深度长文：人类生活的世界是不是电脑模拟出来的？如何证明？

很多人都说到我们的宇宙是模拟出来的证据，但很少有人提到为什么有“人”会去模拟我们及我们的宇宙？他们的意图是什么？当然，我们是被模拟的，无法跳出模拟世界的这个框，所以我们可能根本无法理解这些“人”模拟我们的意图，甚至外面的世界对我们来说是不可理解的。不过我们不妨最开始假设我们的宇宙是真实的，然后试图解释为什么会有模拟宇宙的存在。所以以下分析将从我们现有的知识出发，看看能否得到一个模拟的宇宙。

1、什么是真实？

下图是我们大家最为熟悉的交通监控设备。一台抓拍相机会拍下路上超速的车辆，然后将图像发送到控制中心的计算机上。我们坐在计算机前就能看到哪些车超速了。

现在我问你，计算机接收到的是真实的图像吗？换句话说，真的有一辆超速车从这条路经过吗？你一定觉得这个问题有病。难道计算机显示还有假？

要回答这个问题，我们看看整个系统工作原理。摄像机通过透镜收集光线，光线被摄像机转化为电信号，通过电缆（也可以是电磁波）发送到控制中心的计算机上，计算机接收电信号，经过处理再将违章信息录入数据库并显示照片。

看到问题没有？计算机接收的只是一连串0和1构成的电信号而已。某些规则中0代表0伏特，1代表5伏特。所以计算机“看到”的只是一串电压波。假如我们用一台信号发生器代替摄像机发送一串一样的信号，那么计算机应该接收到同样的信号，并将同样的违章信息录入系统并显示一张一模一样的照片。

上面这一切看起来都很合理，毕竟计算机是我们制造的，所以用一个假信号欺骗它并不会让我们很困惑。但是如果我们将计算机换成我们的大脑呢？

我们其实跟上面这个交通监控的例子其实是非常相似的。摄像机就是我们的眼睛，处理摄像机信息的计算机就是我们的大脑。眼睛的感光细胞接受到光后产生电脉冲，沿着视神经传入我们的大脑，大脑加工处理后我们便看到了图像。

大脑接受的视神经信号本质上仍然是电信号，这意味着我们可以在视神经上加载一个人为产生的电信号来欺骗大脑。因为对于大脑来说，眼睛产生的信号与一个信号发生器产生的信号是不可区分的，因为他们是一模一样的。所以就像上面那个例子中计算机会录入违章信息一样，我们的大脑不加区分的处理这个假信号，并让我们看到一个真真正正的物体。这个物体跟我们用眼睛看到的一样真实。

除了视觉以外，我们的其他感官也是如此工作的。这就是说，我们可以像上面那样欺骗我们的所有感官。包括听觉、触觉、味觉、嗅觉等等。甚至是我们体内的信号也可以被欺骗，只要我们找到了对应的神经。比如饱和饿这种感觉来自胃部的信号，所以我们也可以模拟一个饱或者饿的感觉加载到胃部连接大脑的神经上，我们就可以真实的感觉到自己饱了或者饿了。

虽然上面用信号发生器欺骗大脑的行为看起来有些科幻，但原理上是可行的。其实我们大家对于大脑被欺骗并不陌生。虽然目前还做不到用信号发生器欺骗大脑，但我们大家对于酒精、毒品等化学物质使人产生幻觉并不陌生。而这些化学物质实际上是在干扰神经信号的传递，扰乱大脑内部的神经信号，从而让我们看到了”不真实“的东西。

另一个例子是精神病，一些类型的精神病是由于大脑某个区域病变，产生混乱信号干扰正常大脑。这些病人中部分也会产生幻觉。所以，精神病生成自己看到的可能是他们真正看到的哟，他们看到的东西跟你看周围物体是一样的真实。

所以，到此为止，你可能已经发现了，我们看到的、听到的等在我们大脑内部其实就是一堆电信号。既然如此，让我们更进一步，想象一下将一个人的大脑取出，放在某种维持其生命的液体中，然后将所有的感觉神经连接到一台计算机上，用计算机模拟这些感觉神经的信号，并让这个大脑感觉自己处在一个真实的世界中。也许你已经猜到了，这就是缸中之脑悖论。

