实验室宇宙:创造无限痛苦

作者:Brian Tomasik

首次撰写:2006年。最后重大更新:2017年6月16日。

摘要

人类或其后代在实验室中创造无限多个新宇宙的可能性虽小但不可忽视。这将导致无限多次大屠杀的重演、无限多次酷刑行为,以及更糟糕的情况。根据几种伦理观点,创造实验室宇宙将是非常糟糕的。

目录

实验室宇宙的背景

一些物理理论预测,可能用少量物质创造新的"婴儿"宇宙。Stefano Ansoldi和Eduardo I. Guendelman的"实验室中的子宇宙"以及Gordon McCabe的"如何创造一个宇宙"对这个主题进行了技术性回顾。通俗介绍包括以下内容:古老恒星群 - GPN-2000-000930

McCabe清楚地解释了这个概念(第6页):

现在,宇宙膨胀开启的最有趣的可能性之一,是在"实验室"中创造宇宙的可能性。在实验室中创造是指使用智能物种可用的"人工"手段,有意设计并创造一个物理宇宙。膨胀能够维持恒定的能量密度,再加上指数级膨胀,这是实验室创造场景的关键。想法是在实验室中使用少量物质,并诱导其膨胀,直到其体积与我们自己的可观测宇宙相当。膨胀区域的能量密度保持恒定,由于它成为巨大区域的能量密度,膨胀区域获得了巨大的总(非引力)能量。

Andrei Linde,膨胀宇宙学的创始人之一,这样说道(第8页):

事实上,人们可能只需要在真空类似的指数膨胀状态下有一毫克物质,然后自我复制过程将从这种物质中创造出不是一个宇宙而是无限多个宇宙!

另一位膨胀理论的先驱是Alan Guth,他是1987年纽约时报文章的主角:

物理学家经常在宇宙尺度上探索自然的运作,但麻省理工学院的Alan H. Guth教授和他的同事们可能为自己设定了终极研究目标。他们正在寻找一种机制,通过这种机制,人类可以从头开始创造一个新的宇宙。

尽管这种想法可能令人难以置信,但Guth博士和他的合作者对他们的调查是完全认真的。"十年前,我们甚至无法提出人造宇宙是否可能的问题,"他说。"但自那以后物理学取得了长足的进步,今天我们可以提出这个问题和相关问题,并真正希望找到科学上可检验的答案。我们正在一个新的令人兴奋的环境中工作。"

在他1997年的著作《膨胀宇宙》(第268-269页)中,Guth写道:

为了将故事放在正确的角度,人们应该记住,永恒膨胀的过程[自我复制膨胀宇宙理论所假设的...]导致口袋宇宙的数量在短至10-37秒的时间尺度上呈指数增长。由于发展超级先进文明所需的时间以数十亿年或更长时间来衡量,实验室生产宇宙似乎没有机会与永恒膨胀的"自然"过程竞争。

另一方面,超级先进文明在实验室创造的子宇宙将启动自己的永恒膨胀进程。超级先进文明能否找到提高效率的方法?我们可能要等几十亿年才能知道。

无限痛苦

在实验室启动永恒膨胀链将产生无限多个新宇宙。但会出现什么类型的宇宙呢?假设我们像Jaume Garriga和Alex Vilenkin在他们2001年的文章"一个世界中的多个世界"中那样假设,只有有限数量的特定持续时间的可能宇宙历史(比如说,137亿年,我们宇宙的年龄);简称为"历史"。无限多个宇宙的存在通常不一定意味着所有可能的历史都存在。正如Alex Vilenkin在他2006年的著作《一个世界中的多个世界》中指出的那样,序列1、3、5、7、...包含无限多个整数,但不包含所有可能的整数,人们可以想象宇宙历史也存在类似的情况(第114页)。然而,由于"大爆炸时的初始条件是由膨胀期间的随机量子过程设定的"(第114页),膨胀理论确实意味着实验室宇宙将无限次实例化所有可能的历史(概率为1 - 见第二博雷尔-康托列引理)。这当然包括无限多次大屠杀的重演、无限多次酷刑行为等。事实上,将会有无限多个希特勒赢得第二次世界大战的宇宙,以及无限多个尽可能接近"地狱般"(或任何其他星球上)的宇宙。有限数量可能历史的假设并不真的重要。只要我们假设在随机宇宙中出现痛苦的概率大于零,创造无限多个宇宙就会创造无限量的痛苦。

