我們從小就被教導(dǎo)：重力是自然界四種基本力之一，是讓蘋果落地、地球繞著太陽轉(zhuǎn)、銀河系維持形狀的那根“看不見的線”。不管你是在地球上還是月球上，只要有質(zhì)量，就有引力，它似乎是宇宙的“常識”。

沒人懷疑它的存在，也沒人想過，這玩意兒可能壓根不是“力”本身。

但物理學(xué)家 Melvin Vopson 卻來給我們潑了一盆冷水，他認(rèn)為，重力可能根本不是自然力，而是某種“信息壓縮”過程中冒出來的副產(chǎn)品。簡單點(diǎn)說，我們信以為真的引力，也許只是宇宙運(yùn)行某種“代碼”的表象。

是的，你沒看錯，代碼

Vopson 的研究假設(shè)，我們整個宇宙，可能本質(zhì)上是一個運(yùn)行在超級計(jì)算平臺上的模擬系統(tǒng)，像一款高階的游戲程序一樣，自動優(yōu)化資源、壓縮數(shù)據(jù)，而引力就是這套“宇宙軟件”的一種表現(xiàn)形式。

你可能會覺得這聽上去太像科幻片了，但這項(xiàng)研究發(fā)表在《AIP Advances》這樣的正規(guī)學(xué)術(shù)期刊上，不是哪個科幻論壇的腦洞貼。它的基礎(chǔ)是信息論，一個嚴(yán)肅的數(shù)學(xué)與物理交叉領(lǐng)域，而且，它的推導(dǎo)過程完全遵循物理規(guī)律。

那么，Vopson 到底是怎么得出這個驚人結(jié)論的？

先從信息說起。所謂“信息論”（Information Theory），是20世紀(jì)由克勞德·香農(nóng)創(chuàng)立的一個理論體系，它的本意是處理如何更有效地編碼、壓縮和傳輸信息，比如讓電話線路里的雜音更少、讓互聯(lián)網(wǎng)視頻不卡頓。

沒錯，它最初是為工程服務(wù)的。

可沒想到，幾十年后，物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)，這玩意兒居然也能解釋熱力學(xué)、量子力學(xué)，甚至黑洞的行為。越研究越詭異，信息論居然在解釋宇宙本質(zhì)上，比經(jīng)典力學(xué)還“根源”。

而 Vopson 把這股風(fēng)又往前推進(jìn)了一步。他提出了一個名為“信息動力學(xué)第二定律”（Second Law of Infodynamics）的新觀點(diǎn)。它的內(nèi)容其實(shí)和我們熟悉的熱力學(xué)第二定律針鋒相對：

熱力學(xué)第二定律說：一個封閉系統(tǒng)里的能量熵（無序程度）總是上升。
而信息動力學(xué)第二定律則說：一個封閉系統(tǒng)里的信息熵則會趨向最小或保持不變。

聽起來有點(diǎn)矛盾？不妨來一個例子。

你手里有一杯熱咖啡，剛沖好的時候溫度很高，房間的溫度低，于是熱量就慢慢從咖啡流向空氣。等溫度均衡后，這杯咖啡進(jìn)入所謂的“熱平衡狀態(tài)”。從熱力學(xué)角度看，這時候系統(tǒng)的能量分布最“無序”——也就是熵最大。

但從信息論的角度看，這反而是“信息最簡單”的狀態(tài)。為什么？

因?yàn)樽铋_始的時候，每個分子能量不一樣，要描述整個系統(tǒng)得記錄一大堆變量。但等它們都差不多了，能量一致了，系統(tǒng)反而變得“整齊劃一”，需要的信息量更少了。它從一個雜亂的段落，變成了一句重復(fù)的口號。

