原標(biāo)題：馬斯克堅(jiān)信的“矩陣模擬”，是一種怎樣“燒腦”的存在？
“從前有座山，山里有座廟，廟里有個(gè)老和尚和小和尚，老和尚對(duì)小和尚說(shuō)：從前有座山……”
這個(gè)膾炙人口的民間故事，和接下來(lái)討論的主題息息相關(guān)。在我們完成這場(chǎng)注定非常燒腦的討論之后，你可能會(huì)對(duì)這一有著俄羅斯套娃結(jié)構(gòu)的故事產(chǎn)生全新的認(rèn)識(shí)。
這次主題的前提是這樣一個(gè)問(wèn)題：我們身處的宇宙和人類(lèi)文明社會(huì)是如何存在的？
想必我們大概都知道，從古至今有無(wú)數(shù)的神話(huà)傳說(shuō)、哲學(xué)宗教，還有現(xiàn)代科學(xué)，已經(jīng)給出非常多的猜想和假說(shuō)。而現(xiàn)在，科學(xué)界正在流行這樣一個(gè)有趣的假說(shuō)：我們身處的宇宙和人類(lèi)文明是被矩陣模擬（Matrix-style simulation）出來(lái)的。
不管你信不信，反正埃隆·馬斯克信了。
兩年前，這位硅谷鋼鐵俠在一堆麻煩纏身之際，抽空參加了一檔兩個(gè)半小時(shí)的網(wǎng)絡(luò)直播節(jié)目。在節(jié)目里，他喝了威士忌、吸了大麻，然后徹底放飛了自我。這讓他輕松地全盤(pán)托出了自己的各種想法，其中就包括：人類(lèi)文明很可能與游戲一樣，都是許多模擬文明中的一部分。
最后，他還煞有介事的說(shuō)：“模擬的論據(jù)非常充分，同時(shí)也提醒了我們不要嘗試加快文明進(jìn)化的速度，否則會(huì)讓界限產(chǎn)生模糊，讓文明走向終結(jié)?！?/p>
實(shí)際上，也就是他可能是全世界最激進(jìn)地加快文明進(jìn)化的人了。近日，SpaceX執(zhí)行航天載人的龍飛船成功發(fā)射，實(shí)現(xiàn)星際旅行的“星艦”計(jì)劃也在推進(jìn)，一時(shí)讓馬斯克風(fēng)頭無(wú)兩。此外，他還一直致力于腦機(jī)接口的技術(shù)研究和商業(yè)化。
你看，從宏觀的宇宙探索到微觀的腦神經(jīng)科學(xué)，馬斯克正沿著兩個(gè)極端的方向探尋著那個(gè)“模擬”界限。我們自然不能輕易懷疑馬斯克在“矩陣模擬”假說(shuō)上的信念和執(zhí)著。
當(dāng)然，這一主題對(duì)大多數(shù)人而言，確實(shí)是既陌生又有趣。如果你也曾好奇過(guò)“我們從何而來(lái)”這個(gè)問(wèn)題的話(huà)，不妨一同踏上這趟燒腦之旅。
柏拉圖“理念論”：矩陣模擬假說(shuō)的思想源頭
“矩陣模擬”假說(shuō)，是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的興起而出現(xiàn)的，又可以被成為“數(shù)字宇宙”假說(shuō)。其基本涵義就是“我們所處的這個(gè)現(xiàn)實(shí)世界其實(shí)是一種更高智能的計(jì)算機(jī)模擬而成的，正如我們現(xiàn)在通過(guò)計(jì)算機(jī)的數(shù)字技術(shù)來(lái)模擬現(xiàn)實(shí)世界從而制造一個(gè)數(shù)字世界一樣”。
這時(shí)你可能會(huì)想，這不正是電影《黑客帝國(guó)》里所描繪的場(chǎng)景么？
是的，《黑客帝國(guó)》的The Matrix（矩陣，又稱(chēng)母體）就是根據(jù)這一理論所虛構(gòu)出來(lái)的一個(gè)超級(jí)計(jì)算機(jī)，以至于那些被Matrix控制的人類(lèi)，從始至終都不知道自己究竟是生活在現(xiàn)實(shí)世界中，還是在Matrix模擬的世界之中。
