宇宙是場遊戲嗎?

一代又一代的科學家將宇宙比作一個巨大而複雜的遊戲,引發了關於誰在玩這個遊戲,以及獲勝意味著什麼的問題。

如果宇宙是場遊戲,那麼誰在玩它?

以下是我們《迷失於時空》電子報的摘錄。每個月,我們都會將鍵盤交給一位物理學家或數學家,向您講述他們宇宙角落中引人入勝的想法。您可以在此免費註冊《迷失於時空》。

宇宙是場遊戲嗎?著名物理學家理查·費曼當然這麼認為:「『世界』就像一場由眾神進行的偉大西洋棋遊戲,而我們是遊戲的觀察者。」當我們觀察時,我們作為科學家的任務是試圖找出遊戲規則。

17 世紀數學家戈特弗里德·威廉·萊布尼茨也將宇宙視為一場遊戲,甚至資助了柏林一所專門研究遊戲的學院的成立:「我非常贊成研究理性遊戲,不是為了遊戲本身,而是因為它們有助於我們完善思考的藝術。」

我們人類喜歡玩遊戲,不僅僅是孩子,成年後也是如此。據信,遊戲是進化發展的重要組成部分——以至於文化理論家約翰·赫伊津哈(Johan Huizinga)提出,我們應該被稱為 Homo ludens,即遊戲物種,而不是 Homo sapiens。有人認為,一旦我們意識到宇宙是由規則控制的,我們就開始開發遊戲,以此來試驗這些規則的後果。

以我們創造的最早的棋盤遊戲之一為例。烏爾王室遊戲可以追溯到西元前 2500 年左右,在美索不達米亞的蘇美爾城市烏爾被發現。四面體形狀的骰子用於競賽,每個玩家的五個棋子沿著共享的 12 個方格的序列前進。對該遊戲的一種解釋是,這 12 個方格代表黃道帶的 12 個星座,它們構成了夜空的固定背景,而五個棋子對應於古代人觀察到的在夜空中移動的五顆可見行星。

但是宇宙本身是否符合遊戲的資格?定義什麼構成遊戲一直是激烈爭論的主題。邏輯學家路德維希·維根斯坦認為,詞語不能被字典定義所束縛,只能通過它們的使用方式來獲得意義,他稱之為「語言遊戲」。他認為,只有通過使用而不是定義才能獲得意義的一個詞的例子是「遊戲」。每次你試圖定義「遊戲」這個詞時,你最終會包括一些不是遊戲的東西,並排除其他你想要包括的東西。

其他哲學家則不那麼悲觀,並試圖確定定義遊戲的品質。包括維根斯坦在內的每個人都同意,所有遊戲的一個共同點是它們由規則定義。這些規則控制著你在遊戲中可以做什麼或不能做什麼。正是因為這個原因,一旦我們理解了宇宙是由約束其演化的規則控制的,宇宙作為遊戲的想法就紮根了。

理論家羅傑·凱約瓦(Roger Caillois)在他的著作《人、遊戲和玩耍》中提出了定義遊戲的其他五個關鍵特徵:不確定性、非生產性、分離性、想像力和自由。那麼,宇宙在多大程度上符合這些其他特徵呢?

不確定性的作用很有趣。我們進入遊戲是因為任何一方都有可能獲勝——如果我們事先知道遊戲將如何結束,它就會失去所有的力量。這就是為什麼確保盡可能長時間的持續不確定性是遊戲設計中的一個關鍵組成部分。

博學家皮埃爾-西蒙·拉普拉斯(Pierre-Simon Laplace)曾著名地宣稱,艾薩克·牛頓(Isaac Newton)對運動定律的識別消除了宇宙遊戲中的所有不確定性:「我們可以將宇宙的現在狀態視為其過去的結果和其未來的起因。一個在某一時刻知道所有推動自然運動的力量,以及組成自然的所有物體的所有位置的智力,如果這個智力也足夠廣闊,可以將這些數據提交給分析,它將在一個單一的公式中包含宇宙中最大物體的運動和最小原子的運動;對於這樣一個智力來說,沒有什麼是不確定的,未來就像過去一樣可以呈現在它的眼前。」

