神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種在結(jié)構(gòu)上類似于人類大腦的互連計(jì)算系統(tǒng)，但最近有科學(xué)家提出了一個(gè)有爭(zhēng)議的理論，認(rèn)為整個(gè)宇宙都是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。

計(jì)算機(jī)科學(xué)家創(chuàng)造的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，由處理和傳遞信號(hào)的各種節(jié)點(diǎn)組成，這些節(jié)點(diǎn)類似于生物神經(jīng)元。網(wǎng)絡(luò)可以隨著使用而改變——比如增加賦予某些節(jié)點(diǎn)和連接的權(quán)重，從而在運(yùn)行過程中，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)可以不斷“學(xué)習(xí)”。例如，讓神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)查看一組貓的圖片，然后神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以自己學(xué)習(xí)貓的特點(diǎn)，進(jìn)而從一群動(dòng)物中找出貓來。

但是，從根本上講，我們所知的一切可能也是這些系統(tǒng)中的一個(gè)。這個(gè)概念的提出，是為了協(xié)調(diào)所謂的“經(jīng)典”物理學(xué)與量子力學(xué)這兩個(gè)領(lǐng)域，這也是困擾了物理學(xué)們很久的一個(gè)問題。

我們不僅僅是說，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可用于分析物理系統(tǒng)或發(fā)現(xiàn)物理定律——我們?cè)谡f的是，我們周圍的世界到底是如何運(yùn)作的，這是一個(gè)非常大膽的主張，可以將其視作對(duì)一切理論的建議，也正因?yàn)槿绱?，它也?yīng)該很容易被證偽。所需要做的就是找到一個(gè)無法用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來解釋的物理現(xiàn)象。然而，這說起來容易，做起來卻很難。

當(dāng)從一個(gè)比較大的尺度上考慮整個(gè)宇宙的運(yùn)行時(shí)，物理學(xué)家通常會(huì)使用一組特定的理論作為工具。這些工具是基于牛頓運(yùn)動(dòng)定律的“經(jīng)典力學(xué)”以及愛因斯坦的相對(duì)論，它們可以用來解釋時(shí)間與空間的關(guān)系，以及質(zhì)量如何扭曲時(shí)空結(jié)構(gòu)以產(chǎn)生引力效應(yīng)。但是，對(duì)于原子和亞原子層面上的物理現(xiàn)象，物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)所謂的“量子力學(xué)”可以更好解釋宇宙。

在這個(gè)理論中，能量和動(dòng)量這類的物理量被限定為具有離散值，而非連續(xù)值，也就是“量子”。所有物體都具有粒子性和波動(dòng)性，并且最后，測(cè)量這個(gè)行為也會(huì)改變物體本身。最后這一個(gè)特點(diǎn)叫做海森堡“不確定性原理”，簡(jiǎn)單來說就是某些關(guān)聯(lián)屬性——如物體的位置和速度——無法同時(shí)精確測(cè)量，于是就有了概率一說。

盡管這些理論在各自的尺度范圍內(nèi)都可以很好地解釋宇宙，但物理學(xué)家一直希望能有一種方法可以將這些理論協(xié)調(diào)成一個(gè)普遍理論——這個(gè)難題有時(shí)也被稱為“量子引力難題”。如果要結(jié)合這兩種理論，那么重力（用廣義相對(duì)論描述即為物質(zhì)/能量的時(shí)空彎曲）可能需要由量子組成，然后也因此具有自己的基本粒子——引力子。

遺憾的是，單個(gè)引力子對(duì)物質(zhì)產(chǎn)生的影響將非常非常微弱，這就導(dǎo)致量子引力理論幾乎無法驗(yàn)證，因此也就無從判斷這個(gè)理論到底是不是正確的。但是，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)概念卻另辟蹊徑，不再嘗試將廣義相對(duì)論和量子力學(xué)調(diào)和成一個(gè)基本的普遍理論，而是認(rèn)為，這種理論中所觀察到行為背后，有更深層次的原因。

在新研究中，科學(xué)家著手建立了一個(gè)模型，觀察神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在具有大量單個(gè)節(jié)點(diǎn)的系統(tǒng)中，是如何運(yùn)作的，在某些（接近平衡的）條件下，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)行為可以近似地用量子力學(xué)方程式來解釋；但是其他時(shí)候則需要用經(jīng)典物理定律來解釋。

這個(gè)理論或許也可以用來解釋所謂的“隱變量”，即一些物理學(xué)家提出的物體的未知屬性，用以解釋大多數(shù)量子力學(xué)理論中固有的不確定性，在新興的量子力學(xué)中，隱變量是各個(gè)神經(jīng)元的狀態(tài)，是可訓(xùn)練的變量——就好比偏差矢量和權(quán)重矩陣等，是量子變量。

在這樣一個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中，從粒子和原子到細(xì)胞再到其他的一切，都將以類似于進(jìn)化/自然選擇的過程慢慢出現(xiàn)。微觀神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定一些，其他結(jié)構(gòu)則穩(wěn)定性差一些。越是穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)越能夠在進(jìn)化中生存下來，而不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)則會(huì)被淘汰。

在最小的尺度上，自然可能會(huì)選擇會(huì)產(chǎn)生一些復(fù)雜度非常低的結(jié)構(gòu)，像是神經(jīng)元鏈，但是尺度越大，結(jié)構(gòu)就越復(fù)雜，但這個(gè)過程應(yīng)該被限制在一個(gè)特定長(zhǎng)度范圍內(nèi)。因此，這個(gè)概念意味著，我們周圍所看到的一切，例如粒子、原子、細(xì)胞、觀察者等等——都是自然選擇的結(jié)果。

至于“宇宙即神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論”是否會(huì)得到認(rèn)可，物理學(xué)界的大部分人似乎并不買賬。99%的物理學(xué)家會(huì)告訴你，量子力學(xué)是主要理論，一切都應(yīng)以某種方式從中而來，但是這個(gè)原則，又跟量子力學(xué)非基本規(guī)律的觀點(diǎn)相矛盾，物理學(xué)和機(jī)器學(xué)習(xí)領(lǐng)域的專家也都對(duì)這個(gè)新理論持懷疑態(tài)度。

責(zé)任編輯：xj

原文標(biāo)題：我們實(shí)際上生活在矩陣中嗎？整個(gè)宇宙都是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)？

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