摘要：意大利物理学家弗兰科·瓦扎（Franco Vazza），一位天体物理模拟研究专家，在其新论文中指出，即使在宇宙内部模拟其一小部分也是不可能的。
模拟假说——即我们生活在由遥远后代在“真实”宇宙中创造的模拟宇宙中的观点——已被彻底否定。
意大利物理学家弗兰科·瓦扎（Franco Vazza），一位天体物理模拟研究专家，在其新论文中指出，即使在宇宙内部模拟其一小部分也是不可能的。
这一结论看似显而易见。尽管宇宙内部可能比表面看起来更大，但要在其内部完整再现整个宇宙似乎是不可能的。
结论的核心在于能量。研究表明，创造信息需要一定能量，而擦除信息则需要更多能量。在模拟过程中，擦除信息是常态。例如，将两个比特进行“与”运算（AND operation）时会丢失信息：1 AND 0 等于 0，0 AND 0 也等于 0，你无法得知原始两个比特的值，信息就这样消失了。
我们知道，熵与信息是等价的。信息并非仅存在于思想中，它是物理实体。因为信息具有物理属性，创造和擦除信息都需要能量。模拟本质上是信息的创造与销毁过程，将时间 t 的信息状态转化为时间 t+1 的状态，每一次比特转换都需要能量。
热力学第二定律告诉我们，在封闭系统中，熵（以及信息）只能保持不变或增加。如果某个过程（如上述“与”运算）导致信息减少，则必须通过开放系统将多余信息导出。
论文指出，这一过程的能量成本极高。模拟整个宇宙所需的能量甚至超过宇宙本身的能量总量。作者巧妙地利用黑洞理论来论证这一点。
众所周知，黑洞通常是由坍缩恒星形成的，它们并非不发光，而是因为光无法逃脱其强大的引力。黑洞的质量如此巨大，以至于扭曲了周围的时空。靠近黑洞时，时间流逝变慢，到了事件视界（无法逃脱的边界）时，时间几乎停止。
黑洞的熵与事件视界的表面积成正比，这是物理学中最奇特的发现之一，由贝肯斯坦（Bekenstein）在20世纪70年代提出。
我们通常认为，一个物体的信息量与其体积成正比。例如，一个装满SD卡的球体，其信息量应随体积增加而增加：半径翻倍，SD卡数量增加8倍。然而，对于黑洞，信息量似乎仅与其表面积相关，半径翻倍，信息量仅增加4倍。
许多科学家认为，宇宙本身也遵循全息原理，即宇宙中的所有信息都编码在其表面积上，呈现为三维全息投影。
作者利用这一原理计算了在一个全息宇宙中编码另一个全息宇宙所需的信息量。结果表明，对于任何稍具规模的全息系统（质量超过几十只跳蚤），编码所需能量都超过该系统所能承载的能量。
这意味着，宇宙的能量不足以支持在普朗克尺度（可测量的最小尺度）上模拟整个宇宙。甚至，宇宙连启动模拟所需的信息存储空间都不够。
作者进一步计算了模拟地球在普朗克尺度上的能量成本，得出需要将一个球状星团（约10万颗恒星）的全部质量转化为能量。另一个例子是，模拟地球所需的能量相当于解构整个银河系的结合能，也就是说，必须将银河系逐星拆解才能获得足够能量。
如果不追求普朗克尺度，而仅模拟到当代物理学尺度，情况似乎稍有缓解，但作者指出，即便是物理上可行的计算机，也需要数百万年才能计算地球上的一秒钟。这是因为计算机的运行速度与其工作温度成正比。
为了模拟，作者假设使用黑洞，因为黑洞是将足够信息聚集在一起进行模拟的最佳选择。未来，国家实验室级别的超级计算机可能都会是黑洞。
然而，计算机运行速度受限于海森堡不确定性原理，这决定了比特从一个状态到下一个状态的转换速度。
你可能会说，那就用并行计算吧！
但2000年《自然》杂志的一篇论文解释得很清楚：无论将给定能量分配给并行处理器还是集中于少数处理器，整体速度并不会提高。最终限制在于信息存储介质的量子跃迁时间，而这取决于处理器可用的能量。海森堡原理不允许在较低温度下实现更快计算。
那就提高温度吧！你可能会说。
但问题在于温度有上限。围绕黑洞的计算介质中最热的区域是吸积盘（落入事件视界的物质），其温度极限约为1000万开尔文。
即便如此，一个拥有1000万开尔文吸积盘的黑洞，计算速度仍然不足以模拟低分辨率的地球。
那用量子计算机呢？
我们的后代应该不会用经典计算机来模拟我们吧？
结果表明，这也没用。所有论证都围绕比特、能量和黑洞，量子计算机和经典计算机并无本质区别。
量子计算机在理论上可以更快解决某些问题，但并非如媒体炒作般完全不同。
如果全息原理是错的呢？
毕竟，这只是一个假说。
结果是，如果全息原理错误，问题反而更糟。因为在三维宇宙中，信息量会更多，模拟的难度更大。如果宇宙维度更少，情况可能会有所改善。
如果只模拟我们，而非整个宇宙或地球呢？
或许只有我们的意识和感官被模拟，其他都不存在。然而，即使只模拟大脑，也需要模拟大量现实以保持物理一致性，这种模拟很快也会遇到物理极限。
如果只有你一个人被模拟，而我们都不存在呢？
那样确实会简单得多，但这就陷入了唯我论。从哲学角度看，如果你相信自己被模拟而我们不存在，那么我说什么都无关紧要了。
那我们完全不可能是模拟的吗？
唯一可能的情况是，模拟我们的另一个宇宙与我们的宇宙截然不同，拥有不同的物理定律，或者我们对自己宇宙物理定律的理解有重大错误。
但我认为更合理的解释是，我们生活在真实的宇宙中，没有任何人或物在模拟我们。
来源：老胡科学一点号