科學(xué)探索：一個公式，計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行通訊的概率；L代表這種文明將可檢測的信號發(fā)射到太空的時長。（圖片來源：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）估計了銀河系中可能存在著多少智能文明，計算了我們在這茫茫宇宙中并非孤單存在的可能性。
對于該方程中的某些項（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；但對于其他項（如行星發(fā)展出智慧生命的概率）卻知之甚少，而有些項（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)也不會為人所知。
盡管如此，德雷克方程也使得科學(xué)家能夠為可能存在的智慧文明數(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計算機中的一場模擬罷了。確實，不少科學(xué)家、哲學(xué)家都曾說過，發(fā)生這種情況的可能性可能接近于1。換句話說，我們很可能就處于模擬之中。這些論斷的準(zhǔn)確性存在爭議。我們亟需一種方法來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，該方程式計算了我們生活在計算機模擬中的可能性。計算結(jié)果引起了一些反直覺的思考，這些思考可能會改變我們對于如何確定自己是否處于模擬之中、能否逃脫的看法。
計算能力
Bibeau-Delisle和Brassard首先對可用于創(chuàng)建模擬的計算能力進行估算。他們舉例說，1千克物質(zhì)被充分用于計算時，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：“因此，一臺與人腦質(zhì)量相等的計算機就可以模擬1025個虛擬大腦的實時演化。”
當(dāng)今社會中，已經(jīng)有大量計算機模擬出了整個文明，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)，在一個足夠先進的文明中，個體將能夠運行那些模擬了由有意識生物所構(gòu)成社會的游戲，就像我們的那些游戲一樣。
這就產(chǎn)生了一個有趣的問題：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首先著手于真實的人類總數(shù)NRe，將其乘以可獲得必要計算能力的概率fCiv，再乘以計算能力專用于模擬意識的比例fDed（因為外星生命也可能將其計算機用于其他目的），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這個龐大的數(shù)字使Bibeau-Delisle和Brassard得出一條無法回避的結(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計算能力幾乎不存在。
不難想象為什么第二種結(jié)果可能是正確的。Bibeau-Delisle和Brassard 說：“與我們類似（但技術(shù)發(fā)達(dá)得多）的社會確實可能認(rèn)為，以足夠高的精度模擬生命體，給予他們意識，但卻欺騙他們、讓他們與現(xiàn)實世界隔絕，這樣的做法并不道德?！?br> 另一種可能性是，先進文明永遠(yuǎn)不會進入技術(shù)足以執(zhí)行這種計算的階段。也許早在那之前，他們就因戰(zhàn)爭、疾病或氣候變化而毀滅了自己。答案無從得知。
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：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：“如果在經(jīng)典系統(tǒng)中計算量子現(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算能力來實現(xiàn)。”


圖片來源：Pixabay
這時，我們將更有可能檢測到那群幕后操縱者，因為他們無法在不暴露自身的情況下測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正是這項技術(shù)的開拓者之一。
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，其實他們?nèi)贾獣?。“如果模擬者對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，我們至少會證實自己確實生活在模擬當(dāng)中，而我們的躁動并非沒有道理?！盉ibeau-Delisle和Brassard開玩笑地總結(jié)道。
如此說來，我們便是終極的實驗室小白鼠：永遠(yuǎn)為我們?nèi)f能主人的邪惡才能所困，永遠(yuǎn)被愚弄。
是時候玩《文明6》的另一個版本了。
翻譯：樊亦非
編輯：吳非
引進來源：The Physics arXiv Blog
引進鏈接：https://www.discovermagazine.com/mind/this-equation-calculates-the-chances-we-live-in-a-computer-simulation


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