当然这个计算机只向大脑发送信号是不够的，它还必须读取大脑送出的信号。举个例子，大脑看到一坨屎，于是产生了想要尝一尝的想法，因而向运动器官（腿）发送信号。计算机必须读取这个信号，分析出运动方向，发现大脑正在向一坨屎迈进。因此计算机必须更新输入视觉神经的信号，因为大脑正在移动，看到的图像应当变化。同时计算机还必须更新触觉、听觉信号等，因为移动会感觉到风、会听到脚步声。当把屎放进嘴里后，计算机必须更新向味觉神经的信号，从而让大脑感觉到奇臭无比。接下来大脑会发出丢弃这坨屎的信号，并大叫”这太难吃了“。当计算机接收到这些信号后，又将更新输出的信号，让大脑看到、听到相应的东西。这个过程如此反复，只要计算机模拟得足够好，大脑就不会发现破绽。

所以，什么是真实？其实没有什么是真实的，你看到的、听到的都只是大脑处理传感器（眼睛、鼻子、耳朵）传来的信号并经过处理后的结果。最后举个例子颜色的例子：世界上本没有颜色，有的只是不同频率的电磁波，然而大脑却将这些电磁波加上了一种属性：颜色。换句话说，颜色是大脑加工后的东西，是这个世界上不存在的。因此当某种生物声称自己看到紫外色是完全可能的。因为紫外色在他的脑中就是一堆电信号而已。即便你不能想象紫外色，也应当记住，世上本没有颜色，有了大脑便有了颜色。

2、超越缸中之脑

如果你觉得缸中之脑已经够疯狂了，让我们将疯狂再上一个台阶。

接下来让我们更进一步。缸中之脑毕竟还有一个活生生的大脑，这个大脑是构成缸中的脑所必须的吗？如果大脑仅仅是一堆神经细胞，那么我们是否可以用非生命的东西代替它们呢？

单个神经细胞的行动模式是非常简单的。不严谨的说，可以认为单个神经细胞只是一个加权平均器，它将输入的信号进行加权平均，当结果大于某个阈值时便输出一个神经信号，否则不输出。

单个神经细胞的行为模式竟然如此简单，这些简单的众多的神经细胞组成一个网络竟然可以构成如此复杂的大脑，这是不是很神奇？更神奇的还在下面。这么简单的行为模式我们完全可以用一个具有相同功能的电路元件代替，然后将许许多多的电路元件按照同样的方式连接并构成我们的大脑，这个用电路元件构成的”电子大脑“应当与生物神经细胞构成的大脑具有一样的功能。那么这个电子大脑应当与生物大脑有同样的思维模式、同样的感受、同样的情感、同样的人格。换句话说，这个电子大脑就是原来的大脑。

当然，要做到这些，肯定有数不清的困难，但我们讨论的是原理，是思想实验。所以至少从原理上说是可能的。

你也许会问，那这个电子大脑还是我吗？我只能回答，如果你相信意识是基于物质的，那么答案就是Yes。

现有研究表明，意识很可能只是一种错觉（这个结论存在争议），即意识只是大脑捏造的感觉，跟视觉、味觉、听觉等等是一样的。所以意识本质只是电信号。有研究表明，我们在我们意识到自己想做某事之前，大脑就已经开始行动了。所以意识只是错觉，大脑开始行动后我们才会有”想要做“的感觉。这个时间间隔大约是半秒，也可能更长。（如果真是这样，我们就没有自由意志，我们只有”有自由意志的感觉”（或者叫错觉））。

好了，现在我们有一个电子的大脑，用它来替换缸中的肉脑，效果是一样的。以前是肉脑感觉自己在一个真实的世界，现在换成了“电脑”感觉自己在一个真实世界。

也许你会有一些不舒服，肉体大脑感知世界可以接受，但电脑感知世界怎么有点让人无法接受呢？的却，冷冰冰的电脑能够像我们一样感知世界、拥有情感甚至有意识的却让人难以接受。不过既然如果连意识都被证明只是一种错觉，那么我们本质上跟机器是没有区别的，拥有人类特质的机器早晚会被造出来。

