一个平常的夜晚，当你结束一天的工作，打开电脑开始游戏时，随着加载进度条的完成，屏幕上出现了一个虚拟的世界。
你正沉浸其中，突然你看到一只蚂蚁在屏幕上慢慢地爬行。刹那间，我的脑海中浮现出我读过的那本小说《三体》。蚂蚁的身影似乎让你想起了什么，我心里一紧，一股寒意袭上心头。一个念头如雷霆般闪过——我们每个人的生命，乃至这个广阔的世界，难道都是某种高级外星文明建造的模拟吗？
这种想法看似荒唐，但我们存在的基础，就像人类历史上的许多重大发现一样，被推翻过很多次，历史上也有很多类似的先例。五百年前，人们坚信地心说；两百多年前，如果有人声称人类是猩猩的后裔，就会被视为异端。人类认识自然的历史就是我们不断发现人类并不像自己想象的那么特殊。这被概括为“哥白尼原理”，即任何观察者都不应该认为自己有那么特别。
▷约翰内斯·开普勒的《哥白尼大全》中的图像“M”（拉丁文Mundus）表明地球仅属于任意数量的相似恒星中的一颗，并且也代表人类，无论是在地球上还是在太阳系中都不是宇宙的特权观察者。
1.祖先模拟
如果你熟悉电子游戏的发展史，就知道从最初的几个像素的乒乓球游戏，发展到如今栩栩如生的大型多人在线游戏，只用了几十年的时间。展望未来，虚拟现实技术日新月异，上传下载科幻剧《黑镜》中描绘的意识似乎已经触手可及。也许在不久的将来，个人将很难区分“游戏”和“现实”。从这个角度来看，我们是生活在模拟中的虚拟生物的想法似乎并不那么荒谬。在宇宙尺度上，几十年只是沧海一粟。正如哥白尼原理所指出的，我们是最先进文明的可能性太小了。
那么我们生活在模拟中的可能性有多大呢？一旦你开始认真思考这个问题，你就会意识到你并不孤单。许多物理学家和哲学家都认真考虑过这种可能性，并发表文章公开讨论。 2016年，纽约美国自然历史博物馆举办了一场辩论。四位物理学家和一位哲学家花了两个小时讨论我们所知道的现实世界是否可以被模拟。对话者中的参与者给出了更高或更低的概率，范围从 1% 到 42%。马斯克在同年的一次采访中表示，“我们可能正处于模拟之中”。
但你不是一个只听别人说的人，你开始收集证据来看看我们是否真的生活在一个模拟中？如果真是这样，我们怎样才能摆脱这种虚拟的束缚呢？这里所说的“模拟”并不是《模拟人生》那样的游戏，而是整个可观察宇宙的完整模型。学术界称之为“祖先模拟”[1]。
祖先模拟认为，存在一个具有足够高技术水平的文明，能够运行如此大规模的祖先模拟。我们或许无法预测未来的先进技术，但根据适用于可观测宇宙的现有物理定律，我们或许能够推测出这种假设的先进文明的上限。如果创建一个包含我们宇宙的模拟所需的能量和计算能力超过了物理学允许的上限，那么我们可以说能够创建祖先模拟的超级文明不可能存在，并且我们也没有生活在模拟中。
▷照片来源：Claire Merchlinsky
2. 模拟所需的能量
高精度仿真需要处理大量的信息和数据，这在现有技术条件下意味着极高的计算要求。在这样的模拟中，每个基本粒子的状态都需要被实时记录和更新，而这些操作所需的计算资源将是天文数字。为如此高度复杂的模拟提供动力的能量转换过程也将极其复杂。根据热力学原理，从宇宙背景辐射中提取能量并用于这种规模的计算，不仅需要在理论上解决物理限制，而且还需要克服实际的技术困难。
上述论点仅表明，在我们现有的技术和理论框架下，能量的限制使我们无法生活在模拟的宇宙中。然而，能源限制并非不可克服。例如，超级文明可能能够通过不太准确的模拟来避免能量限制。事实上，考虑到量子力学中的不确定性原理，我们无法知道电子的具体位置，以及量子纠缠引起的间隙效应，这两种机制都可以被视为构建模拟时节省计算资源的有效手段。
如果我们生活在模拟中，而创造模拟的超级文明确实采取了节省计算能力的措施，那么我们就有机会看穿模拟造成的幻象。我们可以尝试通过不断调整分辨率来突破我们所生活的模拟世界，看看是否出现像素化的离散图像。这与游戏中的情况类似。当你提高分辨率时，你会发现图像质量变得不均匀。事实上，量子力学表明，世界图景在极小的尺度上确实是不连续的，这不禁为我们可能生活在模拟中的观点提供了支持。
