宇宙底層運作的科普探索：宇宙格點刷新論（GRC）大眾導讀
第一章 宇宙會不會是一套系統？
繪圖遇到的限制
有一次我在用 SketchUp 畫3D圖，需要畫一個圓形，但卻畫不出來。
在 SketchUp 裡，圓形並不是真正的圓，而是由許多線段組成的「正多邊形」，如下圖。比方設定「12線段」，那它就會給你一個十二邊形。線段越多，看起來就越光滑、越像圓。
但那天卻畫不出來，不管怎麼輸入，就是一直出現錯誤，後來我才知道原因：我畫的圓太小了。（下圖，地上那個小圓點）
當圓的尺寸設定太小又太細時，SketchUp 的座標捕捉會「打架」，大概是運算量過大之類，導致無法形成封閉的面，或在生成立體形狀時產生錯誤，所以軟體會自動限制小圓的段數。
以前的版本沒有上圖畫面中這樣的警告，所以我一直以為是操作錯誤。後來漸漸感覺，這會不會是軟體的某種限制？
當系統在某個尺度以下，無法維持原本的精細運作時，它就必須改用另一套規則來運作？
但這又讓人很矛盾，難道畫小螺絲釘、小孔洞，都沒辦法畫精細嗎？不可能吧？一個全球最有影響力的電腦軟體居然處理不了這麼簡單的問題？
然後我又想到：
這不就是量子力學的現象嗎？
什麼是量子力學？
我們日常生活的各種現象，比方東西會掉落、球碰到牆壁會彈回來，大家都覺得再正常不過。但任何東西，一旦到極小的尺度，運作就會完全變樣！
這不是指沙子、灰塵這種小東西，而是再比沙子小500萬倍的世界！
如果我們把一個物體不斷切半，最後就會出現原子、電子這種小小的「粒子」。這種「一份一份、不能再細分」的結構，統稱為「量子」，就是指物理量的「最小基本單位」。而這個尺度就叫做量子世界。
量子世界的規則跟我們日常世界完全不同！
比方最基本的概念就是：原子不是實體，而是99%都是空的！
上圖是原子的形象，左邊是大家最常看到的模樣，中間一個原子核，四周有電子繞著跑。右邊則是比較接近實際的運作，中間一個原子核，四周也有電子繞著跑，但不是在某一條軌道上，而是在所有可能的軌道上的任何地方，科學家說「像在一片朦朧的區域裡」，也就是圖中的灰濛濛的任何位置都有可能。
不過這也還不是正確的描述，因為原子核相對於整個原子來說是極度的微小！
有多小呢？
原子的尺度大概類似下圖這樣：一個金莎巧克力大小的原子核在中正紀念堂的位置，然後電子在半徑5公里左右的位置遊蕩，其餘部分全部是真空的，連空氣都沒有。這樣的組合，就是一個原子！
也就是說，人類的身體、宇宙的萬物，其實有99%是空的！什麼都沒有！
按這個比例來想，我們應該可以看穿人的身體才對，因為原子裡99%都是空的不是嗎！
而且理論上，如果能把地球80億人口的原子核全都集中在一起，那只需要一顆方糖大小的體積就能裝完！這怎麼可能呢！
是的，人類發現這些現象超過一百年了，科學家將這套微小世界的運作規則命名為：量子力學。
當所有物體小到一公分的一千萬分之一時，就會進入量子力學，而不再適用我們日常規則。
這是不是跟前面說的 SketchUp 軟體設定很像？當小到一個尺度時，規則就改變了。那難到連物理規則也是某一種設定！這又是什麼設定呢？
如果瑪利歐開始觀察世界
我喜歡玩手機上一款任天堂遊戲叫 Mario Kart Tour。就是超級瑪利歐的賽車遊戲。
超級瑪利歐從1984年就推出了，最早是平面的，畫面只有簡單的像素，也只能一直往右邊走動。
後來不斷演進，也推出 3D 版本，畫面有了光影、有更多動作、世界也更大了。從某種角度來看，瑪利歐是在演化。那如果未來遊戲公司讓瑪利歐再升級，加上AI思考能力，會有什麼影響？