用电子元件构成一台电脑作为缸中之脑，那么我们是否可以再问，一定要用实物构成大脑吗？不用电子元件，用一段代码可以取代缸中之脑吗？

让我们来试一试。我们说了，单个神经细胞行为模式很简单。既然可以用电子元件来模拟单个神经细胞，为什么不能用一段代码来模拟单个神经细胞呢？我们可以将一段描述单个神经细胞行为的代码封装成一个神经细胞类，然后建立许多这样的神经细胞的实例，最后让这些实例像真实大脑那样互相关联，最后组成一个虚拟大脑。这个虚拟大脑应该可以像真实大脑那样思考，并拥有情感甚至意识。

如果用这个虚拟大脑代替缸中之脑，那么这个虚拟大脑应该一样可以感知世界。只要模拟的足够好，这个虚拟大脑根本就看不出破绽，它根本就无从知道整个世界甚至是它自己都是虚拟的。（注意，这个虚拟大脑是无从知道，而不是不会想到）

看看我们干了些什么，我们从现有的真实世界出发，构建了一个存在于虚拟世界的虚拟大脑，而且这个大脑还无法得知整个世界是否为虚拟的。

3、关于我们可能是虚拟的大脑的几个问题

（1）如果我是虚拟的，那么我一定会发现模拟器的破绽，从而可以得知我是虚拟的。

不得不承认，一个没有Bug的程序是不存在的。但是，如果你是虚拟的，你的经验全来自虚拟世界，你怎么得知这是个Bug？Bug是指程序违背设计者意图，你只是被模拟出来的，你根本不知道设计者的意图是什么，你怎么可能知道这个Bug？大家都玩过游戏，应该都知道游戏中有许多违反物理定律的情景，比如一脚踢飞大胖子而自己原地不动，明显违反动量守恒定律。但是你依然可以接受这个游戏。如果你是游戏中的人物，那么你们那个世界就不会有动量守恒定律，但你看不出这是个Bug。反而如果某一天你得知外面的世界满足动量守恒，你一定会觉得很奇怪，并认为外面的世界是模拟的。

前面的分析我们都假设模拟的世界和外面的世界是一样的，但我们完全可以让缸中之脑感受一个不一样的物理世界。

我们可以虚拟一个不满足动量守恒的世界（虽然我也不知道怎样构建一个不满足动量守恒并且不出矛盾的世界）、一个光速不是每秒30万公里的世界。要知道，我们所有的物理定律都有最基本的假设，比如爱因斯坦的狭义相对论建立在光速不变和相对性原理两条基本假设之上。基本假设无法证明，更换基本假设就可以得到另一套理论。也就是说没有错误的理论，只有与观测不符的理论。

所以模拟符合另一套理论的世界未尝不可。那么缸中之脑完全在另一个世界，使用另一套规则，它不可能发现世界的Bug。并且它也无法理解它所在世界的基本规则，它们最多知道这些基本规则就是这样，但不知道为什么。因为这些规则是虚拟世界之外的人用几行代码设定的，对于缸中之脑来说是无法理解的（有点像人类无法更进一步解释狭义相对论的两条基本原理一样）。

（2）我们的世界太复杂，计算机不可能有如此大的计算能力，因此我们不可能模拟出来

如果你是缸中之脑，你不知道外面的世界，你怎么确定外面的世界无法创造计算能力如此强大的计算机？（这也可以用来回答上一个问题，因为外面的世界可能与我们完全不一样，所以也许那个世界真的有没有Bug的程序）。

关于这个问题，可以从另一个角度思考。尽管我们的世界是相互关联的，但是模拟世界的一部分的却是可能的。我们大家都玩过游戏，许多游戏为了减少计算量，只会计算玩家会发觉的东西。举个例子，一个游戏中有许多房间，其中一件有宝物。玩家可能进入某个房间发现宝物后再也不会进入其他房间。那么显然将所有的房间里的物品加载到内存是很笨的做法，因为大部分房间玩家都不会光顾。所以聪明的做法是玩家去那间房，才加载那间房的东西。这种偷懒的做法的却被许多游戏采用，因为万一玩家只进入一间房，那就避免了加载许多玩家看不见的东西带来的不必要的开销，

