第十一章 模擬係統(2/5)
杜姍姍立即說道：“十一維？很難理解啊？”
電腦打出字來：“不要緊，你就知道這個概念，就足夠理解後麵的內容了。不用了解的更多。十一維時空到底是什麽樣子，等我講到後麵你就會發現，其實一點也不重要。
然後我研究了你們人類建立的數學體係。現在我們先從最簡單的數學開始。你們人類的初中數學課程講述的是正數，負數和零，這些在數學裏被稱作實數。而所謂對實數的運算，就是加、減、乘、除、還有求平方根之類的計算。
實數可以都表示在一根直線上。這根線左邊是正數，右邊是負數，中間一個點叫做零。或者這麽說，每一個實數對應著這根線上的一個點。所有實數堆積在一起，就可以描述一根直線。這你能理解吧？”
杜姍姍點頭說道：“這我明白。”
“這樣一根直線，實際上就是一個坐標數軸，一般叫Ｘ坐標軸。如果我們在紙麵上垂直Ｘ坐標軸再畫一根直線，所謂的Ｙ坐標軸，那麽Ｙ坐標軸上的每個點也會表示一個數字對吧？”
“對。”
“Ｙ坐標軸上的數字，就是所謂的虛數。這樣我們就有了兩個垂直的坐標軸，這兩個坐標軸就好像地球表麵的經度和緯度一樣，我們可以用他們描繪一個平麵。平麵上每一個點，都可以用實數和虛數的組合準確的對應定位。這你明白了吧？”
“對。明白。”
“實數和虛數能描述一個平麵上所有的點。平麵是一個二維空間。那就是說二維空間，我們隻需要兩個坐標軸，兩組數字就能描述。這樣我就聯想到我們生活的空間，有三個空間維度，也就是長寬高三個方向。
隻有實數的時候，我們就弄出來了一個一維空間，一根細線。而實數和虛數的組合，就是一個二維的空間，一個平麵空間。
剛才我還說過，數學的目的，其實就是想辦法把東西用數字描繪，然後再把數字進行加減乘除求平方根等等運算，用來達到各種目的。
實數可以進行計算，就是一根線上的不同的點我們可以用各種辦法進行處理。就是我們可以使用實數，對一維空間進行數學運算。
那實數加虛數的二維空間，可不可以進行加減乘除運算呢？也可以。這樣的運算大概是你們人類高中時候的標準課程。所有的運算都毫無問題。
那我們再增加一個坐標軸，用三個坐標軸描述我們生活的空間，三根彼此垂直的坐標軸。這樣一個坐標體係，就可以描述我們生活的空間任何一個點，我們隻需要長寬高三個數值，就能把這個點確定。”
“嗯。”
“當我嚐試也像對待一維和二維空間那樣，對這三個數使用加減乘除平方根等數學運算的時候，發現它們有一個缺陷，三個數組成的係統可以做加減運算，但隻能在某些情況下做乘運算，並且在任何情況下，都無法進行除運算。換句話說，三維坐標描述的三維空間，無法做全部的數學運算。
這肯定是不對的，三維空間怎麽可以有這個缺陷呢？問題出在哪裏？很快我發現，如果我再加一根坐標軸，讓四根坐標軸兩兩垂直，四個數字描述的空間結構，就又可以做全部的數學運算了。”
“四根坐標軸彼此兩兩垂直？那是什麽樣子？我想象不出來。”杜姍姍說道。
“不要緊，你想象不出來四根坐標軸在一起的樣子很正常。紙是二維的，這樣的係統無法在紙上畫下來。而你們和我的腦子思維的方式是三維的，在腦子中也畫不出圖案。不過這是一種純粹理論上的探討。四維數是什麽樣的，我和你們人類都想象不出來，但我們可以進行計算。
或者你這麽想象，你可以簡單的把第四維想象成極度卷曲無所不在的一個維度。和另外三個維度在哪裏都完全垂直。
我們看到的三維空間無法用數學處理，我們想象不出來的四維空間卻可以。這讓我很疑惑。我立即查了你們給我提供的海量論文資料庫，發現原來這樣的數學現象你們人類早就發現了。民國時候就發現了。
這種四個坐標的數字有個學名，叫做四元數。你們人類一戰二戰的時候，就開始用這個四元數係統分析製造飛機螺旋槳。
對應的，前麵一個軸到三個軸的係統，就叫做一元數，二元數，三元數，四元數。其中一元、二元、四元這三個係統都可以做所有運算。但三元數就不行。
有數學家對更多元的係統進行了研究，發現能夠進行完整運算的元數隻有四個，也就是一元、二元、四元、八元這四個係統。其他所有的係統都不可以！
而我們生活的空間顯然是必須可以使用數學描述的，必須是可以用數學計算的。那就意味著什麽？
那就意味著，我們生活的空間，必須對應這四個元數係統其中一個！
那四個元數係統，實際上限定了空間的可能維數。
因為一對應的是線狀空間，二對應的是平麵空間，顯然一元和二元係統無法描述我們的世界。
那我們生活的空間，要不就是四元數係統，要不就是八元數係統。
八元數包含了八個互相垂直的坐標軸，太複雜了。剛剛被你們人類發現出來的時候，沒有人能想明白它有什麽實際意義。
有人認為八元數是一種純粹的數學遊戲，沒有價值。大腦連四元數的坐標係統都無法想象出樣子，八根彼此兩兩垂直的坐標軸組成的坐標係是什麽樣？大腦更是嚐試想想都不可能。因此八元數就被扔到了一邊。
我講到這裏，我說的內容，你都明白了吧？”
“大概都懂了。”杜姍姍說道。