他多半會開始發現，世界上有很多奇怪的現象。比方他移動有最高速度、他行進有固定路線、有時候空中會出現道具。當他觀察自己跟旁人時，會看到每個人的外貌都有稜有角。
然後他會開始記錄這些規律，建立出一套「瑪利歐物理學」，比方世界上的最高速度是「吃了衝刺蘑菇的速度」、「每個關卡只能往前走」之類。這套理論可以預測很多事情，但卻沒辦法回答：為什麼會有這些規則？世界真的本來就是這樣嗎？
身為人類，我們從旁邊看會覺得：「那就是遊戲設定啊！瑪利歐怎麼可能想懂？」
但你知道嗎！我們所處的世界也有完全類似的現象！
比方瑪利歐有最高速，我們宇宙也有最高速（光速）。比方瑪利歐只能在道路上往前走，我們的時間方向也只能往前走。比方瑪利歐會在路上看到隨機道具出現，我們世界裡也會有粒子憑空出現。
但我們還有更多科學家無法解釋的現象，比方我們所在的的地方的重力會影響時間快慢、我們移動的速度也會影響時間快慢。
「啥！這是超自然現象嗎？」很多人會疑惑，但這卻是真實的物理現象。
但換個角度想！
如果我們看世界，就像瑪利歐在看他的世界呢！我們看到的宇宙，如果本身就是一套巨大的系統，那各種物理現象，會不會其實都是系統本身的特性？
一切都是資訊
假設，宇宙是一套有底層邏輯的系統，那我們看到的一切，包括眼前的桌子、窗外的藍天白雲、空氣的溫度，就都是系統根據大量的參數計算後，呈現出來的結果。
比方一顆石頭，如果在電腦裡要被渲染出來，需要什麼？需要重量、顏色、材質、位置等等，每一個細節都是一筆資料。而現實中的石頭可能也是一樣的道理，它的質量、溫度、原子排列，這些全部都是資訊，而這些資訊讓它「成為一顆石頭」。
從這個角度看，世界上的萬物，包括空氣、光、水，以及人類，全部都是資訊的組合，在這套系統裡被呈現出來。
這聽起來很科幻，但現實中的物理學，本身就有許多神奇的現象！
比方，住在山頂的人，時間會過得比較快！只要時間過得夠久，有一天你再去山上看朋友，會發現他比你多大了好幾歲！（因為山上重力小）
而且不只是這樣，搭飛機卻會讓時間過得比較慢，等朋友下飛機後你去接機，會發現換你比朋友大了好幾歲！是不是很神奇！（因為飛機速度快）
現實中，住在山上跟搭飛機的時間影響很小，所以我們感受到不到，但這是真實存在的現象！
科學家發現重力跟速度會改變時間，已經過了100多年了，愛因斯坦也找出相關數學公式來計算，但對於「時間為什麼會變慢？」各流派的解釋依然沒有定論。
那如果，一個世界在不同尺度下會出現不同規則，而這些規則又和「計算限制」高度相似，我們能不能懷疑：
我們所看到的世界，也是某些限制條件下，被呈現出來的結果？
就像瑪利歐無法理解遊戲系統，我們有可能也正身處於一個有特殊規則、有各種限制、但又看不到完整結構的系統之中。
第二章 如果我們活在一個系統當中
如果整個宇宙都是一個系統內的渲染層，那我們看到的一切物體，就都是資訊被渲染出來的結果。
這也包括：沒有任何東西的地方。
真空，並不是什麼都沒有
想像一台關機的螢幕。
它是空的、暗的、冰冷的，什麼都沒有。你拿手電筒去照它，光會反射回來，但螢幕本身不會有任何反應。它只是一塊玻璃。
但當你把它開機。
螢幕看起來還是空的，但這個空完全不同了。螢幕上的每一個像素都在通電、都處於待命狀態，隨時可以變成任何顏色。即便是此刻的「空」，也是系統主動維持的結果、是一種操控。它不再是什麼都沒有，而是「準備並等待指令」中。
我們宇宙中那些「空的地方」可能就是這樣。
太空是黑色的、是真空的，沒有空氣。但如果太空是徹底的空、什麼都沒有，那我們怎麼能看到遙遠星系的星光？光要穿越這片太空抵達我們的眼睛，中間經過的每一個位置都必須是「可用的」，否則光根本沒辦法通過。