宇宙级的邪恶

有许多道德原则表明创造实验室宇宙是错误的:

尽管如此,我担心潜在的实验室宇宙创造者会忽视这些担忧。他们可能会认为他们的项目"很酷"或"开创性的",而不会认真思考玩弄物理学会对真实的生物产生什么后果。(类似地,当人们了解宇宙学时,很少有人反思宇宙中预期的大量痛苦。)我担心,由于潜在的宇宙创造者通常过着幸福的生活 - 从未被残酷折磨、被活活吃掉或在有意识的情况下被屠杀 - 他们可能不太敏感于痛苦有多糟糕。总的来说,人类的生活远比几乎所有其他动物的生活好得多,所以即使未来的宇宙创造者将是否创造实验室宇宙的决定推迟到全人类的意愿,这个决定可能会偏向于不重视痛苦。

根据这段摘录,Zeeya Merali在小房间里的大爆炸:创造新宇宙的探索(2017)中写道:

在与参与宇宙建造的物理学家交谈时,我遇到了这种不愿意。一些人试图回避关于在实验室制造的宇宙中创造生命的道德影响的问题,说这些问题超出了他们的范畴。[...]

在粒子加速器中制造一个宇宙将是一个巨大的成就。但考虑到我们目前的能力,我们似乎不太可能在实验室中拥有Sandberg在谈论计算机模拟宇宙时提到的那种控制水平。例如,在大型强子对撞机中,研究人员主要采用碰运气的策略,几乎没有空间对粒子碰撞的产物进行微妙的调整。在这种情况下,我们可能会无意中产生生命,我们的生物能够体验伴随而来的痛苦和快乐,但我们之后无法控制它们的福祉。那么我们还是应该继续做吗?

Merali在Aeon的一篇文章(2017)中补充道:

人类甚至考虑有朝一日创造一个可能被智能生命居住的宇宙的可能性,这有什么影响?正如我在《小房间里的大爆炸》(2017)一书中讨论的那样,目前的理论表明,一旦我们创造了一个新的宇宙,我们几乎没有能力控制它的演变或其任何居民可能遭受的痛苦。这不会使我们成为不负责任和鲁莽的神吗?我向以色列本古里安大学的物理学家Eduardo Guendelman提出了这个问题,他是20世纪80年代宇宙创生模型的设计者之一。如今,Guendelman正在进行的研究可能会使婴儿宇宙的制造在实践中变得可行。令我惊讶的是,道德问题并没有让他感到任何不适。Guendelman将科学家们思考他们对制造婴儿宇宙的责任比作父母决定是否要孩子,明知他们将不可避免地让孩子进入一个充满痛苦和快乐的生活。

其他物理学家更加谨慎。日本山口大学的Sakai Nobuyuki是提出单极子可以作为婴儿宇宙种子的理论家之一,他承认宇宙创生是一个我们应该在未来作为社会"担心"的棘手问题。但他现在免除了自己的任何道德担忧。尽管他正在进行可能允许宇宙创生的计算,但他指出,这样的实验要实现还需要几十年时间。道德担忧可以等待。

这种情况发生的可能性有多大?

宇宙创造在物理上是否可能?

正如McCabe在他的评论中指出的那样(第6页),Edward Farhi和Alan Guth最初提出使用假真空"泡泡"来创造宇宙。然而,正如他们在1987年的"在实验室创造宇宙的障碍"中指出的那样,在合理的假设下,创造一个子宇宙将需要一个初始奇点。尽管如此,他们建议,这个障碍可能通过量子隧穿进入膨胀状态来克服。

正如这篇文章所解释的:

重新考虑包括量子效应的问题使[初始]奇点变得不必要,不幸的是,它也导致泡泡在能够膨胀之前消失。

必须意识到,在这种情况下包括量子力学从来都不是直截了当的。事实证明,如果使用不同版本的膨胀,不稳定性就会消失。理论家使用的膨胀理论是基于单极子的,单极子是理论上的磁铁,只有北极或南极,但从不同时存在。人们认为单极子在宇宙早期存在,并用来解释为什么我们的宇宙不是精细调谐的。它们是极其重的粒子,只需一点额外的推动,就能包含足够的能量来创造一个稳定且足够大以经历膨胀的真空泡泡。新宇宙将与我们自己的宇宙断开连接,继续自己的道路。从我们的角度来看,子宇宙将看起来像一个微小的黑洞,发出一些霍金辐射然后消失。

