宇宙是模拟的？物理学家想靠“像素”和“故障”找线索

如果宇宙是一台计算机，那它一定有个“刷新率”。这个念头听起来像科幻，但一些物理学家正认真讨论：我们身处的现实，会不会是某种计算构造的产物？

这个问题的起点，是两个我们熟悉又陌生的常数——普朗克长度和光速。现实在每一个方向上看都像是连续的，时空平滑、可测量，大体上确实如此。可一旦追问到支撑万物的基本常数从何而来，科学目前还给不出答案。于是，有科学家提出了一个颇具争议的想法：宇宙之所以具备某些性质，是因为它被“设计”成了这样。

先看普朗克长度。它代表我们已知物质能够存在的最小尺度，有可能对应构成空间框架的“像素”。每一个“像素”只有 1.6×10⁻³⁵ 米，小到什么程度？即便和原子的一种构件——质子相比，也微乎其微。一个质子仍然是普朗克长度的一百亿亿倍。

这个“像素”长度之所以重要，是因为物理学家推导出它时，正是把它当作量子力学与引力交汇的空间尺度。它同时代表光传播的最小离散距离。从这个意义上说，真空中的光速——每秒 186,000 英里——或许可以被理解为现实“更新”每一个像素的“帧率”。在如此微小的尺度上，量子物理的规则开始接管一切。

量子世界的表现，常常和我们的日常经验相悖。让它的机制难以理解的，是量子粒子似乎只有在被测量时才拥有确定的性质——就好像它们是按需渲染的，和游戏里的处理方式类似。纠缠的粒子能跨越遥远距离保持关联，它们的行为不太像彼此分离的物体，更像是一组数据。

把这些元素加在一起：像素、光速、量子现象。为什么我们的现实 apparently 围绕这些基本要素搭建？亚利桑那州立大学的理论物理学家 保罗·戴维斯（Paul Davies）提出，宇宙的这些性质合在一起，似乎表明现实的行为方式像一场模拟。

“模拟假说”这个概念至少已经存在了 20 年，因哲学家 尼克·博斯特罗姆（Nick Bostrom）而广为人知，但它在科幻作品中的出现还要更早。不过戴维斯强调，这只是一个思想实验。他还提醒，这个假说也许永远无法被检验，因此可能永远无法获得真正科学理论的身份。

“从某种意义上说，人们可以凭空编造任何东西，”戴维斯说。他引用了一段他印象最深的评论：多年前约翰·巴罗（John Barrow）在《新科学家》上发表过一篇题为《故障》的文章，其中写道，“物理学的缺陷或许比物理定律更能告诉我们关于现实的真相”。基本逻辑是：如果宇宙是一场模拟，它不必完美，所以人们可以去寻找自然秩序中的“故障”。

那么，如何证伪模拟假说？戴维斯说，尽管这是个有趣的念头，但它的终点可能更接近神话而非科学。“所以这个论点想想挺好玩——我脑子里也留了一个小角落给它——但它不会为在职科学家提供一条合理的职业路径。它更多是哲学家和神学家感兴趣的事。”

朴茨茅斯大学的物理学家 梅尔文·沃普森（Melvin Vopson）同样对此感兴趣。他研究过宇宙是否可能被“调校”成一场模拟，并就此出版了一本书，名为《现实重载：模拟宇宙的科学论证》。他说，检验我们现实的本质存在局限，但或许有一些形式的证据可以追寻——正是戴维斯提到的那些“故障”。

“假设宇宙确实是某种计算构造，那么本质上，要证明它，你需要拥有与运行渲染我们现实的计算相当的能力和工具。由于这些能力超出我们所处的构造领域，我们剩下的只是一系列有限的科学和形而上学线索，可以识别它们并用经验方法进行压力测试，”他说。“奇怪的是，我提到的那些局限本身，也可能是一条有价值的路径：有意把物理系统推到我们所处构造现实的极限，观察它们的行为。”

沃普森列举了几种做法。一类实验可以在接近光速的条件下进行，从而展示空间与时间在宇宙的终极速度极限处如何交织。另一类是通过量子力学测试，展示空间、物质和能量在极小尺度上的极限。他说，观察这些尺度，我们已经能够击碎一些错觉，比如把世界看作连续体的错觉，“而事实上宇宙是离散的，很像像素化，或计算机系统中的离散数字”。量子粒子的纠缠就是这种离散性的好例子，因为它表明物质本身“实际上具有波粒二象性，物质只在被观测时按需渲染”。

沃普森也补充说：“没有经验证据，没有人会接受模拟理论为事实，包括我自己。”不过他认为，有朝一日经验证据可能来自某种新颖的实验，尽管他无法预见它会如何出现。或者，新证据可能通过人工智能的进步而浮现——这一点同样难以预测。

我们无法真正证明宇宙是一场模拟，但可以展示的是：我们拥有大量工具来思考宇宙。也许随着人工智能或实验的进步，我们能了解更多；但就目前而言，关于现实的许多问题，仍只能留给哲学，而不是科学。

戴维斯认同这种态度。他说，自己对科学调查最大的异议在于，把宇宙称为一场模拟是一种“逃避”。因为科学家的天性和职业，决定了他们在寻找对周围宇宙的科学解释。另一方面，他也说，很容易想象“一个几乎任何事情都可能发生的世界，就像梦境，然后用‘这个现实就是模拟者所选定的样子’来解释它”。