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宇宙是否僅是一個程序?物理學家提出可行實驗

長期以來,物理學家一直在努力解釋為什麼宇宙是這樣而非那樣。為什麼物理定律和常數採用非常特定的值來允許恆星、行星和生命的出現?

例如,推動宇宙膨脹的暗能量比理論認為的要弱得多——這才能允許物質聚集在一起而不是被撕裂。

一個常見的答案是,存在無限多的宇宙體系,所以智慧生物會誕生在允許智慧生物出現的那個宇宙里,完全不值得驚訝。但另一個更小眾的解釋是,我們的宇宙是某種電腦程式,有人(也許是先進的外星物種)會對條件進行微調。

後一選項得到了信息物理學的這一科學分支的支持,它表明時空和物質不是基本現象。相反,物理現實基本上是由信息比特組成的,我們對時空的體驗由此而生。

類似於,溫度(體驗)源於原子的集體運動。單個原子的溫度毫無意義。

這一思想並不新鮮。1989年,傳奇物理學家約翰·阿奇博爾德·惠勒(John Archibald Wheeler)提出,宇宙本質上是數學的,可以看作是從信息中產生的。他創造了著名的格言「萬物源於比特」。

2003年,英國牛津大學的哲學家尼克·博斯特羅姆提出了他的模擬假說,認為我們實際上很可能存在於某種程序中。

美國麻省理工學院的物理學家塞思·勞埃德(Seth Lloyd)提出整個宇宙可能是一台巨大的量子計算機,從而將模擬假說提升到了一個新的水平。

經驗證據

有一些證據表明,我們的物理現實可能是一個虛擬實境,而不是一個獨立於觀察者而存在的客觀世界。

任何虛擬實境世界都將基於信息處理。這意味著一切最終都被數位化或像素化到無法進一步細分的最小尺寸:比特。

根據支配原子和粒子世界的量子力學理論,這似乎與我們的現實相呼應:存在一個最小的、離散的能量、長度和時間單位。

同樣,構成宇宙中所有可見物質的基本粒子是物質的最小單位。簡單地說,我們的世界是像素化的。

支配宇宙中一切事物的物理定律也類似於計算機代碼行,模擬將在程序執行中遵循這些代碼行。此外,數學方程式、數字和幾何無處不在——世界似乎完全是數學的。

支持模擬假說的另一物理學證據是我們宇宙中的最大速度限制,即光速。在虛擬實境中,此限制對應於處理器的速度限制或處理能力限制。

我們知道,過載的處理器會減慢模擬中的計算機處理速度。同樣,阿爾伯特·愛因斯坦的廣義相對論表明,時間在黑洞附近變慢。

也許模擬假說最有力的證據來自量子力學。這表明自然不是「真實的」:處於確定狀態的粒子(例如特定位置)似乎不存在,除非您實際觀察或測量它們。相反,它們同時處於不同狀態的混合狀態。這類似於存在於記憶體里,但未實際執行的程序。

量子「糾纏」的超距作用——效果似乎比光速還快,這應該不可能。

然而,這也可以通過以下事實來解釋:在虛擬實境代碼中,所有「位置」(點)與中央處理器的距離應該大致相等。因此,雖然以我們的角度,可能認為兩個粒子相距數百萬光年,但它們屬於同一線程。

可能的實驗

上面的理論很有意思,但除了給科幻作家提供靈感,是否還有科學上的意義呢?我們可以通過實驗來證明它嗎?

似乎有那麼一點機會。

可以合理地假設一個模擬的宇宙會在任何地方包含大量的信息位。這些信息位代表代碼本身。因此,檢測這些信息位可以檢驗模擬假說本身。

最近的有學者提出了質量-能量-信息(M/E/I)等效原理——表明質量可以表示為能量或信息,反之亦然——表明信息位必須具有微小質量。這給了我們一些可以檢驗的東西。

我假設信息實際上是宇宙中物質的第五種形式。計算了每個基本粒子的預期信息量。依託這些結論,最終在2022年設計了一項實驗方案。

如果讓基本粒子和它們的反粒子湮滅——發射「光子」來擦除包含在基本粒子中的信息。我可以根據信息物理學的預測,檢查所得光子的預期頻率的確切範圍。僅憑目前現有的工具就可以完成實驗,我們已經啟動了一個眾籌網站來募集實驗經費。

還有其他方法。已故物理學家約翰·巴羅認為,模擬必然會出現一些小的計算錯誤,必須有人維護才能讓程序持續運行。

他建議我們去記錄,如突然出現的矛盾實驗結果,自然常數的變化等。如果反常事件重複出現,那或許就說明世界存在bug,也就是說宇宙是一個運行中的程序。

關於現實的本質,才是人類歷史上,整個科學領域裡最大的謎團。我們越早認真地對待,有朝一日證明或反駁它的機會就越大。

責任編輯: 方尋  來源:煎蛋網 轉載請註明作者、出處並保持完整。

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