一位喜剧演员在讨论物理定律时让一位天体物理学家起鸡皮疙瘩，这种情况并不常见。但在最近一期 StarTalk 播客节目中，喜剧演员查克·奈斯 (Chuck Nice) 就做到了这一点。该节目的主持人尼尔·德格拉斯·泰森 (Neil deGrasse Tyson) 刚刚解释了模拟论证——我们可能是生活在计算机模拟中的虚拟生物的观点。如果是这样，模拟最有可能按需创建对现实的感知，而不是始终模拟所有现实——很像视频游戏经过优化，仅渲染玩家可见的场景部分。“也许这就是为什么我们无法以快于光速的速度旅行，因为如果我们能做到，我们就能够到达另一个星系，”该节目的联合主持人奈斯说，这促使泰森兴高采烈地打断了他的话。“在他们可以编程之前，”这位天体物理学家说，对这个想法感到高兴。“所以程序员设置了这个限制。”
这样的对话可能看起来很轻率。但自从牛津大学的尼克·博斯特罗姆 (Nick Bostrom) 在 2003 年发表了一篇关于模拟论证的开创性论文以来，哲学家、物理学家、技术专家，是的，还有喜剧演员，一直在努力应对我们的现实是模拟物的想法。有些人试图找出我们可以辨别我们是否是模拟生物的方法。其他人则试图计算我们成为虚拟实体的几率。现在一项新的分析表明，我们生活在基础现实（意味着非模拟的存在）中的几率几乎是相等的。但该研究还表明，如果人类有一天能够开发出模拟有意识生物的能力，那么我们自己也成为别人计算机内部的虚拟居民的几率将压倒性地倾斜。（该结论的一个警告是，对于“意识”一词的含义，更不用说如何模拟它，几乎没有共识。）
2003 年，博斯特罗姆设想了一个技术娴熟的文明，该文明拥有强大的计算能力，并且只需要一小部分能力就可以模拟出包含有意识生物的新现实。鉴于这种情况，他的模拟论证表明，以下三难困境中的至少一个命题必须为真：首先，人类几乎总是在达到精通模拟的阶段之前灭绝。其次，即使人类达到了那个阶段，他们也不太可能对模拟他们自己的祖先过去感兴趣。第三，我们生活在模拟中的概率接近于 1。
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在博斯特罗姆之前，电影黑客帝国已经为普及模拟现实的概念尽了一份力量。这个想法在西方和东方的哲学传统中有着深刻的根源，从柏拉图的洞穴寓言到庄周的蝴蝶梦。最近，埃隆·马斯克进一步助长了我们的现实是模拟的概念：“我们处于基础现实中的几率是十亿分之一，”他在 2016 年的一次会议上说。
“如果你假设三难困境的命题一和二为假，那么马斯克是对的，”哥伦比亚大学的天文学家大卫·基平说。“你怎么能假设这一点呢？”
为了更好地理解博斯特罗姆的模拟论证，基平决定求助于贝叶斯推理。这种类型的分析使用贝叶斯定理，该定理以 18 世纪英国统计学家和牧师托马斯·贝叶斯的名字命名。贝叶斯分析允许通过首先对被分析事物做出假设（为其分配“先验”概率）来计算某事发生的几率（称为“后验”概率）。
基平首先将三难困境变成了两难困境。他将命题一和二合并为一个陈述，因为在这两种情况下，最终结果都是没有模拟。因此，这个两难困境使物理假设（没有模拟）与模拟假设（存在基础现实——并且也存在模拟）相对立。“你只需为每个模型分配一个先验概率，”基平说。“我们只是假设无差异原则，这是在您没有任何数据或倾向时的默认假设。”
因此，每个假设都获得二分之一的先验概率，就像掷硬币来决定赌注一样。
分析的下一阶段需要考虑“有产”现实——那些可以产生其他现实的现实——和“不育”现实——那些无法模拟后代现实的现实。如果物理假设为真，那么我们生活在不育宇宙中的概率很容易计算：这将是 100%。基平随后表明，即使在模拟假设中，大多数模拟现实也将是不育的。这是因为随着模拟产生更多模拟，每个后代可用的计算资源逐渐减少，以至于绝大多数现实将是不具备模拟能够承载有意识生物的后代现实的计算能力的现实。
将所有这些代入贝叶斯公式，就会得出答案：我们生活在基础现实中的后验概率几乎与我们是模拟的后验概率相同——几率略微倾向于基础现实。
如果人类创造了一个包含有意识生物的模拟，这些概率将发生巨大变化，因为这样的事件将改变我们之前分配给物理假设的几率。“你可以直接排除那个[假设]。那么你就只剩下模拟假设了，”基平说。“我们发明这项技术的那一天，根据这些计算，它会将我们是真实的几率从略高于 50-50 变为几乎肯定我们不是真实的。那一天将是我们天才的非常奇怪的庆祝。”
