文丨腦極體

　　“從前有座山，山里有座廟，廟里有個老和尚和小和尚，老和尚對小和尚說：從前有座山……”

　　這個膾炙人口的民間故事，和接下來討論的主題息息相關。在我們完成這場注定非常燒腦的討論之后，你可能會對這一有著俄羅斯套娃結構的故事產生全新的認識。

　　這次主題的前提是這樣一個問題：我們身處的宇宙和人類文明社會是如何存在的？

　　想必我們大概都知道，從古至今有無數的神話傳說、哲學宗教，還有現代科學，已經給出非常多的猜想和假說。而現在，科學界正在流行這樣一個有趣的假說：我們身處的宇宙和人類文明是被矩陣模擬（Matrix-style simulation）出來的。

　　不管你信不信，反正埃隆·馬斯克信了。

　　兩年前，這位硅谷鋼鐵俠在一堆麻煩纏身之際，抽空參加了一檔兩個半小時的網絡直播節目。在節目里，他喝了威士忌、吸了大麻，然后徹底放飛了自我。這讓他輕松地全盤托出了自己的各種想法，其中就包括：人類文明很可能與游戲一樣，都是許多模擬文明中的一部分。

　　最后，他還煞有介事的說：“模擬的論據非常充分，同時也提醒了我們不要嘗試加快文明進化的速度，否則會讓界限產生模糊，讓文明走向終結。”

　　實際上，也就是他可能是全世界最激進地加快文明進化的人了。近日，SpaceX 執行航天載人的龍飛船成功發射，實現星際旅行的“星艦”計劃也在推進，一時讓馬斯克風頭無兩。此外，他還一直致力于腦機接口的技術研究和商業化。

　　你看，從宏觀的宇宙探索到微觀的腦神經科學，馬斯克正沿著兩個極端的方向探尋著那個“模擬”界限。我們自然不能輕易懷疑馬斯克在“矩陣模擬”假說上的信念和執著。

　　當然，這一主題對大多數人而言，確實是既陌生又有趣。如果你也曾好奇過“我們從何而來”這個問題的話，不妨一同踏上這趟燒腦之旅。

　　柏拉圖“理念論”：矩陣模擬假說的思想源頭

　　“矩陣模擬”假說，是隨著計算機技術的興起而出現的，又可以被成為“數字宇宙”假說。其基本涵義就是“我們所處的這個現實世界其實是一種更高智能的計算機模擬而成的，正如我們現在通過計算機的數字技術來模擬現實世界從而制造一個數字世界一樣”。

　　這時你可能會想，這不正是電影《黑客帝國》里所描繪的場景么？

　　是的，《黑客帝國》的 The Matrix（矩陣，又稱母體）就是根據這一理論所虛構出來的一個超級計算機，以至于那些被 Matrix 控制的人類，從始至終都不知道自己究竟是生活在現實世界中，還是在 Matrix 模擬的世界之中。

　　這一思想假說并不是近代科學的產物，最早其實可以追溯到古希臘雅典時期。當時最早的一批哲學家大膽拋棄神創造世界的傳統觀念，開始追問世界存在和變化的真正本原，比如畢達哥拉斯學派認為“數是世界萬物的本原”。這些思想直接啟發了柏拉圖的學說。

　　在關于世界的“真實”和“模擬”的問題上，柏拉圖使用了一個“洞穴”比喻來進行解釋。

　　在深邃的洞穴中，有一群被禁錮的奴隸，他們無法看到身后，也無法看到對方，只能直勾勾看著前面的墻壁。在他們身后有一堵矮墻，矮墻后面有另一群人舉著火把和各種物品。火光將這些物品的影子投射到了奴隸們能夠看到的墻壁上，奴隸們便以此來辨認各個物品，并且可以互相交流為這些東西命名。在他們眼中，這些影子就是真實的事物。

　　直到有一天，一個奴隸掙脫枷鎖，他先是看到了火光和這些物品，隨后他又努力爬出洞穴來到了外面，然后花費了好長時間才習慣了日光，看清了外面的世界。等他返回洞穴，企圖告訴里面的同伴“什么才是真實世界”的時候，他卻遭到了同伴的一致嘲笑，說他在外面弄壞了眼睛，連墻壁上的事物都看不清楚，還說什么外面的真實世界。

　　在柏拉圖的理論里，我們身處的世界，所見所聽，所感所觸的一切事物都只是“模擬”，就如同洞穴奴隸所見的“墻壁影子”，那些微弱的火光就是我們的感知能力；而我們以理智為伴，所思所想的那個世界，他稱之為“理念的世界”，才是“真實”的世界，就如同洞穴奴隸跑到外面所看到的世界，包括一切的數學定律、物理世界的概念和人類社會的一切概念規則。