另外，当你在游戏中徘徊到地图边缘时，常常会看到画面出现异常，或者遇到看似可以穿越却无法穿透的“空气墙”。这也可以用来判断我们是否生活在对祖先的简化模拟中。事实上，人类航行最远的航海家一号探测器已经到达了太阳系的边缘，但我们仍然没有观察到任何不寻常的不连续场景。至于我们的哈勃望远镜，甚至看到了数百亿光年之外的星系，但没有发现任何异常。尽管这一证据并不能完全否认我们生活在模拟中的可能性，但它确实降低了这种情况发生的可能性。
3、模拟宇宙不需要全脑模拟
除了星空浩瀚，人类的心灵也浩瀚。人脑中神经元连接的数量不亚于天上星星的数量。 24年的科学研究[2]对仅1立方毫米的脑组织进行了纳米级模拟，其中包含57,000个细胞和1.5亿个突触，为其绘制的图谱数据高达1.4Pb。按照人脑的体积换算，模拟一张大脑静态图片所需的数据为1.76Zb（1Pb=1024Tb，1Zb=1024Pb），远远超过目前最大的开源大模型Llama 3.1 405 GB （截至 2024 年 10 月）参数数量。
如果想要进行祖先模拟，不仅需要模拟头顶上的每一颗星星，还需要模拟地球上每一个曾经生活过的人的心理活动。在超级计算机中，模拟了从古至今所有人的所有神经活动。如果进行这样的模拟所需的能量超过了物理学允许的能量极限，就会间接证明我们并不是生活在模拟中。 [3]
读完本文后，您可能会想，大多数时候人类行为是由本能驱动的，构建人类心理活动的模拟并不总是需要那么多计算。也许超级文明在构造地球上大多数人的心理活动时只需要模拟大脑的很小一部分。只有当模拟陷入深度思考时，才需要投入更多的计算资源。这样，就有一个方法可以验证我们是否生活在模拟中：如果让地球上数十亿人同时进行需要全脑模拟的反射，如果运行模拟的超级文明无法承受巨大的计算量，如果思考者在游戏中经历了类似滞后的现象，那么这种不连贯的观察就可以作为我们确实生活在模拟中的证据。
除了用本能代替全脑模拟之外，还有另外两个论点反驳了心理模拟消耗太多能量因此我们无法生活在模拟中的论点：
（1）按需渲染：超级文明在构建其祖先模拟时，只渲染作为观察者的人观察到的部分。这是受到游戏中“雾”的启发。只有当你控制的角色靠近时，雾才会被点亮，从而大大减少所需的能量和计算能力。
（2）选择性模拟：超文明的模拟构建器只模拟“你的”神经活动，让你感觉你的生活并不是生活在模拟中。至于其他人的反应和看法，则是通过简化的设定而产生的。如今的大型模型已经可以模拟他人的反应，这对于能够模拟祖先的超级文明来说就更容易了。这也可以显着降低计算能力的消耗。
除了能源消耗之外，判断我们是否生活在模拟中还可以根据“模拟作业运行过程中不可避免地积累的错误”来检测。如果我们生活在模拟中，建模错误的积累会让你在模拟中感觉世界不协调。与电影《黑客帝国》类似，黑客帝国需要定期重启。当你玩够复杂的游戏久了之后，你会发现，由于游戏建模过程中积累的误差，游戏世界中一些描述世界的常量不得不修改，否则会影响正常的游戏体验。游戏的操作。这时，开发人员往往需要应用补丁来纠正它。
以此类推，如果我们生活在模拟中，应该也会有类似的变化，比如光速等物理常数的变化。然而，我们的物理学甚至文明的历史太短，无法进行长期观察。也许这样的补丁确实存在，但它的展开时间尺度是数万年甚至更长。因此，即使我们没有观察到物理常数的变化，也不能完全排除我们生活在模拟中的可能性。
另一个反驳是，出于道德原因，超级文明会禁止对世界进行这种模拟。虽然这不是最有力的论据，但它确实降低了我们生活在模拟中的可能性。正如德雷克方程讨论地外文明存在的概率一样，宇宙中的恒星数量乘以生命出现的概率，再乘以智慧生命愿意交流的概率，就是地外文明的数量我们估计可以建立通讯。
▷德雷克方程如上，是计算宇宙中发现生命或高级文明概率的数学公式。 N，银河系中能够与人类交流的文明数量； R*，银河系每年形成的恒星数量； fp，这些恒星中拥有行星的恒星所占的比例； ne，每颗恒星的行星系统中适合生命存在的行星的平均数量； fe，适合生命存在的行星上实际发生生命的比例； fi，在产生生命的行星上，生命演化为智慧生命（能够进行技术交流）的概率； fc、这些智慧生命能够并且愿意与外界沟通交流的比例； L，这些通讯文明能够持续通讯的时间长度（年数）。资料来源：罗切斯特大学
