引力可以证明宇宙是计算机模拟的吗？

地球引力

梅尔文·M·沃普森：我们长期以来理所当然地认为引力是自然界的基本力之一——是维系宇宙的无形线索之一。但假设事实并非如此。假设引力定律仅仅是某种更基本力量的回响：宇宙在类似计算机的密码下运作的副产品。

这是我发表在《AIP Advances》杂志上的最新研究的前提。该研究指出，引力并非一种吸引物体相互靠近的神秘力量，而是自然界信息定律的产物，我称之为信息动力学第二定律。

这一概念看似科幻小说，但却有物理学和证据支撑，表明宇宙的运行方式似乎与计算机模拟类似。

在数字技术领域，从手机应用程序到网络世界，效率都是关键。计算机一直在压缩和重组数据，以节省内存和计算能力。或许，同样的情况正在整个宇宙中发生？

信息论是一门关于信息量化、存储和通信的数学研究，它或许能帮助我们理解正在发生的事情。信息论最初由数学家克劳德·香农提出，如今在物理学领域越来越受欢迎，并被广泛应用于越来越多的研究领域。

在 2023 年的一篇论文中，我利用信息论提出了信息动力学第二定律。

这意味着，在任何给定的封闭信息系统中，信息“熵”（即信息无序程度）必须降低或保持不变。这与广为人知的热力学第二定律相反，后者认为物理熵（即无序程度）总是增加的。

以一杯正在冷却的咖啡为例。能量从热的流向冷的，直到咖啡的温度与室温相同，其能量达到最小——这种状态称为热平衡。此时系统的熵达到最大值——所有分子都最大程度地扩散，拥有相同的能量。这意味着液体中每个分子的能量扩散减少了。

如果基于每个分子的能量来考虑其信息含量，那么在初始状态，也就是一杯热咖啡中，信息熵最大，而在平衡状态下，信息熵最小。这是因为几乎所有分子都处于相同的能级，从而在信息信息中成为相同的字符。因此，当达到热平衡时，不同能量的分布会减少。

但如果我们只考虑位置而不是能量，那么当粒子随机分布在空间中时，信息就会变得非常混乱——要跟上它们的步伐，所需的信息量是巨大的。然而，当它们在引力作用下聚合在一起时，就像行星、恒星和星系那样，信息就会变得更加紧凑，更易于管理。

在模拟中，这正是系统试图更高效运转时会发生的情况。因此，在引力作用下流动的物质根本不一定是力的作用结果。或许，这是宇宙压缩其所需信息的方式所致。

在这里，空间并非连续平滑。空间由微小的信息“细胞”构成，类似于照片中的像素或电脑游戏屏幕上的方块。每个细胞都包含关于宇宙的基本信息——比如一个粒子的位置——所有这些信息聚集在一起，构成了宇宙的结构。

如果你把物品放在这个空间里，系统就会变得更加复杂。但当所有这些物品组合成一个物品而不是多个物品时，信息就又变得简单了。

根据这种观点，宇宙自然倾向于处于信息熵最小的状态。真正的关键在于，如果你用数字来计算，这种趋向简单的趋势所产生的熵“信息力”恰好等同于牛顿万有引力定律，正如我在论文中所论证的那样。

这一理论建立在早期“熵引力”研究的基础上，但更进了一步。将信息动力学与引力联系起来，我们得出了一个有趣的结论：宇宙可能运行在某种宇宙软件之上。在一个人造宇宙中，效率最大化规则是可以预期的。对称性是可以预期的。压缩性也是可以预期的。

而定律——也就是引力——预计将从这些计算规则中产生。

我们或许还没有确凿的证据证明我们生活在一个模拟世界。但我们观察得越深入，就越会发现我们的宇宙运行起来更像一个计算过程。