如何判斷宇宙不是一場模擬遊戲？

在一個平凡的夜晚，當你結束了一天的工作，打開電腦準備開始一場遊戲時，隨著加載進度條完成，一個虛擬世界呈現在屏幕上。

你沉浸其中，忽見一隻螞蟻緩緩爬過屏幕。刹那間，腦海中浮現起曾讀過的小說《三體》，螞蟻的身影彷彿在提醒你什麼，心頭不由一緊，寒意襲上。一個念頭如同驚雷般閃現——難道我們每個人的一生，乃至這個廣袤的世界，都是某個外星高等文明所構建的模擬？

這個念頭看似荒誕不經，但我們的存在根基，正如人類歷史上的許多重大發現那樣，已經被多次顛覆，歷史中不乏相似先例。五百年前，人們堅信地心說理所當然；兩百年前，若有人宣稱人類源自猩猩，定會被視為異端。人類認識自然的歷史，就是不斷髮現人類並沒有想像的那麼特殊，這被總結為「哥白尼原理（Copernican Principle）」，即任何觀測者都不該把自己想得那麼特殊。

▷圖「M」（拉丁語Mundus）來自約翰內斯·開普勒的《哥白尼天文學概要》，顯示地球僅屬於任意數量的相似恒星中的一顆，也代表著人類，無論是在地球上還是在太陽系中，都不是宇宙的特權觀察者。

一、祖先模擬

熟悉電子遊戲的發展歷史的你知道，從幾像素的乒乓球遊戲，演變至今日栩栩如生的大型多人在線遊戲，僅僅幾十年的光陰。展望未來，虛擬現實技術日新月異，科幻劇《黑鏡》中描繪的意識上傳下載，彷彿觸手可及。也許就在不久的未來，個人將難以分辨「遊戲」和「現實」的區別。如此看來，「我們是生活在模擬中的虛擬生物」這個念頭，就顯得不那麼荒謬了。在宇宙尺度來看，幾十年這不過是滄海一粟，就像哥白尼原理所指出的，我們是最先進的文明的可能性太小。

那我們生活在模擬中的可能性究竟有多大？一旦開始嚴肅地思考這個問題，你便會發現自己並不孤單。有不少物理學家、哲學家都曾認真地思考過這一可能性，併發文公開討論。2016年，紐約的美國自然歷史博物館舉辦了一場辯論會。四位物理學家以及一位哲學家花了2個小時討論：我們所知的這個現實世界有沒有可能是被模擬出來的。參與對話者對其可能性給出了或大或小的概率，從1%到42%不等。而馬斯克在同年的一次採訪中表示「我們很可能處於模擬之中」。

不過你並非人云亦云的那種人，你開始收集相關證據，以探明我們究竟是否生活在模擬中？若果真如此，我們又該如何掙脫這層虛擬的束縛？這裏談到的「模擬」，並非如同「模擬人生」般的遊戲，而是對整個可觀測宇宙的完整模型，學術界稱之為「祖先模擬」（Ancestor Simulation）[1]。

祖先模擬認為，存在一個具備足夠高技術水平的文明，能夠運行如此龐大的祖先模擬。未來的先進技術，我們可能無法預料，但基於現有的適用於可觀測宇宙的物理學法則，我們或許可以推測這一假想中先進文明的上限。如果創建一個包羅我們所在宇宙的模擬，所需的能量和算力將超過物理學允許的上限，那麼我們就能說，能夠創造祖先模擬的超級文明存在不可能存在，我們並非生活在模擬中。

二、模擬所需的能量

高精度模擬需要處理大量的信息和數據，在現有技術條件下，這意味著極高的計算需求。在這樣的模擬中，每個基本粒子的狀態都需要被實時記錄和更新，這些運算所需的計算資源將是天文數字級別的。供給此類高度複雜模擬的能量轉換過程也將極其龐大。按照熱力學原理，從宇宙背景輻射中提取能量並用於如此規模的計算，不僅需要在理論上解決物理限制，還需克服實際技術上的難題。

以上的論證，只是說明在我們當前的技術與理論框架下，能量的限制使得我們無法生活在一個模擬的宇宙中。然而能量帶來的限制並非是不可克服的。例如超級文明或許可以通過不那麼準確的模擬來避免能量帶來的限制。事實上，考慮到量子力學中的測不準原理，我們無法知道電子的具體位置，以及由於量子糾纏帶來的差距作用，這兩種機制都可視為在構建模擬時節省計算資源的有效手段。

若我們生活在模擬中，而創造了模擬的超級文明真用了節省算力的措施，那我們就有機會去看破模擬所帶來的虛幻。我們可以通過不斷調高解像度，看是否出現像素化的離散圖景來試圖突破所處的模擬世界。這就類似在遊戲中，當你調高解像度後，會發現畫質變得參差不齊。事實上，量子力學顯示在極小的尺度上，世界的圖景確實是不連續的，這不禁為我們或許生活在模擬中的觀點增添了一份佐證。