這就好比一份亂七八糟的文檔，被壓縮成了一張表格：從熱力學(xué)角度看是“混亂”，從信息角度看是“整潔”。

這就是 Vopson 的核心理念：宇宙可能更偏好后者——壓縮信息，降低信息熵。

延伸到宇宙尺度，我們再來看看星系、行星是怎么誕生的。

一開始宇宙大爆炸后，物質(zhì)四處飄散，每個粒子分布在三維空間的不同角落。這時候系統(tǒng)的信息量極大：你得告訴我每一個粒子的位置、動量、能量、旋轉(zhuǎn)狀態(tài)……

但是，等這些粒子慢慢聚集起來，變成一顆星球、一個恒星，或者一個黑洞時，情況就不同了。你再也不用追蹤每個原子的位置，只需要記錄一個大塊物體的質(zhì)量、位置、速度，信息復(fù)雜度急劇下降

也就是說，物質(zhì)被“吸引”聚集起來，并不是因?yàn)樗鼈儭跋胍笨拷且驗(yàn)樾畔⑾到y(tǒng)“希望”變得更整潔。

這一過程跟你整理電腦文件夾的邏輯是一樣的：你不會讓照片、文檔和壓縮包四處亂飛，而是建一個“資料整理”文件夾，把它們都塞進(jìn)去。系統(tǒng)運(yùn)行得更順暢、CPU壓力更小、儲存空間更高效。Vopson 認(rèn)為，宇宙也許就在干這事——把信息整理到最經(jīng)濟(jì)的狀態(tài)。

而他更猛的一步，是把這套思想用數(shù)學(xué)推導(dǎo)下去。當(dāng)你把“系統(tǒng)信息熵最小化”作為前提，推導(dǎo)出來的結(jié)果，居然就是牛頓的萬有引力公式！

這就很離譜了。我們從小學(xué)物理起，就把 F = G * (m?m?) / r2 當(dāng)作宇宙的“地基”，從來沒懷疑它是一個“自然法則”。可現(xiàn)在有人告訴你，這個公式可能只是信息系統(tǒng)壓縮機(jī)制的“表征”，甚至可能是某個模擬程序運(yùn)行出來的副作用。

于是，那種關(guān)于“我們是否活在模擬宇宙中”的終極懷疑，突然有了數(shù)學(xué)支撐。

Vopson 并不是第一個走這條路的科學(xué)家。早在十幾年前，物理學(xué)界就開始研究所謂“熵引力”（entropic gravity），也有人從量子信息角度試圖重建牛頓力學(xué)。但 Vopson 的貢獻(xiàn)是，他明確提出信息壓縮是驅(qū)動宇宙的機(jī)制之一，并用“信息動力學(xué)第二定律”做出更精確的物理建模。

而這也讓一個問題變得更加尖銳：如果宇宙真的像個程序，那是誰在運(yùn)行它？我們是玩家，還是像《黑客帝國》里那樣的“代碼生物”？

他還進(jìn)一步提出，空間也不是連續(xù)的，而是由無數(shù)個微小的信息單元組成——就像像素點(diǎn)拼成圖像。這每一個“像素格”，都記錄著粒子的基本狀態(tài)。這種“離散空間觀”也和某些量子引力理論不謀而合，比如環(huán)量子引力（Loop Quantum Gravity）就認(rèn)為空間本身是量子化的。

這不是比喻，而是真實(shí)的數(shù)學(xué)模型。

那么結(jié)論是什么？Vopson 說得很清楚：

“我們還沒有確鑿的證據(jù)證明宇宙是一個模擬程序。但我們越深入研究，越發(fā)現(xiàn)它的運(yùn)行方式，處處都像計(jì)算機(jī)。”

壓縮、對稱、優(yōu)化、冗余剔除、信息守恒……這些不是自然界的“特性”，而是代碼編寫的規(guī)則

如果這是真的，那我們所謂的“自由意志”、“因果律”、“物理常數(shù)”，甚至“引力”，可能都是系統(tǒng)在后臺默默執(zhí)行的算法邏輯。

而你我，只是那串代碼里的一部分罷了。

參考來源

1、《AIP Advances》；https://doi.org/10.1063/5.0264945

2、《THE CONVERSATION》