科學(xué)探索：一個(gè)公式，計(jì)算我們身處模擬的可能性


一種版本的德雷克方程。其中，N代表銀河系中可能與我們通訊的文明數(shù)量；R*代表適合智能生命發(fā)展的行星形成的平均速率；fp代表恒星具有行星系的比例；Ne代表銀河系中擁有宜居生態(tài)環(huán)境的行星平均數(shù)量；fl代表宜居行星上有生命出現(xiàn)的比例；fi代表有生命出現(xiàn)的行星上演化出智慧生物的概率；fc代表智慧生物能夠進(jìn)行通訊的概率；L代表這種文明將可檢測(cè)的信號(hào)發(fā)射到太空的時(shí)長(zhǎng)。（圖片來(lái)源：SETI Institute）
作為科學(xué)界最著名的算式之一，德雷克方程（Drake equation，又稱薩根方程）估計(jì)了銀河系中可能存在著多少智能文明，計(jì)算了我們?cè)谶@茫茫宇宙中并非孤單存在的可能性。
對(duì)于該方程中的某些項(xiàng)（如銀河系中的恒星數(shù)量、這些恒星系統(tǒng)的宜居帶中，有行星存在的比例），我們已經(jīng)有了充分的認(rèn)識(shí)；但對(duì)于其他項(xiàng)（如行星發(fā)展出智慧生命的概率）卻知之甚少，而有些項(xiàng)（如其他文明在被發(fā)現(xiàn)之前就毀滅自己的概率）可能永遠(yuǎn)也不會(huì)為人所知。
盡管如此，德雷克方程也使得科學(xué)家能夠?yàn)榭赡艽嬖诘闹腔畚拿鲾?shù)量劃定出重要閾值。
但是，人類有可能在另一種意義上與外星智慧生命聯(lián)系在一起——我們的世界可能只是由這種外星生命所操作的超級(jí)計(jì)算機(jī)中的一場(chǎng)模擬罷了。確實(shí)，不少科學(xué)家、哲學(xué)家都曾說(shuō)過(guò)，發(fā)生這種情況的可能性可能接近于1。換句話說(shuō)，我們很可能就處于模擬之中。這些論斷的準(zhǔn)確性存在爭(zhēng)議。我們亟需一種方法來(lái)確定自己有多大可能正身處模擬之中。
加拿大蒙特利爾大學(xué)的Alexandre Bibeau-Delisle和Gilles Brassard推導(dǎo)出了類似德里克方程的方程，該方程式計(jì)算了我們生活在計(jì)算機(jī)模擬中的可能性。計(jì)算結(jié)果引起了一些反直覺(jué)的思考，這些思考可能會(huì)改變我們對(duì)于如何確定自己是否處于模擬之中、能否逃脫的看法。
計(jì)算能力
Bibeau-Delisle和Brassard首先對(duì)可用于創(chuàng)建模擬的計(jì)算能力進(jìn)行估算。他們舉例說(shuō)，1千克物質(zhì)被充分用于計(jì)算時(shí)，每秒可以執(zhí)行1050次操作。
相比之下，同樣為1千克的人腦每秒能執(zhí)行1016次操作。他們說(shuō)：“因此，一臺(tái)與人腦質(zhì)量相等的計(jì)算機(jī)就可以模擬1025個(gè)虛擬大腦的實(shí)時(shí)演化?！?br> 當(dāng)今社會(huì)中，已經(jīng)有大量計(jì)算機(jī)模擬出了整個(gè)文明，諸如《文明6》《鋼鐵雄心4》《人類》等游戲。因此，可以合理地假設(shè)，在一個(gè)足夠先進(jìn)的文明中，個(gè)體將能夠運(yùn)行那些模擬了由有意識(shí)生物所構(gòu)成社會(huì)的游戲，就像我們的那些游戲一樣。
這就產(chǎn)生了一個(gè)有趣的問(wèn)題：蕓蕓眾生之中，有多少人可能是模擬的產(chǎn)物？為了得出答案，Bibeau-Delisle和Brassard首先著手于真實(shí)的人類總數(shù)NRe，將其乘以可獲得必要計(jì)算能力的概率fCiv，再乘以計(jì)算能力專用于模擬意識(shí)的比例fDed（因?yàn)橥庑巧部赡軐⑵溆?jì)算機(jī)用于其他目的），再乘以外星生命能夠模擬的大腦數(shù)量Rcal。
最終的方程如下，其中fSim表示模擬大腦的比例：