基平分析的最终结果是，根据目前的证据，马斯克关于我们生活在基础现实中的几率是十亿分之一的说法是错误的。博斯特罗姆同意这个结果——但有一些保留。“这与模拟论证并不冲突，模拟论证只是断言了关于析取的一些事情，”即三难困境的三个命题之一为真，他说。
但博斯特罗姆对基平选择在分析开始时为物理假设和模拟假设分配相等的先验概率提出异议。“在这里援引无差异原则相当站不住脚，”他说。“人们同样可以对我最初的三个备选项援引它，然后给它们每个三分之一的机会。或者人们可以用其他方式划分可能性空间，并获得任何想要的結果。”
这种吹毛求疵是合理的，因为没有证据支持一种说法胜过另一种说法。如果我们能找到模拟的证据，情况就会改变。那么你能检测到黑客帝国中的故障吗？
侯曼·奥瓦迪是加州理工学院的计算数学专家，他思考过这个问题。“如果模拟具有无限的计算能力，你就无法看到你生活在虚拟现实中，因为它可以在你想要的逼真程度上计算任何你想要的东西，”他说。“如果可以检测到这一点，你必须从[它具有]有限计算资源的原则开始。”再次考虑视频游戏，其中许多游戏依赖于巧妙的编程来最大限度地减少构建虚拟世界所需的计算量。
对于奥瓦迪来说，寻找这种计算捷径可能造成的潜在悖论的最有希望的方法是通过量子物理实验。量子系统可以存在于状态的叠加中，并且这种叠加由称为波函数的数学抽象来描述。在标准量子力学中，观察行为会导致此波函数随机坍缩到许多可能状态之一。物理学家对于坍缩过程是真实存在还是仅仅反映了我们对系统知识的改变存在分歧。“如果它只是一个纯粹的模拟，就不会发生坍缩，”奥瓦迪说。“一切都在你看到它时决定。其余的只是模拟，就像你玩这些视频游戏一样。”
为此，奥瓦迪和他的同事研究了双缝实验的五个概念变体，每个变体都旨在让模拟出错。但他承认，在这个阶段，不可能知道这些实验是否会奏效。“这五个实验只是猜想，”奥瓦迪说。
佐赫雷·达武迪是马里兰大学帕克分校的物理学家，她也考虑过具有有限计算资源的模拟可能会自我揭示的想法。她的工作重点是强相互作用，或强核力——自然界的四种基本力之一。描述强相互作用的方程（将夸克结合在一起形成质子和中子）非常复杂，无法进行解析求解。为了理解强相互作用，物理学家被迫进行数值模拟。与任何拥有无限计算能力的假想超级文明不同，他们必须依靠捷径来使这些模拟在计算上可行——通常是通过将时空视为离散而不是连续的。研究人员迄今为止从这种方法中设法获得的最先进的结果是模拟由两个质子和两个中子组成的单个氦原子核。
“自然而然地，你会开始问，如果你今天模拟了一个原子核，也许在 10 年后，我们可以做一个更大的原子核；也许在 20 或 30 年后，我们可以做一个分子，”达武迪说。“在 50 年后，谁知道呢，也许你可以做一些几英寸大小的物质。也许在 100 年左右，我们可以做[人]脑。”
然而，达武迪认为经典计算机很快就会遇到瓶颈。“在未来 10 到 20 年内，我们实际上会看到我们对物理系统的经典模拟的局限性，”她说。因此，她正在将目光转向量子计算，量子计算依赖于叠加和其他量子效应来使某些通过经典方法不可能解决的计算问题变得易于处理。“如果量子计算真正实现，就意味着它对我们来说是一个大规模、可靠的计算选择，那么我们将进入一个完全不同的模拟时代，”达武迪说。“我开始考虑如果我有一台可行的量子计算机，我将如何进行强相互作用物理和原子核的模拟。”
所有这些因素都导致达武迪推测模拟假设。如果我们的现实是模拟，那么模拟器也可能正在离散化时空以节省计算资源（当然，假设它使用的机制与我们的物理学家用于该模拟的机制相同）。这种离散时空的特征可能会在高能宇宙射线的到达方向中看到：由于所谓的旋转对称性被破坏，它们将在天空中具有首选方向。
望远镜“尚未观察到任何偏离旋转不变性的情况，”达武迪说。即使观察到这种效应，它也不构成我们生活在模拟中的明确证据。基础现实本身可能具有类似的属性。
基平尽管进行了自己的研究，但他担心对模拟假设的进一步研究是站不住脚的。“关于我们是否生活在模拟中，这可以说是无法检验的，”他说。“如果它是不可证伪的，那么你怎么能声称它是真正的科学呢？”
对他来说，有一个更明显的答案：奥卡姆剃刀，它指出，在没有其他证据的情况下，最简单的解释更可能是正确的。模拟假设是复杂的，假设现实嵌套在现实之上，以及永远无法分辨自己是否处于模拟内部的模拟实体。“因为首先它是一个过于复杂、精细的模型，根据奥卡姆剃刀，与简单的自然解释相比，它真的应该是不受欢迎的，”基平说。
也许我们毕竟生活在基础现实中——黑客帝国、马斯克和怪异的量子物理学都另当别论。