這一思想假說(shuō)并不是近代科學(xué)的產(chǎn)物，最早其實(shí)可以追溯到古希臘雅典時(shí)期。當(dāng)時(shí)最早的一批哲學(xué)家大膽拋棄神創(chuàng)造世界的傳統(tǒng)觀念，開(kāi)始追問(wèn)世界存在和變化的真正本原，比如畢達(dá)哥拉斯學(xué)派認(rèn)為“數(shù)是世界萬(wàn)物的本原”。這些思想直接啟發(fā)了柏拉圖的學(xué)說(shuō)。
在關(guān)于世界的“真實(shí)”和“模擬”的問(wèn)題上，柏拉圖使用了一個(gè)“洞穴”比喻來(lái)進(jìn)行解釋。
在深邃的洞穴中，有一群被禁錮的奴隸，他們無(wú)法看到身后，也無(wú)法看到對(duì)方，只能直勾勾看著前面的墻壁。在他們身后有一堵矮墻，矮墻后面有另一群人舉著火把和各種物品。火光將這些物品的影子投射到了奴隸們能夠看到的墻壁上，奴隸們便以此來(lái)辨認(rèn)各個(gè)物品，并且可以互相交流為這些東西命名。在他們眼中，這些影子就是真實(shí)的事物。
直到有一天，一個(gè)奴隸掙脫枷鎖，他先是看到了火光和這些物品，隨后他又努力爬出洞穴來(lái)到了外面，然后花費(fèi)了好長(zhǎng)時(shí)間才習(xí)慣了日光，看清了外面的世界。等他返回洞穴，企圖告訴里面的同伴“什么才是真實(shí)世界”的時(shí)候，他卻遭到了同伴的一致嘲笑，說(shuō)他在外面弄壞了眼睛，連墻壁上的事物都看不清楚，還說(shuō)什么外面的真實(shí)世界。
在柏拉圖的理論里，我們身處的世界，所見(jiàn)所聽(tīng)，所感所觸的一切事物都只是“模擬”，就如同洞穴奴隸所見(jiàn)的“墻壁影子”，那些微弱的火光就是我們的感知能力；而我們以理智為伴，所思所想的那個(gè)世界，他稱(chēng)之為“理念的世界”，才是“真實(shí)”的世界，就如同洞穴奴隸跑到外面所看到的世界，包括一切的數(shù)學(xué)定律、物理世界的概念和人類(lèi)社會(huì)的一切概念規(guī)則。
感覺(jué)經(jīng)驗(yàn)的世界是“現(xiàn)象的、變化的和模擬的”，而理智概念的世界確實(shí)“本質(zhì)的、不變的和真實(shí)的”，這是多么反直覺(jué)的想法，但卻是西方科學(xué)、理性精神的真正思想源頭。
顯然，《黑客帝國(guó)》的世界觀設(shè)定與柏拉圖的“洞穴”設(shè)定異曲同工，其中借用的“矩陣模擬”假說(shuō)設(shè)定也有著深刻的“理念論”根源。那就是我們認(rèn)為的感覺(jué)經(jīng)驗(yàn)的“現(xiàn)實(shí)世界”是被真實(shí)的“理念世界”所投射和模擬而成的。
在今天，這就是我們都熟知的數(shù)字模擬技術(shù)，也就是將一切物理的、生物的過(guò)程轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)的過(guò)程，顯而易見(jiàn)的如圖像、聲音，復(fù)雜一點(diǎn)的如腦電波和神經(jīng)元放電。
最后就變成這樣一個(gè)問(wèn)題：從理論上，當(dāng)我們無(wú)法區(qū)分清楚什么是“真實(shí)”，什么是“假象”的時(shí)候，我們?nèi)绾螖喽ìF(xiàn)在身處的“現(xiàn)實(shí)世界”是不是由一個(gè)高級(jí)文明所模擬出的“矩陣”呢？
“數(shù)字宇宙”假說(shuō)：可能被證實(shí)，卻難以被證偽
