世界射线数据或许能协助物理学家验证,咱们是否生活在实在的世界中。

文章作者:管理一号 | 2019-01-18
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来历 :举世科学ScientificAmerican

人类、全部生命甚至咱们所在的国际是实在存在的吗?或者说,咱们就像《黑客帝国》中所描绘的那样,仅仅其他开发者创立的虚拟体系的一部分?对这个看似古怪的猜测,一些物理学家以为,他们或许有方法经过观测进行验证。仅仅,你情愿吃下那颗赤色药丸吗?

在1999年的科幻电影《黑客帝国》中,主角尼奥吃惊地发现,人们能够违背物理规矩,或是飞檐走壁,或是俄然消失。这些违背国际规矩的现象在电影国际里的确存在,由于尼奥并不知道,他所日子的“国际”,其实是由有爱情的机器开发的虚拟实际体系,而他的认识就被嵌在这个名为Matrix的体系中。

全部故事都从那个时间开端:尼奥面临着两种命运的挑选——挑选赤色药丸仍是蓝色药丸。假设挑选蓝色药丸,他就会回到Matrix的虚拟国际继续过着懵懂的日子;假设挑选赤色药丸,他就能了解Matrix的本相,知道“兔子洞究竟有多深”。

《黑客帝国》中的国际,是一个由有爱情的机器开发的虚拟实际体系。(图片来历:pixabay)

物理学家现在也能够为咱们供给相同的挑选时机——经过国际射线来测验咱们是否日子在自己的“Matrix”中。虽然现在听起来很不切实际,但在很久以前,哲学家们现已为此争论不休了。一些哲学家以为,咱们更或许是被困在一个虚拟国际中的人工智能,而不是咱们以为的“实在”个别。

假设这是真的,那么物理规矩就会答应咱们规划出这样查看实际的科技,而这或许与咱们“模仿器”所在的元国际的根底规矩没有什么关系。关于咱们来说,这些开发者就是“神”,他们能够随意歪曲咱们的实际。

所以,咱们是否应该对服下赤色药丸并了解实际的提议表明认同呢?

咱们所把握的实际

咱们第一次探究国际实际是在2001年。其时,对模仿国际标准所需资源的核算作业获得重要开展,这让咱们好像看到这项测验的或许性。

MIT的量子力学专家Seth Lloyd估量了从大爆炸到现在,咱们国际中全部作业的“核算量”。他的定论是:为了能够重现国际、在原子层面也能完结完美的模仿作用,这些核算所需的资源比国际全部的资源还要多。

“这样的话,这个核算机将会比咱们的国际还大,并且它运转的速度也会比实际中的国际慢,”Lloyd说道,“所以咱们为什么要缔造它呢?”

可是,其他人很快就认识到,完结一个足以诈骗广大群众的“不完美”的国际复制品,将会节约大部分核算量。在这个虚伪的国际里,无论是悠远的天体仍是微观国际,都仅仅开发者为了敷衍人类科学家的研讨而规划的,一旦没有人调查,这些东西就消失了。

理论上,咱们从来没有探测到这些正在消失的特征。可是,这也或许是由于每逢咱们调查时,模仿器就从头对他们进行了烘托。

正由于有这些认知,咱们惊慌地发现,创立虚拟国际的幻想并非不或许。今日的超级核算机现已粗略地模仿了前期国际是怎么从襁褓生长、演化的。不过,即便曩昔10年咱们的科技飞快开展——比方你的手机处理器现已比NASA登月时的处理器更为强壮,但这样的科技进步依然不能满意模仿才智生命的要求。

西雅图华盛顿大学的核物理学家Silas Beane说:“一个世纪内,咱们的团队就或许将人类参加咱们的模仿体系。”现在,他们现已开发了一个初级模仿器,能够模仿前期国际中质子和中子结合成为原子的进程。

法令和社会观念或许很快就会对立咱们创造出一个有认知、包括人类的国际。不过咱们子孙的的那些科技天才或许会发现,扮演“天主”的力气如此难以抵抗。

他们或许创造出过剩的“宠物国际”——数量远远超出实在的国际。这个主意点醒了牛津大学的哲学家Nick Bostrom,他在2003年总结到,咱们更有或许是硅基人工智能,而不是实在的国际中的碳基生物。虽然现在好像没有方法判别两者的不同,但畅销书的作者并不需求多么准确的研讨。

了解实际

作业在2007年有了起色。剑桥大学的数据科学家John Barrow教授提出,对实际不完美的模仿通常会发生小过失。好像你的电脑,国际的操作体系为了能够继续作业也需求不断晋级。

跟着模仿等级的下降,Barrow以为咱们或许看到一些自然界本应该是定值的量——比方光速,比方描绘电磁力的精细结构常数——不可思议地偏离了它们的“稳定”值。

2012年,Beane提出了一个更详细的方法来测验“国际模仿假说”。大多数物理学家以为咱们的空间是接连润滑、能够无限延伸的。可是科学家们在对前期国际建模时,并不能容易重建出一个满足润滑的,用来包容原子、恒星以及银河系的国际布景。他们的解决方案是,缔造了一个由结构网络构成的虚拟空间,就像用像素构成电视图画相同。

该团队核算了粒子在他们模仿的国际中的运动,他们发现粒子的能量与晶格点的距离相关:网格标准越小,粒子的能量越高。这意味着,假设咱们的国际是模仿出来的,那么咱们会调查到,最快的粒子,它的能量也是最大的。实际上,天文学家现已注意到,在那些从悠远星系动身,连绵不断抵达地球的国际射线里,高能粒子总是以1020电子伏特的能量抵达地球。

在模仿的晶格中,还有一个可被天文学家观测到的现象。假设时空是接连的,国际射线就不会被空间中的网格影响,那么射线就应该均匀地来自国际的各个方向。假设咱们日子在一个根据晶格的模仿国际中,咱们就不会见到这种均匀的散布。假设有物理学家观测到这种不均一性,那么咱们的国际是否实在存在就很有疑问了。

国际射线数据或许能协助物理学家验证,咱们是否日子在实在的国际中。(图片来历:National Science Foundation/J。 Yang)

要回答这些的问题,天文学家需求千亿国际的国际射线数据。关于Beane来说,两种成果好像都能够承受。“咱们的国际是模仿的”和“咱们的国际起源于大爆炸”关于他来说都是相同的。但这是由于Beane幻想中,模仿器朴实是为了了解国际,而不想搅扰他们的模仿。

不幸的是,咱们万能的“天主”的模仿器或许会将咱们编入国际标准的真人秀——是能够操作游戏规矩的那种,仅仅为了他们的文娱。

古怪的定论并不会完结。咱们的模仿器或许自身也是一个模仿体系,好像一个连环的兔子洞,每一个模仿体系都有不同的根底物理规矩。“假设咱们的国际的确是一个模仿体系,那么逻辑上来说,咱们丈量的不是实在的自然规律,由于咱们仅仅在丈量模仿器的‘人工规律’,这真是一件令人懊丧的事!”Beane说道。

国际射线或许能够提醒,咱们是否仅仅“人”造的Matrix中的几行代码,而在Matrix中,物理规矩能够被歪曲或打破。可是假设,了解到的实际意味着你永久也不知道自己究竟是实在存在的仍是虚拟的——你还想知道吗?

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