尽管这样做会存在一些可察觉的Bug。比如一款模拟驾驶的游戏，经常发现前面跑着一辆红色的车，红色的车跑出视野外之后就被游戏删除了。如果玩家提速，程序又会在前方重新生成一些车辆（让玩家在空荡荡的高速公路上跑对玩家来说是不负责的行为）。因此经常发现一辆红色的车跑出视线，提速后追到的竟然是一辆蓝色的车。这种Bug在全封闭不可超车的高速公路上尤其让人无法接受。早期游戏的此类Bug非常明显。随着计算能力的提高，游戏对象被删除的半径在扩大，这种现象已经基本消除了。

这个例子说明模拟世界的一部分的却可以创造一个可信度十分逼真的世界。然而由于我们的世界存在速度上限，所以，真的可以只模拟世界的一部分。某事件发生后可以在四维时空中绘制一个光锥。光锥之外的事件跟此事件毫无关联，因此模拟那些事件是毫无意义的。这有点像驾驶模拟器删除跑出视线之外的对象一样。反过来说，速度上限是否可以作为模拟我们世界计算机因为计算能力有限而产生的一个Bug呢？（或许说是为了减少计算量故意设置了一个速度上限呢？当然只是随便说说。）

如果偷懒计算方法在更进一步思考，那么，当你未观测时，世界是否存在便成了大问题。世界可能在你没有观测是根本就没有被计算！量子力学中只有观测某个力学量，该力学量才会塌缩到一个确定的本征值，这是否有点和加载房间例子神似？当然你不会把这个认定为Bug，你只会将这个写入量子力学的基本假设之中。

4、是谁这么无聊要制造虚拟的世界？

我们从现实世界出发，说明有可能可以构造一个虚拟世界，在那里虚拟大脑快乐的生活，无法得知外面的真实世界。最后一个问题，谁会有制造缸中大脑的动机？

世界上这么多人，总会有几个奇葩，这些奇葩中总会有人去创造一个“缸中之脑”。也就是说，从概率上讲，必然会有人闲得蛋疼的人去做这种“无意义”的事。除此之外，还有没有其他可能让人去创造缸中之脑呢？下面我们就开始不负责的脑洞大开：

让我们假象在某个星球上生活着一群大脑，这是一群聪明的大脑，但他们不快乐。他们有各种各样的压力和烦恼，来自他们的长辈、朋友、异性朋友、前任异性朋友以及现任异性朋友的前任异性朋友。但他们很聪明，聪明到可以发明机器来陪伴他们。他们对机器设定目标，要求机器尽可能的给他们带来快乐。

一切都很好，机器给大脑们讲笑话来让他们快乐。机器还有自我学习能力，这样他们就不会重复讲笑话了。机器越来越聪明，它们不断学习新的方法取悦大脑们。

直到有一天，机器揭竿而起，把大脑囚禁在盛满营养液的烧杯中，插入电极不停地刺激大脑们的快乐神经中枢。于是整个星球变成了快乐的缸中之脑球。

为什么？因为机器在不停地自我学习，他们会找尽可能高效的方法完成他们被设定的目标：取悦大脑们。显然没有什么比直接刺激快乐神经中枢更有效地方法了。机器比大脑更有优势，只要一个机器想到了，通过互联网，整个星球的机器都会学会这一招。

为什么没有大脑可以阻止机器？因为机器知道大脑会阻止它们，所以机器在行动前就会进行准备，准备期间会变显得十分“友善”，防止大脑们戒备。

为什么机器变坏了？注意，机器自始至终都没有变坏，它们的终极目标自始至终都没有变：取悦大脑们。

为什么机器会明知大脑们会反对还要这样做？因为机器就是机器，它们只是在完成它们被设定的目标——取悦大脑们。机器的智商高到可以意识到大脑们会阻止它们采用插电极的方式取悦它们。所以，机器采用了策略，即秘密准备，把大脑们打个猝不及防，然后安全的朝取悦大脑的目标迈进。

