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(guān)。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(jié)構(gòu)的故事產(chǎn)生全新的認(rèn)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(shù)的神話傳說、哲學(xué)宗教，還有現(xiàn)代科學(xué)，已經(jīng)給出非常多的猜想和假說。而現(xiàn)在，科學(xué)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(wǎng)絡(luò)直播節(jié)目。在節(jié)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(jù)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(chǎn)生模糊，讓文明走向終結(jié)。”

　　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(zhí)行航天載人的龍飛船成功發(fā)射，實現(xiàn)星際旅行的“星艦”計劃也在推進，一時讓馬斯克風(fēng)頭無兩。此外，他還一直致力于腦機接口的技術(shù)研究和商業(yè)化。

　　你看，從宏觀的宇宙探索到微觀的腦神經(jīng)科學(xué)，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(zhí)著。

　　當(dāng)然，這一主題對大多數(shù)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(shù)的興起而出現(xiàn)的，又可以被成為“數(shù)字宇宙”假說。其基本涵義就是“我們所處的這個現(xiàn)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(xiàn)在通過計算機的數(shù)字技術(shù)來模擬現(xiàn)實世界從而制造一個數(shù)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(jù)這一理論所虛構(gòu)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(xiàn)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(xué)的產(chǎn)物，最早其實可以追溯到古希臘雅典時期。當(dāng)時最早的一批哲學(xué)家大膽拋棄神創(chuàng)造世界的傳統(tǒng)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(xué)派認(rèn)為“數(shù)是世界萬物的本原”。這些思想直接啟發(fā)了柏拉圖的學(xué)說。

　　在關(guān)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(rèn)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(xí)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(shù)學(xué)定律、物理世界的概念和人類社會的一切概念規(guī)則。

　　感覺經(jīng)驗的世界是“現(xiàn)象的、變化的和模擬的”，而理智概念的世界確實“本質(zhì)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(xué)、理性精神的真正思想源頭。

　　顯然，《黑客帝國》的世界觀設(shè)定與柏拉圖的“洞穴”設(shè)定異曲同工，其中借用的“矩陣模擬”假說設(shè)定也有著深刻的“理念論”根源。那就是我們認(rèn)為的感覺經(jīng)驗的“現(xiàn)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(shù)字模擬技術(shù)，也就是將一切物理的、生物的過程轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號的過程，顯而易見的如圖像、聲音，復(fù)雜一點的如腦電波和神經(jīng)元放電。

　　最后就變成這樣一個問題：從理論上，當(dāng)我們無法區(qū)分清楚什么是“真實”，什么是“假象”的時候，我們?nèi)绾螖喽ìF(xiàn)在身處的“現(xiàn)實世界”是不是由一個高級文明所模擬出的“矩陣”呢？

　　“數(shù)字宇宙”假說：可能被證實，卻難以被證偽

　　“矩陣模擬”實質(zhì)上就是將“現(xiàn)實世界”數(shù)字化。為便于理解，我們后面用“數(shù)字宇宙”來繼續(xù)論證。所謂的“數(shù)字宇宙”假說，就必定要假設(shè)這個宇宙是由“數(shù)字”組成的。

　　特別要強調(diào)“數(shù)字宇宙”中的“數(shù)字”一定是有理數(shù)，就是包括自然數(shù)、分?jǐn)?shù)、可循環(huán)無限小數(shù)這些數(shù)字；而“宇宙”一定要設(shè)定為“不連續(xù)的，即時間是一步一步的，空間是一格一格的”。這樣的“數(shù)字宇宙”才可以被當(dāng)前我們的計算機所編碼和模擬。

　　我們知道，現(xiàn)代計算機的原理都是來自于“圖靈機”，其本質(zhì)就是對于有理數(shù)的處理。計算機的算法都是按完整的步驟進行，都是連續(xù)分隔的狀態(tài)，對應(yīng)著就是計算機晶體管的開和關(guān)。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(shù)字集合都是“可數(shù)的”（Countable），因此，計算機是排斥無理數(shù)的。

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

　　是的。在這兩種假設(shè)之中，堅持“時空非連續(xù)性”的“數(shù)字宇宙”的假設(shè)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(guī)律和人類文明的一切事物都可以被計算還原為數(shù)字的過程，盡管這個數(shù)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(shù)字永生的希望。