“矩陣模擬”實(shí)質(zhì)上就是將“現(xiàn)實(shí)世界”數(shù)字化。為便于理解，我們后面用“數(shù)字宇宙”來(lái)繼續(xù)論證。所謂的“數(shù)字宇宙”假說(shuō)，就必定要假設(shè)這個(gè)宇宙是由“數(shù)字”組成的。
特別要強(qiáng)調(diào)“數(shù)字宇宙”中的“數(shù)字”一定是有理數(shù)，就是包括自然數(shù)、分?jǐn)?shù)、可循環(huán)無(wú)限小數(shù)這些數(shù)字；而“宇宙”一定要設(shè)定為“不連續(xù)的，即時(shí)間是一步一步的，空間是一格一格的”。這樣的“數(shù)字宇宙”才可以被當(dāng)前我們的計(jì)算機(jī)所編碼和模擬。
我們知道，現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的原理都是來(lái)自于“圖靈機(jī)”，其本質(zhì)就是對(duì)于有理數(shù)的處理。計(jì)算機(jī)的算法都是按完整的步驟進(jìn)行，都是連續(xù)分隔的狀態(tài)，對(duì)應(yīng)著就是計(jì)算機(jī)晶體管的開(kāi)和關(guān)。此外，計(jì)算的過(guò)程中無(wú)論計(jì)算的長(zhǎng)度有多少，計(jì)算機(jī)也必須有一個(gè)終止。
這樣計(jì)算機(jī)所包含的數(shù)字集合都是“可數(shù)的”（Countable），因此，計(jì)算機(jī)是排斥無(wú)理數(shù)的。
那么問(wèn)題來(lái)了。真實(shí)的宇宙時(shí)空到底是“連續(xù)的”還是“非連續(xù)的”，這件事情還沒(méi)有定論呢？況且，我們現(xiàn)在的所有物理定律可都是假定時(shí)空是連續(xù)的。難道我們就要因?yàn)橛?jì)算機(jī)只能處理非連續(xù)的有理數(shù)，就要用宇宙時(shí)空的“非連續(xù)性”假設(shè)來(lái)遷就人類(lèi)計(jì)算工具的有限嗎？
是的。在這兩種假設(shè)之中，堅(jiān)持“時(shí)空非連續(xù)性”的“數(shù)字宇宙”的假設(shè)更具吸引力。一方面來(lái)說(shuō)，一個(gè)可以被計(jì)算的宇宙更符合人類(lèi)的求知本性，畢竟如果宇宙的規(guī)律和人類(lèi)文明的一切事物都可以被計(jì)算還原為數(shù)字的過(guò)程，盡管這個(gè)數(shù)字非常非常龐大，就像Matrix那樣無(wú)所不包，那這將讓人類(lèi)獲得數(shù)字永生的希望。另一方面，“數(shù)字宇宙”的假設(shè)有可能被證實(shí)。如果科學(xué)家有一天真的發(fā)現(xiàn)了宇宙空間有極限的微觀尺度，無(wú)論是10的負(fù)多少次方吧，都將證明世界是由有理數(shù)組成的。這意味著，數(shù)學(xué)世界的 “無(wú)理數(shù)”的怪物終于被我們從物理世界驅(qū)逐，這將是何等的榮耀。
當(dāng)然，宇宙時(shí)空的“非連續(xù)性”和“連續(xù)性”一樣，都難以被證偽。因?yàn)闀r(shí)間和空間理論上都存在著無(wú)限可分的性質(zhì)，特別是空間上，如果人類(lèi)的實(shí)驗(yàn)精度一直無(wú)法發(fā)現(xiàn)那個(gè)最小的空間尺度，那自然不能說(shuō)空間有最小尺度，也不能說(shuō)空間沒(méi)有最小尺度，所以，這兩者都不可能被證偽。而我們知道，一個(gè)假說(shuō)如果無(wú)法被證偽，也就自然不可能稱(chēng)之為科學(xué)。