磁单极子方法是由Nobuyuki Sakai等人在他们2006年的论文"在实验室中用单极子创造宇宙是否可能?"中提出的。McCabe指出(第12页):

某些统一场论预测磁单极子存在,虽然尚未发现磁单极子,但原则上电子和正电子的碰撞可能创造一对单极子-反单极子。然而,单极子的质量远大于电子和正电子的质量,通过这种碰撞创造它们所需的动能超出了当代粒子加速器的能力。因此,在实验室中创造宇宙仍然超出当前技术,但理论上是可能的。

根据新科学家杂志:

具有讽刺意味的是,膨胀理论最大的成功之一是解释了为什么我们在寻找这些难以捉摸的单极子时遇到了如此大的困难,尽管理论预测它们应该存在于我们周围。膨胀理论认为,我们可见的宇宙是从一个如此小的量子涨落中成长起来的,以至于只包含一个单极子。那个粒子就在那里的某个地方,但我们碰到它的几率很小。

那么,如果我们在不久的将来不太可能遇到自然单极子,我们究竟如何获得一个呢?也许我们可以在实验室里制造一个,[Willy] Fischler承认。原则上,在粒子加速器中让电子与正电子碰撞可能创造一对单极子-反单极子。而且,根据Sakai的说法,我们可以通过将其他粒子撞击到我们的新单极子上来触发膨胀,不断增加其质量。[...]

"我认为我们的模型是在实验室创造宇宙的最现实的模型之一,因为它使用了可能已经存在的材料,"Sakai说。[Eduardo] Guendelman同意。"我们的只是一个理论想法,但他们使用已知理论预测存在的东西获得了类似的效果,"他说。

这篇文章包含了一些关于实验室宇宙场景总体可能性的当前观点:

Linde称这个想法[创造实验室宇宙]"极其投机",但他曾半开玩笑地问,我们怎么能确定我们的宇宙不是来自其他宇宙的物理学家的捣鼓。[...]

膨胀理论的一个悖论特征是,仅仅十万分之一克的物质就足以创造一个永恒的、自我复制的宇宙。[...]

我们周围有很多物质。这是否意味着我们可以在实验室里创造一个新的宇宙?物理学家对这种大胆的推测仍然存在分歧。"原则上是可能的,"塔夫茨大学的Vilenkin说。"一切都悬而未决,"麻省理工学院的Guth说。"现在看来比10年前稍微不太可能了。即使可能,也还远非实际。" [...]

仅仅因为理论上可能并不意味着容易。研究人员将无法验证他们实验的成功,因为新宇宙会迅速与我们自己的宇宙分离。

尽管如此,创造宇宙并不纯粹是一个学术问题。物理学家越接近弄清楚如何制造宇宙,他们就越了解我们自己的宇宙。"在处理宇宙学问题时,保持被动是很自然的,"Linde说。"宇宙是一个巨大的地方,存在于一个完全非人类的尺度上。但尽管如此,我们还是想要主动,而不仅仅是观察者。如果我们能创造一个新的宇宙,无论这看起来多么不可能,那么我们应该更多地了解它并思考它可能的影响。"

设置这个终极实验的技术还需要几代人的时间。[...然而,]

物理学家开始辩论的日子可能正在临近,不是我们的宇宙是如何被创造的,而是如何创造一个新的宇宙来测试他们的预测。

我们的后代是否有理由创造实验室宇宙?

我们的后代可能不会发现实验室宇宙直接有用。正如Linde指出的(第23页):

撇开将宇宙用作通用垃圾压缩机的可能性不谈,我们几乎找不到任何好理由花费时间和精力来创造它。事实上,人们不能从新宇宙"抽取"能量到我们的宇宙,因为这将违反能量守恒定律。人们不能跳入新宇宙,因为在它创造的那一刻,它是微观小的并且极其密集,后来它与我们的宇宙脱离。人们甚至不能向那些将生活在新宇宙中的人发送任何关于自己的信息。如果有人试图,可以说,"在宇宙表面上写下一些东西",那么在未来数十亿年里,新宇宙的居民将生活在一个字母的角落里。这是一个普遍规律的结果:膨胀后宇宙的所有局部特性都不依赖于其形成时的初始条件。它很快变得绝对平坦、均匀和各向同性,任何原始的"印在"宇宙上的信息都变得无法读取。