除此之外，當你在遊戲中漫步至地圖邊緣，往往會見到畫面出現異常，或遇到似乎能夠穿越卻無法透過的「空氣牆」。這同樣可用來判別我們是否生活在一個簡化的祖先模擬中。在現實中，人類走得最遠的旅行者號1號（Voyager 1）探測器已到達太陽系的邊緣，可我們依然不曾觀測到任何異常的不連續的圖景。至於我們的哈勃望遠鏡，更是看到了百億光年之外的星系，卻未發現絲毫異常。這些證據雖不能完全否定我們生活在模擬中的可能，卻也確實降低了其發生的概率。

三、模擬宇宙不需要進行全腦模擬

除卻星空的浩渺，人類的心靈亦同樣廣袤無垠。人類大腦中的神經元連接數不比天上的星星少。24年Science研究[2]，僅針對1立方毫米體積的腦組織進行納米級模擬，其中就包含了5.7萬細胞和1.5億突觸，對其繪製的圖譜數據高達1.4Pb。根據人腦的體積換算，模擬一個大腦的靜態圖景所需的數據是1.76Zb（1Pb=1024Tb，1Zb=1024Pb），遠超出當下最大的開源大模型Llama 3.1 405 GB（截至2024年10月）的參數量。

如果要進行祖先模擬，不僅需要對頭頂的每一顆星星進行模擬，還需要對地球上每個曾經活過的人的心理活動進行模擬。在一台超級計算機中，將自古至今所有人的神經活動盡數模擬一遍，如果進行這樣的模擬所需的能量已然超過物理學允許的能量上限，那將間接反證我們並非生活在模擬中。[3]

讀到這裏，你或許會想，人類的行為大多時候都是本能驅動的，構建對人的心智活動的模擬，並不總是需要那麼多的計算。也許超級文明在構建地球上大多數人的心智活動時，只需要模擬大腦的極少一部分，只有當模擬陷入深思的心靈時，才會需要投入更多的計算資源。如此一來，便有了一種驗證我們是否生活在模擬中的方法：若讓地球上數十億人同時進行需要全腦模擬的反思，若運行模擬的超級文明因無法承擔龐大的運算量而導致思考者體驗到如同遊戲中卡頓的現象，那麼，這種不連貫的觀測便可作為我們確實生活在模擬中的論據。

除了用本能替代全腦模擬，還有兩種意見能反駁「心智模擬耗能過多，因此我們不可能生活在模擬中」的論述：

（1）按需渲染：超級文明構建祖先模擬時，只渲染作為觀察者的那個人所觀察到的那部分。這靈感來自遊戲中的「迷霧」，只有當你操控的角色靠近時，迷霧才會被點亮，如此便大幅減少所需的能量和算力。

（2）選擇性模擬：超級文明的模擬構建者只針對「你」的神經活動進行模擬，讓你覺得自己的一生並非生活在模擬中。至於其他人的反應和感知，則是經由簡化的設定所產生的。當下的大模型已能模擬他人的反應，對於能夠進行祖先模擬的超級文明來說，這更是輕而易舉。這同樣能夠大幅度減少算力的消耗。

除了能量的消耗外，判斷我們是否生活在模擬中，還可以根據「模擬運算運行中必然會積累的錯誤」去進行檢測。若我們生活在一個模擬中，建模誤差的積少成多，便會讓身在模擬中的你感到世界的不協調，類似於電影《黑客帝國》中，Matrix需要定期重啟。在你玩一款足夠複雜的遊戲、又玩了相當長的時間後，會發現由於遊戲建模在運行過程中積累的誤差，導致遊戲世界之中的有些描述世界的常數不得不進行修改，否則就會影響遊戲的正常的運行，這時，往往需要開發者打上補丁予以修正。

類比來看，若是我們生活在模擬中，也應該存在類似的變化，例如光速等物理學常數的變化。然而我們的物理學乃至文明史太過短暫，還無法進行長期的觀測。可能這樣的補丁是存在的，只是這樣的補丁是以萬年甚至更長時間尺度展開的。因此，即便我們未曾觀測到物理常數的改變，也不能完全排除我們生活在模擬中的可能。

另一種反駁角度是，超級文明會出於道德原因而禁止開展這樣對一個世界的模擬。雖然這一理由並非最為強有力的論證，卻無疑降低了我們生活在模擬中的可能性。正如德雷克方程探討外星文明存在的概率，宇宙中的恒星數乘以生命出現的概率，乘以智慧生命願意通信的概率，就是我們預估能建立通信的外星文明數量。

