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虚拟的宇宙

时间:2013-02-17 13:51:03  来源:南方周末  作者:

作者: 约翰·D.巴罗

约 翰·D.巴罗(John D. Barrow)是英国剑桥大学应用数学与理论物理学系教授,也是一位高产的科普作家。本文选自巴罗的新作《宇宙之书》,在书中,巴罗带我们领略了一座妙趣 横生的宇宙陈列馆,其中藏有各式各样匪夷所思的宇宙。宇宙的原始含义是“一切”。但巴罗解说道,宇宙不仅包括可以存在的一切,还包括可能存在的、但还未发 现的一切,甚至还要包括不可能存在的一切。

模拟宇宙

一旦你认真对待所有(或几乎所有)可能的宇宙都可以(或确实)存在的想法,那么一种滑坡谬误(slippery slope,武断地将某个可能性引申成为必然性,然后串联这些不合理的因果关系,推断出一件毫无关联的结果,这就是滑坡谬误。——译者注)就会出现在你的面前。

我们已经看到,一个文明的科技水平只要比我们发达一点点,就有能力进行一场宇宙模拟实验,其中可以产生多种能够相互交流的智慧生物。这个文明会拥有 强大的计算机,其计算能力要比我们的计算机高一个巨大的量级。他们不但像我们这样,能够模拟天气变化或星系的形成,还能进一步看到恒星和行星系统的形成, 于是通过对虚拟世界的研究,他们的行星地质学和地形学也得到了发展。接着,将生物化学的法则和天文学的模拟结合起来以后,他们就能看到生命和意识的演化过 程(根据他们的需要,这些过程都可以被任意地加速)。

正如我们能观察果蝇的生命周期,他们也能跟踪生命的演化进程,观察文明如何发展,如何相互交流。他们甚至可以围观虚拟生物之间的争论:天上是否存在一个“大程序员”,他不但创造了宇宙,还可以随意挑战他们已经习惯遵从的自然法则。

一旦有谁掌握了模拟宇宙的能力,虚拟的宇宙就会如雨后春笋般冒出来,很快就会超过真实宇宙的数量。而且尼克·博斯特罗姆断言,如果随机选出一个智慧生物作为考察对象,那它更可能生活在虚拟现实之中,而不是真正的现实之中。

这个惊人的结论引发了更多讨论,如果我们极有可能生活在虚拟现实之中,自己只不过是其中的虚拟生物,那么我们该怎么办才好呢?罗宾·汉森认为,你应 该做的就是努力创造机会延长自己在这场模拟中的存活时间,或者寻求将来再被模拟一次,尽管这个忠告听起来像是很多人都信奉的个人奋斗策略,而不论他们认为 自己生活在哪种类型的宇宙中。对此,保罗·戴维斯回应道,我们极有可能生活在虚拟现实之中,这以反证法证明了涵盖所有可能性的多重宇宙的存在——但这无疑 会让我们从宇宙中获取可靠知识的愿望日渐渺茫。

有些人认为宇宙是由一个“大设计师”专门为生命的存在而设计的。为了反对这种论调,一些宇宙学家明确地提到了我们所介绍过的多重宇宙学说以及暴胀宇 宙理论。无论生命所需的条件多么苛刻,如果在无限的空间中存在一切可能性,多重宇宙中就必然会存在一个宜居的宇宙。但在讨论中常常会被忽略的一个关键问题 是,在所有的可能性中,宜居地带所占的可能性究竟有多大?没人知道答案。因此,那些人认为,多重宇宙只不过是一种逃避微调问题的简便方法。

干涉进程

对于多重宇宙理论的这两种观点都希望能够避免走向形而上学。但可惜多重宇宙的事情没有这么简单。我们已经看到,一旦有意识的观测者能够随意干涉宇宙 的进程,而不再是被动的“观测者”,那么结果就会是再次出现数不尽的神,他们以模拟者的面貌出现,掌管着手中虚拟现实的生杀大权。

模拟者能确定虚拟世界所受的各种规律,同时也能对之做出修改。他们能设计出一种人择原理的微调方案。他们可以随时拔掉插头,也可以参与到模拟之中或 者置身事外。他们可以冷眼旁观,看着虚拟生物在讨论是否存在一个掌控全局的神。他们也可以制造奇迹,或者将他们的道德准则引入到虚拟现实之中。他们永远不 用担心自己会造成什么伤害,因为他们的玩具现实不是真的,不是吗?他们甚至可以观察到虚拟现实里的文明发展出了极高的科技水平,于是在虚拟现实中再模拟出 一层虚拟现实出来。

面对这种错综复杂的情况,我们有可能将虚拟的现实与真正的现实区分开来吗?如果我们只不过是在虚拟现实当中进行科学观察,我们又能预期观察到什么呢?