Drake 方程中添加了两项新项。一是智慧生命发展到可以模拟世界的程度的可能性，二是超级文明出于道德原因禁止模拟祖先的可能性。基于改进的方程以及现有技术和人文发展，我们可以对上述两个新项给出概率估计，判断世界上我们可能愿意模拟的行星数量，然后计算我们正在模拟的概率。
4. 模拟世界的三种可能性
关于上述讨论，哲学家尼克·博斯特罗姆（Nick Bostrom）在他2003年的论文《你生活在计算机模拟中吗？》中写道。 》（你生活在计算机模拟中吗？），更改了描述并指出以下三种涵盖了所有可能性：
首先，人类或其他智慧生物在获得模拟技术之前就已经灭绝了；
其次，能够进行祖先模拟的超级文明无意创造或使用这项技术，或者缺乏进行此类模拟的许可；
第三，我们目前生活在祖先的模拟中。
为了确定上述第一种情况还是第二种情况更有可能，我们需要考虑两个问题。第一个问题考察生命成功到达奇点的概率。例如，在我们能够创造出通用人工智能之前，我们是否会因为失控的气候变化和核战争等灾难而导致文明的灭绝？ ，科学界还是可以做出一定的预测的。
第二个问题是想象一个超级文明的社会形态和道德规范，这几乎是不可能的。正如大猩猩无法理解人类从手机中获得的快乐一样，我们也无法想象能够模拟祖先的超级有机体会是什么样子。也许他们不愿意花费精力去建立一个一旦建立起来就不需要参与维护的（祖先模拟）世界，但我们对超级文明不愿意或禁止进行祖先模拟的原因一无所知，并且评估其可能性就更难了。
当然，根本原因在于，如果我们自己不认为自己生活在模拟中，就不应该相信未来会有后人类文明能够运行大量的祖传模拟。 。如果我们认为我们可以模拟世界，为什么不相信我们很可能已经生活在模拟中呢？
也许最简单的思考方式就是“奥卡姆剃刀”原理，这意味着简单的解释往往比复杂的模型更有可能是正确的。认为我们生活在模拟中意味着引入超级文明的额外假设，使模型过于复杂和精细。也许“如果不需要，就不要添加实体”是我们是否生活在模拟中的更好答案。然而，奥卡姆剃刀并不总是绝对的，在某些情况下，可能需要复杂的模型来满足科学解释的整体一致性、预测能力和内部逻辑。
5. 为什么随机思考有意义？
读到这里的读者可能会问，庄生梦见蝴蝶，蝴蝶也梦见庄生。人生已经有那么多乱七八糟的事情了，为什么还要去追问这些虚无缥缈的问题呢？这或许就像哲学中的“不可知论”一样，很难得出结论。然而，我们的忧虑和好奇本身就是发现之旅的一部分，促使我们尊重和敬畏宇宙的多样性和未知领域。在科学史上，许多革命性的发现都源于对存在本质的深刻质疑。
在探索宇宙模拟的可能性时，我们不仅质疑现实本身的存在，而且激发了对技术、伦理和存在本质的更深入的讨论。例如，如何推动虚拟现实和混合现实的研发，如何对待大型模型驱动的虚拟人等。面对即将到来的通用人工智能，如何避免智能体失去控制似乎是一个难题。思考智能体是否会试图逃离人类设定的模拟世界。关于我们是否生活在模拟中的讨论不仅激发了对人工智能对齐问题的研究，而且加深了我们对自身处境的理解。
未来，随着科技的进步和人类对宇宙认识的加深，或许我们会从更多角度回答这个问题。更详细的观察、更精确的数据分析，甚至未来可能出现的新的技术手段，都将帮助我们检验这些假设。然而，在追求真理的道路上，对未知的好奇和谦逊仍然是科学不变的指引。
参考：
[1]尼克·博斯特罗姆. “我们生活在计算机模拟中吗？”哲学季刊 53（2003）：243-255。
[2] Alexander Shapson-Coe 等人，以纳米级分辨率重建的人类大脑皮层 petavoxel 片段。Science384，eadk4858(2024).DOI:10.1126/science.adk4858
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