▷德雷克方程如上，一個計算宇宙中發現生命或高級文明概率的數學公式。N，銀河系中能夠與人類通信的文明數量；R*，銀河系中每年形成的恒星數量；fp，這些恒星中擁有行星的恒星比例；ne，每顆恒星的行星系統中適合生命存在的行星平均數量；fe，在適合生命存在的行星上實際產生生命的比例；fi，在產生生命的行星上，生命進化出智慧生命（能夠進行技術交流）的概率；fc，這些智慧生命能夠並且願意與外界進行通信的比例；L，這些能夠進行通信的文明能夠持續進行通信的時間長度（年數）。圖源：University of Rochester

在德雷克方程中新增加兩項，一是智慧生命發展到能夠模擬一個世界的程度的可能性，二是超級文明中有多大概率會因為道德原因禁止祖先模擬。我們就可以根據改進後的方程，基於現有的技術和人文發展，給出對上述新增兩項的概率估計，判斷可能願意模擬世界中的星球數量，進而推算我們是模擬的概率。

四、模擬世界的三種可能

對上述論述，哲學家Nick Bostrom在他2003年的論文《你活在一個計算機模擬中嗎？》（Are You Living in a Computer Simulation?）中，換了一個描述方式，指出以下三種涵蓋了所有的可能性：

第一，人類或者其他智慧生物在取得模擬技術之前就滅絕了；

第二，能夠產生祖先模擬的超級文明對創造或使用這一技術沒有意願或缺少開展這樣的模擬許可；

第三，我們目前就是生活在祖先模擬中。

要判斷上述第一種或第二種情況哪種更為可能，我們需要考慮兩個問題。第一個問題考察的是生命順利走到奇點的概率有多大，例如，在能夠造出通用人工智能之前，我們是否會因失控的氣候變化、核戰爭等災難而導致文明滅絕——對此，科學界尚能做出一定的預測。

第二個問題則是想像超級文明的社會形態和道德規範，這幾乎是不可能的。正如大猩猩無法理解人類因手機而獲得的快樂，我們亦無法想像能夠進行祖先模擬的超級個體會是何等模樣。也許他們不願意花精力去構建一個一旦完成設定，就不需要再參與維護的（祖先模擬）世界，但我們對超級文明為何不願或禁止開展祖先模擬的原因一無所知，更難以評估其可能性。

當然，究其根源，如果我們自己都不認為自己生活在模擬中，就更不應該去相信未來會有後人類文明能夠運行大量祖先模擬。如果我們認為自己能夠模擬世界，那為何不相信我們極有可能已經生活在模擬中呢？

或許最簡單的思考方式，是「奧卡姆剃刀（Occam’s Razor）原則」，即一個簡單的解釋，往往比一個複雜的模型更可能為真。認為我們生活在模擬中，意味著引入了超級文明這一額外假設，使得模型過於複雜精巧。或許「如無必要，勿增實體」，是對我們是否生活在模擬中的更好回答。然而，奧卡姆剃刀並不總是絕對的，在某些情況下，為了滿足科學解釋的整體一致性、預測能力和內在邏輯性，複雜的模型可能是必要的。

五、為何胡思亂想是有意義的？

讀到這裏的讀者也許會問，莊生夢蝶，蝶夢莊生，生活中操蛋的事情就已經這麼多了，為何要執著於這種虛無縹緲的追問？這或許如同哲學中的「不可知論」，難以有定論。然而，我們的擔憂與好奇本身便是探索之旅的一部分，它促使了我們對宇宙多樣性與未知領域的尊重與敬畏。科學史上，許多革命性的發現正源自對生存本質的深刻拷問。

在探索宇宙中的模擬可能性時，我們不僅質疑現實本身的存在形式，還激發了關於科技、倫理與存在本質的更深層次討論。例如關於如何促進虛擬現實混合現實的研發，該如何對待由大模型驅動的虛擬人等。在面對即將到來的通用人工智能時，如何避免智能體的失控，彷彿是在思考智能體是否會試圖逃離人類為其設定的模擬世界。對於我們是否生活在模擬之中的討論，不僅啟發對人工智能對齊問題的研究，更深化了我們對自身處境的認識。

未來，隨著科技的進步與人類對宇宙認知的深化，或許我們將從更多角度解答這一疑問。更細緻的觀察、更精確的數據分析，乃至未來可能出現的新技術手段，都將幫助我們檢驗這些假設。然而，在追尋真理的道路上，懷抱對未知的好奇與謙遜，依然是科學不變的指引。

參考文獻：

[1]Bostrom，Nick.「Are We Living in a Computer Simulation.」The Philosophical Quarterly 53(2003):243-255.

[2]Alexander Shapson-Coe et al.，A petavoxel fragment of human cerebral cortex reconstructed at nanoscale resolution.Science384，eadk4858(2024).DOI:10.1126/science.adk4858