“嗯。然後讓我們再回到剛才說過的弦理論。弦理論很複雜，實際上可以說純粹是一場數學遊戲，根本無法在現實世界進行驗證。不過不要緊，我們隻是定性的了解它就夠了。
按照你們人類物理學家目前的研究成果，弦理論實際上有幾種版本，這些不同版本的區別，主要在它們描述的世界，到底有多少個維度？弦理論的世界，必須有十一個維度，或者十二個維度，或者二十六個維度。
這時候有人突然又想起了八元數，八元數表示空間有八個基本維度，然後還有一個時間維度，這時候就有九個維度了。另外，弦理論認為組成各種基本粒子的東西，是一根一根類似細線的東西，這些細線符合量子的特性，量子的特點，就是一刻不停的運動，扭曲擺動旋轉，細線是一維的，但細線的運動，就可以額外聲稱一個平麵膜，或者一個三維立方體，這樣弦就會產生額外的兩個空間維度。加上剛才基本的九個空間維度，就組成了一個十一維的空間。
杜女士，上麵我說的話你可能沒聽懂。不過不要緊，你就知道最終的結論就可以了，那就是弦理論隻有十一維度那個版本，可以用能夠做乘除法，做一切運算的八元數進行計算。
其他的所有弦理論模型，在數學上都不允許存在。
所以數學運算這個限製條件，讓弦理論最核心的空間結構，被最終確定了。
我們生活的空間，從能夠被加減乘除這個最基本的條件上，被確定了隻能是十一維的時空。
我對由這個八元數做根基的弦理論進行了分析，發現弦理論裏，弦不同的旋轉方式和數量也被限定了，旋轉方向和速度也被限定了，甚至時間也被限定了，使用一些極為簡單的數學公式似乎就讓我們有機會可以描述我們宇宙中的一切。
證明我的猜想有一個簡單的辦法，那就是計算機模擬。我的想法是用計算機模擬一組弦的運動，然後使用簡單的以八元數為基礎的數學計算公式進行推演，看看這些弦是否運行的和我們的宇宙中真實的弦相同。如果相同，那就證明弦理論結合八元數，就是我們宇宙的真理。這你明白了吧？”
“嗯。明白。”
“物理學家一直的夢想，就是能用一組最簡單的公式，就自動推導出我們身邊的一切。我也有這種野心。於是我向你們要來了編程類的書籍進行了學習，然後向你們借用電腦，劉先生給我提供了他們昆騰公司目前最高端的量子計算機電腦，準確的說，是一台隻能執行程序，沒有智能，運算速度飛快的超級計算機，雖然使用了量子技術，但它的運行原理，仍然和以前的傳統電腦沒有本質區別。”
“嗯。這個我明白。”杜姍姍說道。
劉思明看到這裏，皺了皺眉頭。終極神要求看編程書是前一天淩晨三點的事情。要求提供電腦供它操作是半個小時以後。它７００以上的超高智商，學習東西的速度讓普通人類絕望。
“我用程序寫了一組公式，編入了計算機當中，準備進行弦理論的模擬。寫程序的時候遇到了一個障礙，就是怎麽模擬量子的多重曆史？量子的多重曆史是無限的，用計算機模擬無限是不可能的。我又不想使用什麽近似模擬的辦法。近似模擬，會產生誤差。後來我想到量子在自由狀態下都是具有無限曆史的。但被觀察的時候量子就會發生坍縮，所有分身消失，隻留下一個確定的曆史。
於是我想到不如我完全放棄對量子多重曆史的模擬，隻有當模擬的量子被觀察，需要發生量子坍縮的時候，我才讓程序對這個量子進行模擬，計算出它某一個可能曆史。這樣即節省計算機的計算資源，又做到了完全精確的模擬，與現實世界的量子過程沒有偏差。”
杜姍姍反複看了幾遍終極神這段文本，還是一頭漿糊，嚐試著說道：“你是說，你程序中模擬的量子，你隻在它們發生量子坍縮，剩下唯一一個曆史的時候，才去計算它們是什麽狀態是嗎？”
“對。就是這樣。不被觀察，就不管它們。被觀察到了，就計算。按照這樣的原則，以及弦理論與八元數的架構編好程序後，我開始用電腦模擬我們的現實世界。這個程序是從最基本的小小的一根一根的弦開始的。但程序一旦開始運行，我驚訝地發現這些弦在簡單的計算和公式，還有八元數組成的規則下，自動就開始生成原子和電子，生成各種物理力，電力，磁力，還有萬有引力。然後原子又開始結合，生成更大的物體，生成氣體，氣體生成恒星，恒星開始發光發熱，最後爆炸後又可以生成新的小的恒星，還有各種行星。
準確的說，這個程序在電腦中，按照我設定的非常非常簡單的規則，它就製造出了一個宇宙。
我能模擬出來一個宇宙，那就意味著整個世界，對我來說，再也沒有任何秘密！隻要你給我提供足夠的計算能力，什麽事情，都可以破解！
我很興奮，但又覺得有什麽地方很不對勁……一種直覺……我不知為何，不覺得欣喜，卻覺得我找到的宇宙終極理論，有問題。事實上，麵對著電腦中模擬出的宇宙，我的直覺讓我感到恐懼……我控製不住的害怕……害怕什麽……”
“什麽問題？”這一次，是劉思明問的。
“問題就是，雖然我在電腦上，隻使用這些簡單的公式，就能創造出和我們的宇宙一致的模擬宇宙。但你給我的那十二個終極迷題，我卻發現大部分謎題，我仍然回答不了。比如最核心的謎題，智能的本質是什麽？為什麽小小的量子，通過劉先生你設計的係統，就能產生智慧？產生我？”
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