通过数学计算表明，我们生活在模拟世界中的概率是接近1

在最近一期的播客《StarTalk》中，节目主持人尼尔·戴格拉斯·泰森解释了“模拟论证”——我们可以成为生活在计算机模拟中的虚拟人。如果是这样的话，这种模拟很可能会根据需要创造现实的感觉，而不是一直模拟所有的现实——就像优化后的电子游戏，只渲染玩家可见的场景的一部分。“也许这就是我们不能超过光速的原因，因为如果我们可以的话，我们就能到达另一个星系”节目的搭档尼斯说。

这样的对话似乎有些轻率。但自从2003年牛津大学的尼克·博斯特罗姆写了一篇关于模拟论点的重要论文以来，哲学家、物理学家、技术专家，还有喜剧演员，一直在努力论证我们的现实是一个拟像的想法。有些人试图找出一些方法，让我们可以辨别自己是否是模拟生物。其他人试图计算我们成为虚拟实体的几率。现在，一项新的分析显示，我们生活在基本现实和生活在模拟中的可能性几乎是均等的。但这项研究也表明，如果人类能够发展出模仿意识生物的能力，我们成为别人电脑里的虚拟居民的可能性也将大大提高。（这个结论需要注意的是，对于“意识”这个词的含义，人们几乎没有达成一致意见，更不用说如何去模拟它了。)

• 博斯特罗姆

2003年，博斯特罗姆设想了一个科技高度发达的文明，它拥有巨大的计算能力，并且需要其中的一小部分来模拟有意识存在的新现实。在这种情况下，他的模拟论证表明，以下三难困境中至少有一个命题肯定是正确的：首先，人类几乎总是在达到模拟悟性阶段之前就已经灭绝了。其次，即使人类达到了那个阶段，他们也不大可能对模拟自己的生物感兴趣。第三，我们生活在模拟环境中的概率接近于1。

在博斯特罗姆之前，电影《黑客帝国》就已经在推广模拟现实的概念上做出了自己的贡献。从柏拉图的洞穴寓言到庄周的蝴蝶梦，这一理念深深植根于西方和东方的哲学传统。埃隆·马斯克进一步推动了我们的现实是一个模拟的概念。他在2016年的一次会议上表示：“我们处在基础现实中的几率是十亿分之一。”

哥伦比亚大学的天文学家大卫·基平说：“如果你假设三难命题中有一个和两个是错误的，那么马斯克就是对的。”

为了更好地处理博斯特罗姆的模拟论证，基平决定诉诸贝叶斯推理。这类分析使用贝叶斯定理，该定理以18世纪英国统计学家和大臣托马斯·贝叶斯的名字命名。贝叶斯分析允许人们计算某件事发生的几率（称为“后验”概率），首先对被分析的事情做出假设（赋予它一个“先验”概率）。

基平一开始就把三难困境变成了两难的问题。他将命题1和命题2分解成一个命题，因为在这两种情况下，最终的结果是没有模拟。因此，这一困境使一个物理假设（没有模拟）和模拟假设（有一个基本现实-也有模拟）对立起来。“你只需要给每一个模型分配一个先验概率，”基平说。“我们只是假定了无差异原则，这是当你没有任何数据或任何倾向时的默认假设。”

所以每个假设的先验概率都是1 / 2，就像人们要抛硬币来决定赌注一样。

分析的下一阶段需要考虑“生育”真实——能够产生其他真实——和“未生育”真实——不能模拟后代真实。如果这个物理假设是正确的，那么我们生活在一个空宇宙中的概率将很容易计算：它将是100%。基平随后证明，即使在模拟假设中，大多数模拟的现实也将是无效的。这是因为当模拟产生更多的模拟时，可供每一代子孙使用的计算资源就会减少到这样的程度：绝大多数实相将没有必要的计算能力来模拟后代现实，而后代现实有能力托管有意识的生命。

把所有这些代入贝叶斯公式，就会得到答案：我们生活在基础现实中的后验概率几乎与我们是一个模拟的后验概率相同。

如果人类创造了虚拟世界，并且这个世界中的人具有意识，那么这些概率将会戏剧性地改变，因为这样的事件将会改变我们之前给物理假设分配的概率。他说：“你可以马上排除这个（假设）。然后就只剩下模拟假设了，”基平说。“从我们发明这项技术的那天起，我们真实存在的可能性就会从一半一半到几乎可以肯定我们不是真实存在的。