首先,模拟者会避免在虚拟世界中运用整套自洽的自然法则,因为这会比较复杂,而且他们大可只需拼凑出接近“真实”的效果。如果模拟者只不过想玩玩而 已,选择经济实用的方案来模拟现实就很有必要。但如果模拟程序之中真的包含这样的不足之处,就可能偶尔会出现穿帮镜头,也就是业余剧团表演话剧时常见的 “吱吱作响的布景问题”,而且也许这种穿帮镜头在虚拟世界内部也能看到。

即使模拟者一丝不苟地模拟了自然法则,他们也无法超出自己的能力范围。虽然他们对自然法则的认识十分深刻,这种认识也不可能是完备的(一些科学哲学 的研究者会论证说,事实绝对会是如此)。他们也许知道很多模拟宇宙所需的编程知识,但对于自然法则的了解总会存在一些空白,或更糟地,存在错误之处。这些 漏洞应该是难以捉摸、不易发现的,不然我们假想的“发达”文明就配不上“发达”二字了。

补丁和纠错

这些缺点不会妨碍模拟实验开机并长时间地流畅运行,但慢慢地会有一些缺陷逐渐显现出来。最终,这些缺陷产生的效应如同一场雪崩,导致虚拟现实“死机 了”。唯一的解决方案就是让程序员每发现一个缺陷,就立刻打上一个补丁。家里有电脑的人早已对这种解决方案习以为常了。我们会定期收到系统的更新提示,以 便修复程序设计者原先没有预料到的漏洞,或者防止新型电脑病毒入侵。模拟开始以后,模拟者也会采取这样的临时防护措施,更新自然法则的版本,并向其中添加 一些他们新学会的东西。

在这种情况下,逻辑矛盾在所难免,模拟的法则时不时地就会被破坏一次。虚拟世界中的居民(尤其是虚拟科学家们)偶尔会被他们得到的实验结果搞糊涂。而虚拟天文学家们则可能,打个比方说,从观测中发现他们所谓的自然常数正在缓慢地变化着。

统治虚拟世界的法则甚至也可能突然失灵,这很可能是因为模拟者在应用一种在模拟其他复杂系统时已经证明行之有效的手段,即使用纠错代码,让事情都回到正轨。

以我们的遗传代码为例,如果任由这些代码运行,人类就延续不了多长时间。误差日积月累,必然会产生致命的危害。幸好存在一种纠错机制,能够识别和修 正遗传代码中的错误,使我们免受退化的威胁。许多复杂的计算机系统中都有这种内置的“拼写检查”功能,以防止错误的积累。这种纠错码是由贝尔实验室的理查 德·海明(Richard Hamming)在1950年最早提出的。

如果模拟者利用了纠错码防止整个模拟(以及更小尺寸上的我们的遗传代码)出错,那么虚拟世界的运行状态和法则就会时不时地被修正一下。这样,神秘的改变就会突然发生,违背了虚拟科学家通常观测和预测的自然法则。

我们还可以预期,虚拟现实的各处都具有最高程度的计算复杂度。虚拟生物的计算复杂度应该与最复杂的无生命系统(如天气系统)的相当,借用史蒂芬·沃尔夫拉姆的说法(虽然他是基于完全不同的原因而提出的)就是“计算等价原理”。

关于从内部区分虚拟和现实的问题,一个最普遍的担心就是,模拟者能够隐隐预感到不妙,因而会预先调整模拟的过程,防止故障的发生。这套新的虚拟现实可能又会与真正现实产生新的不一致,但他们又可以通过再次预判而防止故障的发生。

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