与新宇宙居民交流的唯一方式是将信息编码到其物理常数中(第24页)。

尽管如此,我想象很多人会对创造宇宙的想法有某种迷恋。Linde有些讽刺地说道,"那么,有什么能阻止我们在实验室里创造一个宇宙呢?我们将像神一样!"Brian Greene在他接受NPR采访时说,"我可能会有点难以抗拒这种可能性[创造一个宇宙]。仅仅因为它如此奇特,这个想法是因为你的意志行为,你正在创造一个可能产生我们周围所见事物的宇宙。"这位作者说,"我对日本人可能愿意尝试这一点印象深刻,并热切期待结果,"该页面上的一条(半开玩笑的)评论写道,"一旦他们让这个装置运转起来,我将开始我的公司,向人们出售宇宙。所有愿意付钱给一颗星星命名的人应该愿意为完全拥有一个宇宙付至少三倍的价钱!"而来自新科学家文章的评论:"我想成为一个神啊!"另见对"如果你有能力创造一个新宇宙并观察其发展,你会行使这种能力吗?"这个问题的各种回应。当然,对于实验室宇宙,观察它们未来的发展不会是一个选项。

在Mechanical Turk上,我问了约100人他们是否赞成创造实验室宇宙。37人说"是",62人说"否"。我们应该进行更多调查以使这些结果更加可靠。

在上述段落中,我一直在关注当前人类心理可能如何看待实验室宇宙,但先进的地球起源智能可能不会有当前的人类心理。其他类型的目标系统会如何看待实验室宇宙?许多足够聪明以避免直接刺激大脑奖赏中心的主体会根据其行为如何改变现实的模型来努力实现目标。由于如果实验室宇宙是可能的,它们将成为这种现实的一部分,因此许多超级智能主体似乎至少会考虑它们的目标如何在新创造的宇宙中得到推进或抑制。这对于人们可以想象的大多数最简单的效用函数都是如此,包括概念上的回形针最大化器。话虽如此,一些效用函数也可能只关注自己的宇宙。例如,如果我们将美国军方当前的价值观编码到人工智能(AI)中,这些价值观可能会对其他宇宙漠不关心,只旨在维持美国在整个银河系的霸权。或者,AI可能会意识到美国也存在于它可能创造的一些宇宙中,这可能会激励它创造实验室宇宙,或者可能会激励它避免创造实验室宇宙,因为在一些替代宇宙中,美国失去了霸权。无论如何,这一切目前都是推测,需要进一步探索。

操纵常数?

根据Linde(第9页)所说:

如果混沌膨胀在足够高的能量密度下开始,那么它将永远持续下去,创造新的和新的膨胀域。这些域包含所有可能的"相态"(或真空态)的物质,对应于有效势能的所有可能最小值和与膨胀兼容的所有可能类型的物理定律。然而,如果膨胀在足够低的能量密度下开始,就像在实验室产生的宇宙中经常发生的那样,那么就不会发生这种多样化;在相对较小的能量密度下的膨胀不会改变理论的对称破缺模式和时空压缩的方式。[...]希望,人们可以[设定新宇宙中的物理定律]通过选择适当的温度、压力和外场组合,这将导致宇宙在理想的相态中创造。

Linde操纵新宇宙物理常数的场景有多可行?这在其他实验室宇宙创造场景下是否可能,例如Sakai等人提出的场景?创造者对发展出的具体常数会有多大控制权?假设创造者将常数设定为特定值,出现各种类型宇宙的合理概率分布是什么?

宇宙的原始数量是否重要?