已解決的遊戲遭受同樣的命運。四子棋是一種已解決的遊戲,因為我們現在知道一種演算法,它總是能保證先手玩家獲勝。在完美的遊戲中,沒有不確定性。這就是為什麼純粹的策略遊戲有時會受到影響——如果一個玩家比他們的對手好得多,那麼結果幾乎沒有不確定性。唐納德·川普(Donald Trump)對陣加里·卡斯帕羅夫(Garry Kasparov)的西洋棋比賽將不會是一場有趣的比賽。

然而,20 世紀的啟示重新將不確定性的概念引入了宇宙的規則中。量子物理學斷言,實驗的結果並非由其當前狀態預先決定。遊戲中的棋子可能會根據波函數的崩潰朝多個不同的方向前進。儘管阿爾伯特·愛因斯坦(Albert Einstein)相信什麼,但上帝似乎正在擲骰子玩遊戲。

即使遊戲是確定性的,混沌理論的數學也暗示著玩家和觀察者將無法完全詳細地了解遊戲的當前狀態,並且當前狀態的微小差異可能導致非常不同的結果。

遊戲應該是非生產性的,這是一個有趣的品質。如果我們為了錢或為了教我們一些東西而玩遊戲,凱約瓦認為遊戲已經變成了工作:遊戲是「純粹浪費的場合:浪費時間、精力、才智、技能」。不幸的是,除非你相信某種更高的力量,否則所有證據都指向宇宙的最終無目的性。宇宙不是為了某個原因而存在的。它只是存在。

凱約瓦概述的其他三個品質可能較少適用於宇宙,但將遊戲描述為與宇宙不同的東西,儘管與宇宙平行運行。遊戲是分離的——它在正常的時間和空間之外運行。遊戲有其自己劃定的空間,在設定的時間限制內進行。它有自己的開始和自己的結束。遊戲是我們宇宙的暫停。它是逃往平行宇宙的途徑。

遊戲應該有一個結束也是很有趣的。哲學家詹姆斯·P·卡斯(James P. Carse)在他的著作《有限與無限遊戲》中介紹了無限遊戲的概念。你的目標不是贏得無限遊戲。獲勝會終止遊戲,因此使其成為有限的。相反,無限遊戲的玩家的任務是延續遊戲——確保它永遠不會結束。卡斯以相當隱晦的陳述結束了他的書:「只有一個無限遊戲。」人們意識到他指的是我們都是在我們周圍進行的無限遊戲的玩家,這個無限遊戲就是宇宙。儘管目前的物理學確實提出了一個最終的舉動:宇宙的熱寂意味著這個宇宙可能有一個我們無能為力的殘局。

凱約瓦的想像力品質指的是遊戲是虛構的想法。遊戲包括創造一個與現實生活平行運行的第二現實。這是一個虛構的宇宙,玩家自願召喚它,獨立於我們所屬的物理宇宙的嚴酷現實。

最後,凱約瓦認為遊戲需要自由。任何被迫玩遊戲的人都是在工作而不是在玩耍。因此,遊戲與人類意識的另一個重要方面聯繫在一起:我們的自由意志。

這提出了一個問題:如果宇宙是場遊戲,那麼誰在玩它,獲勝意味著什麼?我們只是這個遊戲中的棋子而不是玩家嗎?有人推測我們的宇宙實際上是一個巨大的模擬。有人編寫了規則,輸入了一些起始數據,並讓模擬運行。這就是為什麼約翰·康威(John Conway)的生命遊戲感覺最接近宇宙可能存在的遊戲類型。在康威的遊戲中,無限網格上的像素根據它們的環境和遊戲規則而誕生、生存和死亡。康威的成功在於創造了一套規則,這些規則產生了如此有趣的複雜性。

如果宇宙是場遊戲,那麼我們也感到幸運,發現自己是遊戲的一部分,這個遊戲在簡單性和複雜性、機遇和策略、戲劇性和危險性之間取得了完美的平衡,使其變得有趣。即使我們發現了遊戲規則,它也承諾在達到殘局的那一刻之前,都將是一場引人入勝的比賽。

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*文章作者:Marcus Du Sautoy*