回到現(xiàn)實(shí)，“數(shù)字宇宙”帶給我們的好處確是實(shí)實(shí)在在的。
馬斯克就舉例說(shuō)：40年前，計(jì)算機(jī)最早的游戲《Pong》，只是由兩個(gè)矩形和一個(gè)點(diǎn)組成，但這就足夠洞察到物理世界的乒乓球游戲的本質(zhì)。而40年后，我們擁有了可以數(shù)百萬(wàn)人同時(shí)在線(xiàn)的3D模擬游戲。人們?cè)谄渲锌梢越⒁磺鞋F(xiàn)實(shí)世界存在的、甚至不存在的事物，正如《我的世界》這種像素化游戲所模擬的虛擬世界一樣。
而未來(lái)，我們除了必要的生理需要和物理能量攝入之外，完全沉浸在數(shù)字化的生存當(dāng)中。我們可以在VR、AR世界里探索星際空間、海底世界，可以進(jìn)入太陽(yáng)內(nèi)部，也可以漫游人體。作為數(shù)字世界的第一視角，你可以完成在計(jì)算機(jī)像素精度允許的范圍內(nèi)一切的感覺(jué)經(jīng)驗(yàn)。
這里延伸出來(lái)的一個(gè)問(wèn)題是：當(dāng)我們有足夠強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)（人工智能也不過(guò)是算力更強(qiáng)大的一種計(jì)算）所創(chuàng)造出來(lái)的“數(shù)字宇宙”，我們會(huì)樂(lè)意生活在其中嗎？
超越“數(shù)字宇宙”：哥德?tīng)柌煌陚湫远ɡ淼囊馔庵?/strong>
如上所論證。如果我們現(xiàn)在所處的“現(xiàn)實(shí)世界”就是一個(gè)高級(jí)文明所模擬出的“矩陣”，那么我們?nèi)绾蝸?lái)戳破這個(gè)“假象”，以抵達(dá)馬斯克害怕的“界限”？如果我們接下來(lái)要用計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)創(chuàng)造一個(gè)全新的“數(shù)字宇宙”，那我們?nèi)绾文軌虮Ａ粢环N“覺(jué)醒”的能力？
前者就如同《黑客帝國(guó)》里，尼奧被墨菲喚醒后，親眼看到無(wú)盡的“電力牧場(chǎng)”；后者就如同《盜夢(mèng)空間》里那個(gè)夢(mèng)中一直旋轉(zhuǎn)的那個(gè)陀螺。
那么，我們做好手握旋轉(zhuǎn)陀螺，窺視夢(mèng)醒之后“電力牧場(chǎng)”的勇氣了嗎？那就是，“數(shù)字宇宙”背后到底是怎樣的世界？從邏輯上來(lái)講，那自然就是“連續(xù)性”的時(shí)空，包含無(wú)理數(shù)的物理世界，也就是實(shí)數(shù)（實(shí)數(shù)包含有理數(shù)和無(wú)理數(shù)）世界。
你可能問(wèn)，這需要什么勇氣？那么你會(huì)做出一條根號(hào)2米長(zhǎng)度的腰帶，你能劃出直徑1米，周長(zhǎng)為π的一塊圓形土地嗎？顯然，我們現(xiàn)在再精確的尺子和工具也無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)出這些長(zhǎng)度，這正是無(wú)理數(shù)的惱人之處。但是真實(shí)的世界可能就是存在無(wú)理數(shù)的尺度，只是我們的測(cè)量工具不夠精確而已。
當(dāng)然，從根本上證實(shí)“現(xiàn)實(shí)世界是實(shí)數(shù)世界”，或者證偽“現(xiàn)實(shí)世界是數(shù)字世界”，幾乎是不可能的事情。但是一位天才數(shù)學(xué)家，從自然數(shù)系統(tǒng)本身的證明中，給予“數(shù)字宇宙”一次沉重打擊。這就是“哥德?tīng)柌煌陚湫远ɡ怼薄?/p>