　　感覺經驗的世界是“現象的、變化的和模擬的”，而理智概念的世界確實“本質的、不變的和真實的”，這是多么反直覺的想法，但卻是西方科學、理性精神的真正思想源頭。

　　顯然，《黑客帝國》的世界觀設定與柏拉圖的“洞穴”設定異曲同工，其中借用的“矩陣模擬”假說設定也有著深刻的“理念論”根源。那就是我們認為的感覺經驗的“現實世界”是被真實的“理念世界”所投射和模擬而成的。

　　在今天，這就是我們都熟知的數字模擬技術，也就是將一切物理的、生物的過程轉化為數字信號的過程，顯而易見的如圖像、聲音，復雜一點的如腦電波和神經元放電。

　　最后就變成這樣一個問題：從理論上，當我們無法區分清楚什么是“真實”，什么是“假象”的時候，我們如何斷定現在身處的“現實世界”是不是由一個高級文明所模擬出的“矩陣”呢？

　　“數字宇宙”假說：可能被證實，卻難以被證偽

　　“矩陣模擬”實質上就是將“現實世界”數字化。為便于理解，我們后面用“數字宇宙”來繼續論證。所謂的“數字宇宙”假說，就必定要假設這個宇宙是由“數字”組成的。

　　特別要強調“數字宇宙”中的“數字”一定是有理數，就是包括自然數、分數、可循環無限小數這些數字；而“宇宙”一定要設定為“不連續的，即時間是一步一步的，空間是一格一格的”。這樣的“數字宇宙”才可以被當前我們的計算機所編碼和模擬。

　　我們知道，現代計算機的原理都是來自于“圖靈機”，其本質就是對于有理數的處理。計算機的算法都是按完整的步驟進行，都是連續分隔的狀態，對應著就是計算機晶體管的開和關。此外，計算的過程中無論計算的長度有多少，計算機也必須有一個終止。

　　這樣計算機所包含的數字集合都是“可數的”（Countable），因此，計算機是排斥無理數的。

　　那么問題來了。真實的宇宙時空到底是“連續的”還是“非連續的”，這件事情還沒有定論呢？況且，我們現在的所有物理定律可都是假定時空是連續的。難道我們就要因為計算機只能處理非連續的有理數，就要用宇宙時空的“非連續性”假設來遷就人類計算工具的有限嗎？

　　是的。在這兩種假設之中，堅持“時空非連續性”的“數字宇宙”的假設更具吸引力。一方面來說，一個可以被計算的宇宙更符合人類的求知本性，畢竟如果宇宙的規律和人類文明的一切事物都可以被計算還原為數字的過程，盡管這個數字非常非常龐大，就像 Matrix 那樣無所不包，那這將讓人類獲得數字永生的希望。

　　另一方面，“數字宇宙”的假設有可能被證實。如果科學家有一天真的發現了宇宙空間有極限的微觀尺度，無論是 10 的負多少次方吧，都將證明世界是由有理數組成的。這意味著，數學世界的 “無理數”的怪物終于被我們從物理世界驅逐，這將是何等的榮耀。

　　當然，宇宙時空的“非連續性”和“連續性”一樣，都難以被證偽。因為時間和空間理論上都存在著無限可分的性質，特別是空間上，如果人類的實驗精度一直無法發現那個最小的空間尺度，那自然不能說空間有最小尺度，也不能說空間沒有最小尺度，所以，這兩者都不可能被證偽。而我們知道，一個假說如果無法被證偽，也就自然不可能稱之為科學。

　　回到現實，“數字宇宙”帶給我們的好處確是實實在在的。

　　馬斯克就舉例說：40 年前，計算機最早的游戲《Pong》，只是由兩個矩形和一個點組成，但這就足夠洞察到物理世界的乒乓球游戲的本質。而 40 年后，我們擁有了可以數百萬人同時在線的 3D 模擬游戲。人們在其中可以建立一切現實世界存在的、甚至不存在的事物，正如《我的世界》這種像素化游戲所模擬的虛擬世界一樣。

　　而未來，我們除了必要的生理需要和物理能量攝入之外，完全沉浸在數字化的生存當中。我們可以在 VR、AR 世界里探索星際空間、海底世界，可以進入太陽內部，也可以漫游人體。作為數字世界的第一視角，你可以完成在計算機像素精度允許的范圍內一切的感覺經驗。