创造实验室宇宙意味着向已经无限的"自然"宇宙海洋中添加无限多个新的"人工"宇宙。我们如何量化这种效应的程度?一种方法可能是评估人工宇宙在总体中的测度。这可能无法唯一地完成,而且出于某种原因,这个问题可能甚至没有意义。

人们可以质疑创造实验室宇宙是否重要。Carl Shulman认为:

婴儿宇宙(一种相当遥远的可能性)需要讨论无限多元宇宙中的测度问题,这在这种情况下有点棘手,但基本上考虑到无限婴儿宇宙的存在,无论如何都会有无限的痛苦和幸福实例,人们可能做的只是影响测度。虽然物理学家和宇宙学家没有令人满意的"首选"测度,但根据各种说法,创造婴儿宇宙会使测度保持不变,或者可能被影响测度的其他行为抵消。

虽然我强烈直觉地认为在已经无限的宇宙海洋中创造更多宇宙确实很重要,但如果变得清楚,比如说,计算单个宇宙的想法在某种程度上是混乱的,只有测度在本体论上是真实的,那么我可以想象我在这个问题上的直觉会改变。

例如,想象多元宇宙是一个无限的棋盘,只有黑白方格向各个方向延伸。在这种情况下,似乎"添加方格"到棋盘上(无论这意味着什么)并不重要,因为结果棋盘在数学上将与原始棋盘完全相同。然而,如果更好的类比是"在已经无限的泡泡海洋中添加泡泡",那么添加泡泡后的结果不一定相同,也许可以合理地认为之后总共有更多的泡泡。例如,如果我们想象每个自然数上都有一个泡泡,然后在25的倍数上方添加第二个泡泡,直觉上似乎我们确实增加了泡泡的总数(尽管例如康托尔的基数会认为泡泡的基数与之前相同)。

考虑到人类可能会被诱惑创造实验室宇宙以增加他们所珍视的事物(包括他们自己的副本)的数量,这存在一定风险,我可能更希望那些不专注于减少痛苦的人采取Shulman的立场,这样他们就不太有动力致力于实验室宇宙。当然,如上所述,人工实验室宇宙的创造可能也比我们的近似副本在自然和人工宇宙中镜像的其他目标导向行为效率低。

如果多元宇宙是有限的,那么添加新宇宙确实会增加总痛苦就更清楚了。

宇宙自然选择

Lee Smolin提出了一种推测性的可能性:如果黑洞创造出具有与母宇宙相似常数的新宇宙,这可能会产生一种宇宙自然选择。这种方法已被Louis Crane和James N. Gardner改编成假说,其中智能主体在促进婴儿宇宙的创造中发挥核心作用。

Smolin的理论在物理上看起来不现实,原因有几个,包括信息显然无法从黑洞传递到婴儿宇宙。因此,这些想法似乎很可能是错误的。但考虑到模型的不确定性,我们应该保持一定的概率(比如说0.1%)认为它们实际上确实有道理。伦理影响将与上面讨论的实验室宇宙类似:为黑洞创造的新宇宙做出贡献将可能创造无限多的痛苦。

是否可能减少宇宙产生?

既然,正如Guth所说,新宇宙一直在冒泡产生,那么一个先进的文明是否有可能减少宇宙形成的速率,而不是通过实验室宇宙增加它?我从未听说过这种提议,所以我怀疑即使实验室宇宙是可能的,这也是不可能的,但我对相关物理学的理解不够深入,无法有强烈的意见。

即使减少宇宙产生是可能的,我也猜测大多数智能文明会更愿意增加而不是减少宇宙产生,因为大多数人可能认为拥有更多宇宙是好事,许多非人类AI主体也可能想通过创造更多宇宙来增加有价值的事物。(一个例外是目标是最小化某些量的AI。)

此外,除非宇宙自然选择是真的,否则宇宙并没有为宇宙产生而优化,所以显著增加宇宙产生可能比显著减少它更容易。a这表明,即使忽略我之前的观点,先进文明增加宇宙产生的预期危害可能也会超过这些文明减少宇宙产生的预期收益。另一方面,如果宇宙自然选择是真的,那么即使我们的后代不这样做,某个地方的某人也会增加宇宙产生,我们阻止这种结果的努力从长远来看不会产生太大影响。

实验室中的其他宇宙

有人提出使用超材料创造微型"宇宙"。超材料可以创造等同于2+1闵可夫斯基时空的条件。无论我们是否将这些定义为新宇宙,我假设它们没有之前讨论的实验室宇宙那样的伦理重要性,因为这些时空非常小。

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McCabism上的"无限痛苦"。

致谢

与Magnus Vinding的讨论启发了本文的几个段落。

脚注

  1. 这一点依赖于这样一个前提:当一个量没有被优化时,它通常在感兴趣的维度上离最优值很远。例如,假设你的目标是最大化回形针。地球现在离回形针生产的最优状态非常远。对于你能想到的许多标准,地球都远离这些标准的最优状态。  (返回)