1931年，僅僅25歲的哥德?tīng)栕C明了一個(gè)有關(guān)自然數(shù)公理系統(tǒng)定理，大概的結(jié)論就是，只要自然數(shù)的公理系統(tǒng)只有有限的公理，那么一定有一些命題無(wú)法被這些公理所證明。因此自然數(shù)公理系統(tǒng)是不完備的。
而“數(shù)字宇宙”的“可數(shù)系統(tǒng)”基本等價(jià)于自然數(shù)系統(tǒng)，那么這個(gè)可數(shù)的“數(shù)字宇宙”一定存在著一些自身無(wú)法證明的命題。也就是這個(gè)“數(shù)字宇宙”一定會(huì)有缺陷的。那么我們?nèi)绾翁鲇捎?jì)算機(jī)所規(guī)定好的各種規(guī)則和邊界呢？
舉個(gè)例子。我們的大腦有1000億個(gè)神經(jīng)元，即使數(shù)量巨大，這些理論上也是“可數(shù)的”有理數(shù)，也是可以為計(jì)算機(jī)所模擬的。然而這些大腦神經(jīng)元通過(guò)節(jié)點(diǎn)又產(chǎn)生一百萬(wàn)億的連接，在這種超級(jí)復(fù)雜性上，一些原本僅僅由神經(jīng)元放電難以產(chǎn)生的東西奇跡般地“涌現(xiàn)”了出來(lái)，那就是我們的意識(shí)、自我和各種知識(shí)。
也就是說(shuō)，我們產(chǎn)生了僅僅由物理規(guī)律難以形成的思維過(guò)程，這種東西就產(chǎn)生了無(wú)限的可能性。盡管我們的大腦的各種活動(dòng)，也都有跡可循，也就是可以嘗試被還原，但仍然存在大量“言外之意”的內(nèi)容和意義存在。
如果還是不好理解，就看下《西部世界》的設(shè)定。男主人威廉為逼迫心愛(ài)的女主機(jī)器人覺(jué)醒，便一次次讓她感受人類(lèi)最痛苦的情感，從一次次的折磨中激發(fā)她的類(lèi)人意識(shí)。
換句話(huà)說(shuō)，盡管“數(shù)字宇宙”的假說(shuō)難以被證偽，但是我們可以不斷地突破邊界，跳出有限系統(tǒng)?！段鞑渴澜纭肥怯萌祟?lèi)的情感，而我們?nèi)祟?lèi)可以用藝術(shù)和詩(shī)歌。
論證至此，不知你是否能夠跟上這番略微“燒腦”的思路，現(xiàn)在讓我們回溯源頭。當(dāng)馬斯克說(shuō)我們的人類(lèi)文明是由140億年宇宙時(shí)間中更早的一個(gè)文明所模擬而成的一個(gè)宇宙時(shí)空，他更多是采用了一種類(lèi)比的推理，那就是我們現(xiàn)在正在用“矩陣模擬”的方式建立一個(gè)全新的“數(shù)字宇宙”。而建立這個(gè)“數(shù)字宇宙”的現(xiàn)實(shí)基礎(chǔ)則“非常無(wú)聊”，那就是適用二進(jìn)制命令的計(jì)算機(jī)算法來(lái)構(gòu)建，一步一步地建設(shè)出一個(gè)數(shù)據(jù)量極大、規(guī)則卻極為明確的世界。
而我們通過(guò)哥德?tīng)柌煌陚湫远ɡ砗鸵恍├C指出，這個(gè)“矩陣模擬”而成的“數(shù)字宇宙”其實(shí)是不完備的。但同樣我們也并能證明超越“數(shù)字宇宙”的這些例證是否真的就是“無(wú)限的、連續(xù)的”。
最后來(lái)看，這個(gè)“矩陣模擬”的假說(shuō)是不是正如開(kāi)頭所引用的“山上有座廟……”的故事，所開(kāi)啟的這種俄羅斯套娃一般的謎一樣的結(jié)構(gòu)呢？
我們到底是否身處哪一層“套娃”里，是在模擬新世界，還是被模擬？這真不好回答。
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