虛擬或真實，這個公式能告訴我們答案嗎？

2020-09-19 原理


長久以來，隨著計算機技術的高速發展，人們已經可以在計算機中用代碼創造出一個逼真的世界，我們玩的許多遊戲都是如此。這讓人們不禁產生了這樣一種懷疑：我們所處的世界會不會也是被一臺非常強大的電腦模擬出來的，而我們也正被一種未知的高級文明觀察著、操控著，整個世界隨時有可能崩塌消失？


有很多科幻作品都是基於這種細思極恐的想像，比如在《三重模擬》這部虛擬實境題材的科幻小說中，科學家為了研究市場營銷，在電腦裡建造了一座虛構的城市，裡面的人卻對此渾然不覺，只有一個個體覺察到了真相；在電影《黑客帝國》中，一名黑客發現了看似正常的現實世界實際上由一個計算機人工智慧系統控制的……


電影《黑客帝國》中的模擬世界。| 圖片來源：《黑客帝國》


撇開科幻作品，我們現在感知到的世界是被模擬出來的可能性有多大呢？埃隆·馬斯克曾經提出，我們現在處於一個真實世界的概率只有億分之一。現實是否真的如此悲觀？


加拿大蒙特婁大學的Alexandre Bibeau-Delisle和Gilles Brassard近期在arxiv預印本平臺上發表論文，他們通過類似德雷克方程的方法，對我們存在於計算機模擬中究竟有多大概率這一問題進行了嚴謹的分析推導。



1951年，費米提出悖論：理論上宇宙中存在著大量的智慧生命，人類卻從未探測到任何關於外星文明的蛛絲馬跡。這條悖論可以被德雷克提出的一則公式來解釋，德雷克的公式可以用來推測「可能與我們接觸的銀河系內外星高智文明的數量」，它通常被稱為德雷克方程。


德雷克方程。


在新的研究中，Bibeau-Delisle和Brassard參照德雷克方程的形式，寫出了關於人身處模擬世界的方程：



緊接著，他們根據這條公式推導出了所有個體中被模擬出的個體所佔的比例：



由於Rcal可以是一個很大的數值，經過簡單的數學推理就可以發現，如果fCivfDed≈0，則fsim≈0，也就是說，我們極大可能生活在一個真實的世界中。否則，fsim≈1，我們極大可能生活在模擬的世界中。因此，fCiv和fDed的數值是答案的關鍵。


如果fDed≈0，意味著高等文明並不會將計算能力投入到意識模擬中去。這種情形並不太可能發生，因為創造出個體具有意識的模擬世界，可以極大地幫助進行社會學研究以及戰略規劃。


而如果fCiv≈0，則表明幾乎所有智慧生物都將無法發展到文明水平，這反而可能會帶來更多「隱患」。創造出毀滅文明的高殺傷力武器，可能比掌握模擬意識所需的算力在技術上更為簡單可行。很有可能，在掌握意識模擬的技術之前，人類文明已經走向自我毀滅。這似乎也應和了馬斯克曾說過的，「我們要麼有能力讓模擬與現實難以區分，要麼文明將不復存在」。


總結來說，這個模型似乎在說，人類文明要麼僅僅是高智文明的模擬結果，要麼將走向自我毀滅。但我們也不必如此悲觀，人類現在對意識模擬僅有初步的認識，模型對現實世界進行了大量簡化，它還沒有能力精確地反應現實。



但如果我們真的處於一個模擬的世界中，我們該做什麼呢？就像在遊戲世界中或者物理模擬中一樣，虛擬世界中的人無法探測到來自外部世界的觀察，也無法離開虛擬世界。甚至如果模擬機器出現了故障或者信號問題，模擬出的世界也會隨之坍塌。


但通常，模擬一個世界是很難做到完美的，任何微小的計算錯誤都可能會對虛擬世界產生明顯的影響。比如說，在遊戲世界中，穿模的情況會時常發生：由於碰撞體積的設定失誤或是引擎的計算能力有限，兩個物體的碰撞時會相互穿透疊加。


如果我們在一個虛擬世界裡，則很有可能會探測到一些不合邏輯的物理規律，以此就能推斷出我們所處的世界並非真實。


另外，經典系統很難模擬出量子物理中的現象，像是我們所觀察到的如物質波、量子隧穿、量子糾纏等現象，這需要在一臺量子計算機上才能被模擬出來。


量子物理中一些有代表性的現象。| 圖片來源：Arndt et al. (2009)


然而，量子計算機在處理大量信息時會損壞模擬的內容: 材料的結構取決於電子的量子態的疊加。在量子物理中，如果需要精確地知道物體的位置，則需要極大的動能，這一動能甚至可以摧毀模擬出來的物體。因此，如果有一個觀察者從外部世界觀察人類世界的話，並不能觀察到關於人類世界的所有信息。


論文中Bibeau-Delisle和Brassard還給出了一個逃脫虛擬世界的方案：人類可以嘗試為自己創造出一個虛擬世界，並將自己投射到這個虛擬世界中。這樣，人們就可以逃離外部世界中的掌控者，即使他們關閉電腦系統，人們所處的世界也不會不復存在。


但兩人也提出，如果人們逃脫的意圖被外部者發現，則可能會受到懲罰，世界遭到毀滅。這仿佛是科幻作品中才會出現的劇情，但誰也不能肯定地說它會不會出現在未來。


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參考來源：

https://arxiv.org/abs/2008.09275

https://www.youtube.com/watch?v=x8qLBE8qPv0

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