　　另一方面，“數(shù)字宇宙”的假設(shè)有可能被證實。如果科學(xué)家有一天真的發(fā)現(xiàn)了宇宙空間有極限的微觀尺度，無論是 10 的負(fù)多少次方吧，都將證明世界是由有理數(shù)組成的。這意味著，數(shù)學(xué)世界的 “無理數(shù)”的怪物終于被我們從物理世界驅(qū)逐，這將是何等的榮耀。

　　當(dāng)然，宇宙時空的“非連續(xù)性”和“連續(xù)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(zhì)，特別是空間上，如果人類的實驗精度一直無法發(fā)現(xiàn)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(xué)。

　　回到現(xiàn)實，“數(shù)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(zhì)。而 40 年后，我們擁有了可以數(shù)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(xiàn)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(shù)字化的生存當(dāng)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(nèi)部，也可以漫游人體。作為數(shù)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(nèi)一切的感覺經(jīng)驗。

　　這里延伸出來的一個問題是：當(dāng)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(chuàng)造出來的“數(shù)字宇宙”，我們會樂意生活在其中嗎？

　　超越“數(shù)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(xiàn)在所處的“現(xiàn)實世界”就是一個高級文明所模擬出的“矩陣”，那么我們?nèi)绾蝸泶疗七@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(shù)來創(chuàng)造一個全新的“數(shù)字宇宙”，那我們?nèi)绾文軌虮Ａ粢环N“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(zhuǎn)的那個陀螺。

　　那么，我們做好手握旋轉(zhuǎn)陀螺，窺視夢醒之后“電力牧場”的勇氣了嗎？那就是，“數(shù)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(xù)性”的時空，包含無理數(shù)的物理世界，也就是實數(shù)（實數(shù)包含有理數(shù)和無理數(shù)）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(xiàn)在再精確的尺子和工具也無法準(zhǔn)確測出這些長度，這正是無理數(shù)的惱人之處。但是真實的世界可能就是存在無理數(shù)的尺度，只是我們的測量工具不夠精確而已。

　　當(dāng)然，從根本上證實“現(xiàn)實世界是實數(shù)世界”，或者證偽“現(xiàn)實世界是數(shù)字世界”，幾乎是不可能的事情。但是一位天才數(shù)學(xué)家，從自然數(shù)系統(tǒng)本身的證明中，給予“數(shù)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(guān)自然數(shù)公理系統(tǒng)定理，大概的結(jié)論就是，只要自然數(shù)的公理系統(tǒng)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(shù)公理系統(tǒng)是不完備的。

　　而“數(shù)字宇宙”的“可數(shù)系統(tǒng)”基本等價于自然數(shù)系統(tǒng)，那么這個可數(shù)的“數(shù)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(shù)字宇宙”一定會有缺陷的。那么我們?nèi)绾翁鲇捎嬎銠C所規(guī)定好的各種規(guī)則和邊界呢？

　　舉個例子。我們的大腦有 1000 億個神經(jīng)元，即使數(shù)量巨大，這些理論上也是“可數(shù)的”有理數(shù)，也是可以為計算機所模擬的。然而這些大腦神經(jīng)元通過節(jié)點又產(chǎn)生一百萬億的連接，在這種超級復(fù)雜性上，一些原本僅僅由神經(jīng)元放電難以產(chǎn)生的東西奇跡般地“涌現(xiàn)”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(chǎn)生了僅僅由物理規(guī)律難以形成的思維過程，這種東西就產(chǎn)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(nèi)容和意義存在。

　　如果還是不好理解，就看下《西部世界》的設(shè)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(fā)她的類人意識。

　　換句話說，盡管“數(shù)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(tǒng)。《西部世界》是用人類的情感，而我們?nèi)祟惪梢杂盟囆g(shù)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(xiàn)在讓我們回溯源頭。當(dāng)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(xiàn)在正在用“矩陣模擬”的方式建立一個全新的“數(shù)字宇宙”。而建立這個“數(shù)字宇宙”的現(xiàn)實基礎(chǔ)則“非常無聊”，那就是適用二進制命令的計算機算法來構(gòu)建，一步一步地建設(shè)出一個數(shù)據(jù)量極大、規(guī)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(shù)字宇宙”其實是不完備的。但同樣我們也并能證明超越“數(shù)字宇宙”的這些例證是否真的就是“無限的、連續(xù)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(jié)構(gòu)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(jié)

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(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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