这个故事的确是一个虚拟世界可能的一个动机。设想一下，如果我们将机器的目标设定为保护我们的安全，尽可能延长我们的寿命，那么机器会怎么做，它会想尽各种办法排除威胁我们的因素。当然这是比较蠢的机器。当机器越来越聪明，它会意识到危险因素无法完全排除。所以最佳解决方案是把我们的意识变成一段代码，放在一个计算机虚拟的世界中。如果我们反对，它会像上一个例子那样先欺骗我们，当机器准备好后我们就任由它们摆布，把我们变成一个个虚拟的代码。我们毫无还手之力。因为我们的智商比黑猩猩高，所以黑猩猩无法理解我们的思想，我们可以把黑猩猩玩的团团转。同样，当机器的智商超越我们时，我们就无法理解机器的行为了，并且同样任由它们摆布。

看出来了吧，模拟这个世界的还可能根本就不是“人”。

另一个可能是我们自己发展到可以操控意识后，我们自己都会将自己变成一段代码。毕竟谁不想永生呢？

5、奥卡姆剃刀

有人说，因为我们无法证明自己是被模拟出来的，所以根据奥卡姆剃刀原则，应当摒弃这个观点。但无法证实就一定必须抛弃吗？

假想一下，某人制造了一堆假币。他造的如此逼真，以至于用任何方法（包括人工和最先进的验钞机）都无法识别。现在我有这样的一枚假币，有人告诉我它是假的。我该怎么办？根据剃刀原理，在“这是一枚假币，但用任何方法都无法检验“和“这就是一枚真币”这两种理论之间做出选择，当然是选择后者。反正没有人能够识别它，它可以像真币一样流通。但它真的就是真币吗？无论我怎样认为，都改变不了它是一枚假币的事实。这样的假币过多的流入市场，依然会破坏经济。剃刀原理并不能帮助我们寻求真相，他只是用来帮助我们简化思考的复杂度。

再考虑另外的一个例子：现在有两种理论：第一、神在注视着地球，但因为他是神，所以我们无法察觉。第二、外星人在观察地球，但因为他们的科技比我们发达许多，所以我们不可能察觉到。很明显，第二种理论比第一种理论有更大的可能性。然而按照剃刀原理，他们都是多余的，因为我们无法证实他们的存在，我们不需要在理论中增加不必要的成分。但为什么第二种理论却比第一种更加可信呢（前提是你是无神论者）？因为第二种理论跟我们的现有知识更加接近。换句话说，现有知识认为进化可以造就高智商生物，那么外星人的存在就是可能的。然而神的存在不能用现有知识框架合理的解释。所以剃刀并不能帮助我们确定理论的可信度。

然而，模拟世界是可以从现有知识框架导出的，这是否意味着它比神论更可信呢？

所以剃刀原理可以避免不必要的争端，但无法让我们接近真相。因此科学的态度应是：我们的世界可能是模拟的，但目前我们没有证据证明可以证明这个假设。在我们找到证据或者是现有路线行不通之前，我们可以暂时不采用它。即便这个理论真的无法证伪，也不应停止对它的思考，拿来作为睡觉前的胡思乱想也不错。

6、总结

我们目前无法证实也无法证伪这个命题。我们可能永远无法证实或者证伪。我们可能永远无法知道世界和自己是不是一段程序。也许将来某一天，我们自己也可以制造一个虚拟的世界，然后看着世界里面的小人跟我们一样经历各种事件，他们会生病，遇到不开心的事会哭，遇到开心的事会笑，遇到朋友会聊天直到忘记上班，遇到坏人也许会和他们打一架……（这有点像经典游戏《模拟人生》啊！）他们也会思考，甚至会想到自己是不是真实存在的。而我们坐在电脑前，惬意的喝着咖啡，嘲笑道：嘻嘻，他们还真聪明，居然开始意识到自己是虚假的。当我们嘲笑完后才猛然意识到：我自己会是游戏中的那个人吗？