宇宙是一台计算机吗

罗胖曾经说过一句很经典的话,如果要培养一个孩子的爱好,该让孩子学习什么?答案是天文学和历史学,这两个学科一个是在空间上让你的知识尺度变得极大,一个是在时间上让你的知识尺度变得极大。

其实也不用学很深,但凡知道一点天文和历史知识,就能知道你在漫漫空间和漫漫时间中是多么渺小,也就能理解为什么比特币实现了人类历史上私有财产神圣不可侵犯。

当时听罗胖说的时候很激动,之后也就更容易也更愿意去理解宇宙中的问题了。

这几天看到万维钢在讲宇宙是计算机吗?理解这个问题可能会影响到你的世界观和人生观。

以前看《楚门的世界》的时候,偶尔会想我们是不是就像男主那样生活在别人设计好的世界中,世界是不是就是一台超级计算机?什么地震、火灾、雨雪天气、你出门遇到谁,谁又会什么时间在什么地方出现……细思极恐。

要想理解这个问题,要从实数说起,就是数学上的实数。

实数包括有理数和无理数,有理数又包括自然数、整数、分数、小数等。总的来说,无理数是无限不循环小数,其它则是有理数。

那么有一个问题不知道你思考过没有,你说是自然数多,还是自然数中的偶数多?

直觉往往告诉你,当然是自然数多,很明显自然数包括偶数。但是请注意,自然数和自然数中的偶数都是无限的,那么无限多个自然数和无限多个偶数,哪个多?

当然这个问题不是最近才有,在1874年就有人提出来了,德国的哲学家康托思考了12年最后给了一个答案,说自然数、偶数、甚至一切有理数都是一样多的。

什么?有理数表示不服啊。

本质上实数就是一个集合,那么有理数、自然数、偶数都是一个集合,只要集合中的元素能一一对应,那两个集合就是一样大的。

那么每个偶数都除以2,得到的集合就是自然数集合;因为有理数都可以分数来表示,所以有理数的集合也能和自然数集合中的元素一一对应。

然后,有理数可以用分数表示,无理数可不能用分数表示;有理数都是“可数”的,无理数都是“不可数”的,比如圆周率。不可数的,当然不能和自然数一一对应了,也就是说实数比自然数要多得多,就像大于和远远大于一样,根本不是一个量级上的。

那说了这么多,到底又什么用?明白了上面的问题,就大致明白了问什么宇宙不是计算机?因为计算机上的一切都是可数的。

计算机的底层都是二进制数字,计算机要想实现什么算法,必须把他们数字化,换算成二进制才能计算,也就是说计算机只能处理计算有理数。就比如计算机中是没有圆周率的,只能人为的输入,只能输入有限位的小数,输入到一定个数后会停下来,只要停下来这个数就不是无理数。

这种二进制数是计算机底层的晶体管控制的,只有0和1两种状态,没有中间状态。而真实世界,我们从0米走到1米,是有中间状态的,中间有有理数也有无理数,而计算机模拟只能经历有理数。

计算机所有程序的集合,就是可数的,那么真实世界中的无理数,计算机是没办法实现的。

最后,想想为什么我们在等腰直角三角形中,能用尺子量出来斜边等于根号2呢?根号2就是无理数啊,怎么会量出来呢?

看明白这篇文章,也许就明白庄子说的“一尺之棰,日取其半,万世不竭”的道理了。

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