　　這里延伸出來的一個問題是：當我們有足夠強大的計算機（人工智能也不過是算力更強大的一種計算）所創造出來的“數字宇宙”，我們會樂意生活在其中嗎？

　　超越“數字宇宙”：哥德爾不完備性定理的意外之花

　　如上所論證。如果我們現在所處的“現實世界”就是一個高級文明所模擬出的“矩陣”，那么我們如何來戳破這個“假象”，以抵達馬斯克害怕的“界限”？如果我們接下來要用計算機技術來創造一個全新的“數字宇宙”，那我們如何能夠保留一種“覺醒”的能力？

　　前者就如同《黑客帝國》里，尼奧被墨菲喚醒后，親眼看到無盡的“電力牧場”；后者就如同《盜夢空間》里那個夢中一直旋轉的那個陀螺。

　　那么，我們做好手握旋轉陀螺，窺視夢醒之后“電力牧場”的勇氣了嗎？那就是，“數字宇宙”背后到底是怎樣的世界？從邏輯上來講，那自然就是“連續性”的時空，包含無理數的物理世界，也就是實數（實數包含有理數和無理數）世界。

　　你可能問，這需要什么勇氣？那么你會做出一條根號 2 米長度的腰帶，你能劃出直徑 1 米，周長為π的一塊圓形土地嗎？顯然，我們現在再精確的尺子和工具也無法準確測出這些長度，這正是無理數的惱人之處。但是真實的世界可能就是存在無理數的尺度，只是我們的測量工具不夠精確而已。

　　當然，從根本上證實“現實世界是實數世界”，或者證偽“現實世界是數字世界”，幾乎是不可能的事情。但是一位天才數學家，從自然數系統本身的證明中，給予“數字宇宙”一次沉重打擊。這就是“哥德爾不完備性定理”。

　　1931 年，僅僅 25 歲的哥德爾證明了一個有關自然數公理系統定理，大概的結論就是，只要自然數的公理系統只有有限的公理，那么一定有一些命題無法被這些公理所證明。因此自然數公理系統是不完備的。

　　而“數字宇宙”的“可數系統”基本等價于自然數系統，那么這個可數的“數字宇宙”一定存在著一些自身無法證明的命題。也就是這個“數字宇宙”一定會有缺陷的。那么我們如何跳出由計算機所規定好的各種規則和邊界呢？

　　舉個例子。我們的大腦有 1000 億個神經元，即使數量巨大，這些理論上也是“可數的”有理數，也是可以為計算機所模擬的。然而這些大腦神經元通過節點又產生一百萬億的連接，在這種超級復雜性上，一些原本僅僅由神經元放電難以產生的東西奇跡般地“涌現”了出來，那就是我們的意識、自我和各種知識。

　　也就是說，我們產生了僅僅由物理規律難以形成的思維過程，這種東西就產生了無限的可能性。盡管我們的大腦的各種活動，也都有跡可循，也就是可以嘗試被還原，但仍然存在大量“言外之意”的內容和意義存在。

　　如果還是不好理解，就看下《西部世界》的設定。男主人威廉為逼迫心愛的女主機器人覺醒，便一次次讓她感受人類最痛苦的情感，從一次次的折磨中激發她的類人意識。

　　換句話說，盡管“數字宇宙”的假說難以被證偽，但是我們可以不斷地突破邊界，跳出有限系統。《西部世界》是用人類的情感，而我們人類可以用藝術和詩歌。

　　論證至此，不知你是否能夠跟上這番略微“燒腦”的思路，現在讓我們回溯源頭。當馬斯克說我們的人類文明是由 140 億年宇宙時間中更早的一個文明所模擬而成的一個宇宙時空，他更多是采用了一種類比的推理，那就是我們現在正在用“矩陣模擬”的方式建立一個全新的“數字宇宙”。而建立這個“數字宇宙”的現實基礎則“非常無聊”，那就是適用二進制命令的計算機算法來構建，一步一步地建設出一個數據量極大、規則卻極為明確的世界。

　　而我們通過哥德爾不完備性定理和一些例證指出，這個“矩陣模擬”而成的“數字宇宙”其實是不完備的。但同樣我們也并能證明超越“數字宇宙”的這些例證是否真的就是“無限的、連續的”。

　　最后來看，這個“矩陣模擬”的假說是不是正如開頭所引用的“山上有座廟……”的故事，所開啟的這種俄羅斯套娃一般的謎一樣的結構呢？

　　我們到底是否身處哪一層“套娃”里，是在模擬新世界，還是被模擬？這真不好回答。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的马斯克坚信的“矩阵模拟”，是一种怎样“烧脑”的存在？的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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