宙的证据

大家好，我是魅力科学君，今天我们要聊的话题是：一项近日发表在《AIP进展》（AIP Advances）上的新研究表明，如果宇宙真是计算机虚拟的，那引力就可能是虚拟宇宙的证据。

要理解这个理论，我们得先了解一个在物理学界比较新颖的假设，这被称为“信息动力学第二定律”（Second Law of Infodynamics），其内容是：在一个孤立的信息系统中，信息熵会趋于减少或保持不变，直到系统达到信息平衡时的最低值。

简而言之，信息熵这个概念来源于香农信息论，它衡量的是信息的不确定性，一个事件发生的概率越高，其信息熵就越低，反之亦然，在数字世界里，信息由“0”和“1”的比特流组成，信息熵越高，意味着需要更多比特来精确描述其状态。

此次研究提出的理论认为，“信息动力学第二定律”在宇宙尺度上也是成立的，它解释了为什么宇宙中存在大量的高度对称结构，因为一个高度对称的结构，其信息熵是很低的，一旦你了解了它的一部分，就能推断出其他部分，这大大减少了描述整个结构所需的信息量。

在此基础上，该理论提出了一个假设，即：如果宇宙是计算机虚拟的，那宇宙就应该是由由一个个微小、离散的“信息单元”构成的，它们可以被视为宇宙的信息存储介质，每个单元都能记录信息，如果单元是空的，它记录“0”，如果其中有物质存在，它就记录“1”。

如此一来，物质的分布状态，就直接决定了整个宇宙的信息熵，也就是说，当物质杂乱地分散在这些信息单元中时，各个单元记录的“0”和“1”的分布就相对随机，宇宙的信息熵就比较高，反之，当物质集中在少数几个信息单元中时，大量单元记录“0”，少数单元记录“1”，宇宙的信息熵就变低了。

在这个理论框架下，宇宙的信息熵就会因为因为“信息动力学第二定律”而自发地降低，如何实现呢？一个有效的方法就是，让分散的物质粒子聚集起来。

这是因为当多个分散的粒子聚集成一个更大的结构时，宇宙的“信息系统”就不再需要分别处理每一个粒子的信息，它只需要处理这个结构的位置即可，所以其信息熵也就降低了。

为方便理解，我们不妨来举个例子，这就像你电脑里有多个零散的文件，你要管理它们，需要记住每一个文件的位置，但如果你把它们都打包成一个压缩文件，并归档到一个文件夹里，那么你只需要记住这个压缩包的位置就可以了，在这种情况下，虽然压缩包里的内容没有减少，但你管理和查找的效率大大提高了，信息熵也就降低了。

而我们都知道，在已知的宇宙中，引力的作用正是将分散的物质粒子聚集起来。

所以该理论认为，如果宇宙是计算机虚拟的，那引力就应该是一个有力的证据，因为它驱动着物质相互靠近，聚集在一起，从而将原来分散的、需要分别编码的信息合并成更大的“信息包”，进而大大减少了计算机程序“管理”和“计算”这些物质所需的算力。

引人注目的是，在此次研究中，科学家通过严谨的数学方法推导出了基于该理论的引力计算公式，而这个公式，居然与牛顿万有引力定律中的公式一模一样！

不得不说，这样的结果是令人吃惊的，难道宇宙真是计算机虚拟的吗？很遗憾，就目前的情况来看，这个问题并没有确定的答案。科学家表示，此次提出的理论只是为我们探索宇宙的本质，打开了一扇充满无限可能的新“窗口”，而该理论是否真的成立，还需要更多的验证。

参考资料：Is gravity evidence of a computational universe？AIP Advances，Volume 15, Issue 4 April 2025，doi.org/10.1063/5.0264945