基平分析的结果是，根据目前的证据，马斯克认为我们生活在基本现实中，这种可能性只有十亿分之一，但他错了。博斯特罗姆同意这个结果，但有一些警告。他说，“这与模拟论证并不冲突，模拟论证只断言了一些关于脱节的东西。

但是博斯特罗姆对基平在分析之初对物理和模拟假设分配相同先验概率的选择提出了质疑。人们同样可以在我最初的三个选择上使用它，这样每个人都有三分之一的机会。或者可以用其他方式来分割可能性空间，得到自己想要的结果。”

加州理工学院的计算数学专家霍曼·奥瓦迪思考了这个问题。“如果模拟具有无限的计算能力，你就不可能看到自己生活在虚拟现实中，因为它可以计算出你想要的任何东西，达到你想要的真实程度，”他说。“如果这个东西能被探测到，你必须从它的计算资源有限的原理出发。再想想电子游戏，许多游戏都依赖聪明的编程来最小化构建虚拟世界所需的计算量。

对于奥瓦迪来说，寻找这种计算捷径产生的潜在悖论最有希望的方法是通过量子物理实验。量子系统可以存在于状态的叠加中，而这种叠加被称为波函数的数学抽象描述。在标准量子力学中，观测行为导致这个波函数随机坍缩到许多可能状态中的一种。坍塌的过程是真实的，还是仅仅反映了我们对这个系统认识的变化，物理学家们对此存在分歧。“如果这只是一个纯粹的模拟，就没有崩溃，”奥瓦迪说。“当你看到它的时候，一切都决定了。剩下的只是模拟，就像你在玩电子游戏一样。”

为了达到这个目的，奥瓦迪和他的同事们已经对双缝实验进行了五种概念上的变化，每一种设计都是为了进行模拟。但他承认，目前还不可能知道这样的实验是否可行。“那五个实验只是推测，”奥瓦迪说。

马里兰大学帕克分校的物理学家佐雷·达沃迪也提出了这样一个想法，即利用有限的计算资源进行模拟可以揭示其本身。她的工作重点是强相互作用，或强核力——自然界四种基本力之一。描述强相互作用（将夸克结合在一起形成质子和中子）的方程非常复杂，无法用分析方法解决。为了理解强相互作用，物理学家不得不进行数值模拟。与任何具有无限计算能力的假定的超文明不同，他们必须依靠捷径来使这些模拟在计算上可行——通常是把时空看作是离散的而不是连续的。迄今为止，研究人员从这种方法中获得的最先进的结果是模拟了一个氦原子核，它由两个质子和两个中子组成。

“很自然，你会问，如果你现在模拟一个原子核，也许10年后，我们可以做一个更大的原子核；也许20年或30年后，我们就能制造出一种分子。“50年后，也许你能做一些只有几英寸大小的事情。也许在100年左右的时间里，我们可以研究人脑。”

然而，达沃迪认为传统的计算机很快就会碰壁。她说：“在未来的10到20年里，我们将真正看到我们对物理系统的经典模拟的局限性。”因此，她将目光转向量子计算。量子计算依靠叠加和其他量子效应，使某些通过经典方法无法解决的计算问题变得容易处理。达沃迪说：“如果量子计算真的实现了，在某种意义上它是一个大规模的、可靠的计算选项，那么我们将进入一个完全不同的模拟时代。”“我开始考虑，如果我有一台可行的量子计算机，如何进行强相互作用的模拟。”

所有这些因素都促使达沃迪对模拟假说进行了推测。如果我们的现实是一个模拟，那么模拟器很可能也离散时空以节省计算资源（当然，假设它使用与我们的物理学家相同的机制来进行模拟）。这种离散时空的特征可能在高能宇宙射线到达的方向上被观察到：由于所谓的旋转对称的破坏，它们在天空中有一个优先的方向。

达沃迪说，望远镜还没有观察到与旋转不变性有关的任何偏差。即使可以看到这种效果，也不会构成我们生活在模拟中的明确证据。基础现实本身可能具有相似的属性。

尽管基平有自己的研究，但他担心对模拟假设的进一步研究将如履薄冰。“我们是否生活在模拟环境中，这是不可测试的，”他说。“如果它是不可证伪的，那你怎么能说它是真正的科学呢？”

模拟假设是精心设计的，假设现实嵌套在现实之上，而且模拟的实体永远也不知道自己是在模拟之中。基平说：“因为它首先是一个过于复杂、精细的模型，它确实应该被否定，而不是简单的自然解释。”

也许我们生活在基础现实中——尽管有矩阵、马斯克和奇怪的量子物理。