而1025這個(gè)龐大的數(shù)字使Bibeau-Delisle和Brassard得出一條無(wú)法回避的結(jié)論：除非fCiv與 fDed乘積約為0，否則fSim約為1。
因此，有兩種可能的結(jié)果。要么，我們生活在模擬中；要么，用于模擬大腦的先進(jìn)計(jì)算能力幾乎不存在。
不難想象為什么第二種結(jié)果可能是正確的。Bibeau-Delisle和Brassard 說(shuō)：“與我們類似（但技術(shù)發(fā)達(dá)得多）的社會(huì)確實(shí)可能認(rèn)為，以足夠高的精度模擬生命體，給予他們意識(shí)，但卻欺騙他們、讓他們與現(xiàn)實(shí)世界隔絕，這樣的做法并不道德?！?br> 另一種可能性是，先進(jìn)文明永遠(yuǎn)不會(huì)進(jìn)入技術(shù)足以執(zhí)行這種計(jì)算的階段。也許早在那之前，他們就因戰(zhàn)爭(zhēng)、疾病或氣候變化而毀滅了自己。答案無(wú)從得知。
如何逃脫
但是，現(xiàn)在讓我們假設(shè)自己身處模擬之中。Bibeau-Delisle和Brassard向我們發(fā)問(wèn)：我們能否以某種方式向幕后操縱者隱藏自己的意圖，與此同時(shí)成功逃脫？他們假設(shè)模擬技術(shù)本質(zhì)上是量子的。他們說(shuō)：“如果在經(jīng)典系統(tǒng)中計(jì)算量子現(xiàn)象的難度如我們所想的那樣，那么包含了我們世界的模擬很可能將依靠量子計(jì)算能力來(lái)實(shí)現(xiàn)?！?br>

圖片來(lái)源：Pixabay
這時(shí)，我們將更有可能檢測(cè)到那群幕后操縱者，因?yàn)樗麄儫o(wú)法在不暴露自身的情況下測(cè)量我們世界的量子性質(zhì)。量子密碼學(xué)使用了相同的原理，而Brassard正是這項(xiàng)技術(shù)的開(kāi)拓者之一。
這似乎使我們得以制定不為幕后操縱者所知的加密計(jì)劃，例如將我們秘密地轉(zhuǎn)移到我們自己的模擬中。
但是，幕后操縱者也有對(duì)策。他們需要做的就是重新連接模擬，使我們看似能夠隱藏信息，其實(shí)他們?nèi)贾獣浴！叭绻M者對(duì)我們想要逃脫的企圖特別生氣，他們也可能將我們送入模擬地獄。在這種情況下，我們至少會(huì)證實(shí)自己確實(shí)生活在模擬當(dāng)中，而我們的躁動(dòng)并非沒(méi)有道理。”Bibeau-Delisle和Brassard開(kāi)玩笑地總結(jié)道。
如此說(shuō)來(lái)，我們便是終極的實(shí)驗(yàn)室小白鼠：永遠(yuǎn)為我們?nèi)f能主人的邪惡才能所困，永遠(yuǎn)被愚弄。
是時(shí)候玩《文明6》的另一個(gè)版本了。
翻譯：樊亦非
編輯：吳非
引進(jìn)來(lái)源：The Physics arXiv Blog
引進(jìn)鏈接：https://www.discovermagazine.com/mind/this-equation-calculates-the-chances-we-live-in-a-computer-simulation


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