趣谈量子与电脑。

量子的性质恰恰说明我们很有可能在虚拟现实当中。


首先

能量的交互存在最小实体：量子，这个现象就很奇怪。

凭直觉，我们会认为自然界的物质是连续的，就像数字0和1之间可以塞进无穷多个0点几的小数。

而实际上，能量的传递却是间断的，是一份一份的量子构成的。量子化假说意味着物质或能量的大小可以由一个量子的整数倍表示。

为什不能把物质或能量细分成无穷小呢？

如果从游戏开发程序员的角度想就会很容易理解了。

一个游戏开发程序员，出于对内存容量，CPU的运算能力的考虑，不会把游戏画面无限细化，只要满足玩家可接受的清晰度就可以了。 所以2D游戏中会出现最小显示单位：像素pixel，3D场景会有最小单位：体素voxel。

如果上帝他老人家设计宇宙这个大游戏，他也会偷懒只把游戏分辨率细化到一个游戏玩家察觉不到的级别吧…… 反正人肉眼凡胎，看不到那么细，不会觉得这个游戏不真实……

可人类通过科学技术手段可以看到量子级别的现象。而且发现了一连串诡异的，不符合常理的性质：量子纠缠，量子的真随机，机波粒二象性，观察者效应等等……

这些看似奇怪的现象，如果站在游戏开发程序员的角度来看，都可以解释的通。


量子纠缠

处于纠缠态的两个粒子，即使相距甚远，也可以瞬间感应，一个粒子的状态可以瞬间反映到另外一个粒子上。最近完成的实验显示，量子纠缠的作用速度至少比光速快10,000倍。这还只是速度下限。根据量子理论，测量的效应具有瞬时性质，不耗时间。

互相纠缠的量子之间是如何实现这种超距离的瞬时作用呢？

程序设计的角度很容易实现：使两个相互纠缠的粒子的指针指向同一个内存地址，这样即使他们之间相隔万里，他们的信息也是共享的。改变了一个粒子的状态，就等于另外一个粒子也同时做出了相应的改变。

另外注意，量子纠缠不能用来传递信息，因为量子状态只能被被动测量，无法显式更改。 这一点可以理解为纠缠量子所指向的内存块是只读的（read-only），上帝未对我们开放写权限。


观察者效应

电子的双缝干涉实验证明：有观察者和无观察者时，物质的形态是有差异的。

无观察者时，电子通过双缝，出现干涉图样，这是波的特性。 有观察者时，不会出现干涉图样，显示出粒子的性质。电子仿佛知道了自己被观察了，乖乖地做回了粒子。

这简直毁三观有木有！！！

不过从程序设计角度也很好理解：

宇宙在设计时，为了节省计算量，所以粒子按照波的方式进行计算，而当玩家观察某个物体时，其按照更精确，也更耗费CPU的粒子方式进行运行。

要知道，按波和粒子的方式运算所消耗的CPU和内存资源的差距是很大的。 按波的方式处理，只需把物质总体带入到波的公式里即可，比较容易计算。 按粒子方式来处理，需要为每个粒子分配一个单独的线程去处理这个粒子的运动，耗时耗资源。 这也是为什么以现代计算机，依据分子动力学（molecular dynamics），莫说是一个宇宙，就连一个蛋白质分子的自动折叠都很难实现模拟。


量子的“真随机“？

量子体现一种真正的随机性。 量子的状态不受任何条件制约，毫无运动规律可言，无法预测其结果。

这与一般的因果论相违背。宇宙所有事物都有其运动规律，所有事件都能追溯到其原因，如果知道某一时刻宇宙中所有粒子的状态，应该可以预测下一时刻宇宙的样子的。 这就是为什么爱因斯坦说，上帝不掷骰子。

量子幽灵般的状态，似乎打破了宇宙万物皆有规律的一般认识。

然而如果宇宙是建立在一个虚拟机上的话，量子的随机性就好理解了： 宇宙设计者用随机数生成函数生成统计意义上的随机状态，赋值给量子。同时让随机函数对虚拟机（宇宙）内部是不可见的。宇宙中可见的只有量子的随机态。虽然这种随机是统计上的伪随机，但是由于宇宙内部无法追溯量子状态的原因，导致在人类看来量子就是真随机。

至于如何用程序如何生成统计意义上的随机数，可以参照这个问题：电脑取随机数是什么原理，是真正的随机数吗？


补充， 对于相对论提到了一些现象： 光速不变，时间膨胀等原因， 给出程序员的猜测

光速不变

光在真空中的速度约等于300000000m/s

各种实验证明，这是宇宙中的极限速度，不能再快了。

为什么不能无限快下去呢？

程序员是这么想的：

光子的速度是情报处理的产物，也就是说，以一定的频率，我们的世界得到更新。比如说现在的主流CPU的时钟频率在大概在3GHz左右， 也就是每秒刷新30亿次。同样的，如果宇宙后台的处理器如果有固定的时钟频率的话， 可不可以理解为光速是当前宇宙处理器的时钟频率所能支持的最大移动速度呢？

时间膨胀

相对论说：相对于静止的物体，运动的物体的时间会过得慢。即时间膨胀现象。

那么为什么速度增加会导致时间变慢呢？

程序员的 idea：

喜欢玩游戏的人，应该有这样的体验，计算机的处理速度降低的时候，游戏也会出现卡顿，游戏里的时间也会变慢。同样，在我们的世界，移动速度的提高，会导致所需要处理的数据量增大，从而增加了处理器的负荷， 导致时间变慢。

最后

联想到了电影《异次元骇客》的情节：有一天，一个活在虚拟世界的人对自己世界的真实性产生了怀疑，于是他开着车，朝着一个方向，不停地开，不停地开，不停地开，。。。。，后来他开到了蛮荒之地，看到了。。。吓尿了。。。。