[论文解读] The emergence of the physical world from information processing

Brian Whitworth|arXiv (Cornell University)|Aug 15, 2010

Quantum Mechanics and Applications参考文献 38被引用 4

一句话总结

本文提出，物理宇宙源于基本的信息处理过程，将时空视为一个计算网格，其中光子等粒子如同以光速刷新的像素。它主张宇观守恒律、相对论与量子力学可统一于动态信息守恒的单一原则之下，为将宇宙视为自大爆炸诞生的虚拟现实系统提供了一个可检验的框架。

ABSTRACT

This paper links the conjecture that the physical world is a virtual reality to the findings of modern physics. What is usually the subject of science fiction is here proposed as a scientific theory open to empirical evaluation. We know from physics how the world behaves, and from computing how information behaves, so whether the physical world arises from ongoing information processing is a question science can evaluate. A prima facie case for the virtual reality conjecture is presented. If a photon is a pixel on a multi-dimensional grid that gives rise to space, the speed of light could reflect its refresh rate. If mass, charge and energy all arise from processing, the many conservation laws of physics could reduce to a single law of dynamic information conservation. If the universe is a virtual reality, then its big bang creation could be simply when the system was booted up. Deriving core physics from information processing could reconcile relativity and quantum theory, with the former how processing creates the space-time operating system and the latter how it creates energy and matter applications.

研究动机与目标

• 探究物理世界是否可被理解为源于持续的信息处理，将现实视为一个计算系统。
• 通过将时空建模为动态信息处理框架，统一广义相对论与量子力学。
• 探究物理学中的守恒律是否可简化为单一的动态信息守恒原理。
• 提出大爆炸作为计算宇宙系统启动的机制。
• 评估虚拟现实假说作为基于物理与计算的可科学检验假说。

提出的方法

• 将时空建模为多维网格，其中物理实体如光子为离散的信息像素。
• 提出光速对应于该信息处理网格的刷新速率。
• 推导质量、电荷与能量作为信息处理操作的涌现属性。
• 将相对论视为信息处理系统运行环境的涌现结构。
• 将量子现象建模为运行于底层计算基底上的应用程序或过程。
• 运用动态信息守恒原理统一物理学中的守恒律。

实验结果

研究问题

• RQ1 物理宇宙是否可被解释为一个计算系统，其中时空源于信息处理？
• RQ2 光速是否对应于基本信息处理网格的刷新速率？
• RQ3 物理学中的所有守恒律是否可简化为单一的动态信息守恒定律？
• RQ4 大爆炸如何可被解释为计算宇宙的系统启动？
• RQ5 相对论与量子力学是否可通过信息处理的共同基础实现统一？

主要发现

• 物理世界可能源于一个计算网格，其中光子作为像素运行，光速代表系统的刷新速率。
• 质量、电荷与能量被提议为源于信息处理的基本操作，而非原始实体。
• 所有已知的物理学守恒律均可统一于单一的动态信息守恒原理之下。
• 大爆炸可能对应于宇宙作为计算系统初始启动的时刻。
• 相对论与量子力学可被视为计算架构的不同层次——时空作为操作系统，物质与能量作为应用程序。
• 通过将虚拟现实假说与可测量的物理现象（如光速与守恒律）关联，该假说成为可检验的科学假设。