所以我們以為的「真空」並不是像關機的螢幕，反而是像開機的螢幕，即使裡面沒有物質。
宇宙的每個角落都處在一種「通電、開啟、可用」的狀態。這個狀態讓資訊能夠存在，讓光能夠傳遞，讓任何東西能在這裡出現。
沒有這個底層的「開機狀態」，一切都無法存在。
世界的最小單位：網格
SketchUp 繪圖時有尺寸限制，避免系統處理太小的細節而出問題。
那現實呢？
我們都覺得，現實當然不一樣，要多細分都可以，不是嗎？
但科學家發現，物質切到最小，就會有某種極限在那裡，無法繼續細分。那如果電腦有像素、有最小處理單位，而現實中的物質也有最小限制，這也許不是某種巧合？
想想看，如果空間可以無限細分，系統就需要處理無限精度的資料，比方座標會是無限長串的數字，那任何有限的系統都處理不了。
所以，有了最小的空間單位，才能有運算的基準，也才能讓世界正常運作。
這個最小的單位，就像是螢幕的像素，不斷呈現世界上的物質、能量與各種變化。
而這樣的最小空間單位，我們稱為：網格（Grid）。
大量的立體網格彼此緊密相接、像是泡泡填滿所有空間。每個網格泡泡之間的膜，是它們傳輸的介面，能量和資訊透過這層膜傳遞。
宇宙裡的網格每分每秒都在處理資訊，包括：我們的身體資訊、環境資訊、天氣資訊。某些資訊構成了我的手，某些資訊構成了照在手上的陽光。資訊在網格中渲染出來，成為我們看到的世界。
時間的真正單位：刷新
資訊無時無刻都在變動。不只是人在走路、地球在自轉而已，每一個粒子也都在不停運動，即使在宇宙最空曠的地方也有星光不停穿越，世界從來沒有靜止過。
但這就有了一個問題。
比方，當我抬起手，手流暢地舉高。這個過程看起來是連續的，但網格要怎麼「表現」這件事？
此刻這一秒的手，跟下一秒的手，位置不同、姿勢不同、血液的流動不同。如果網格要讓這些變化無縫銜接，那不就表示，每一秒鐘又要被無限細分下去？那這又會讓系統無法處理了。
答案就在一個我們每天在用的東西：影片。
影片的畫面並不是連續的，而是每一秒被切成很多格的畫面。每張畫面有些微的差異。當播放速度夠快，人眼就感覺不到切換，看起來很流暢。
這就是網格的運作方式。讓我們來定義一下：
網格在每一個最小的時間單位裡，會把格內的資訊處理更新，稱為：迭代（Iteration）。
而這樣一個最小的系統時間單位稱為：時步（Tick）。
每一個時步內，網格會做一次迭代。比方當你手抬高，每移動一點距離，就是迭代的結果。網格會計算出你手臂下一階段的位置、角度等等，等到這些資訊完整處理完一次，就稱為：收斂（Convergence）。
一次次連續的收斂，在我們眼中看來，就是世界的運轉、變動。
在每次收斂沒有結束前，網格裡的資訊，不會進展到下一階段。
這就像是工地進度，每天都有要完成的目標。雖然每天都會有人上工（迭代），但如果今天的份沒做完，就要明天繼續做，直到做完（收斂），才能換下一個進度。
這裡有個區別。對於系統層面的運作，是一個接一個的「時步」往前推進。但對網格內的世界來說，卻是一種「固有時間」（Proper Time）的前進，也就是我們感受到的時間。
資訊量小的地方，比方太空中，那裡沒有地心引力、沒有什麼質量，網格在較少的時步內就能完成收斂，固有時間在較少的時步內完成。但在地球上，有地心引力、又有地殼、建築、環境等大量資訊，網格需要更多時步才能收斂，固有時間就要花更多時步。
這就像是：你在太空過了一分鐘，我在地表上可能才過了幾秒鐘。你看我覺得我是慢動作，我看你卻覺得你是快動作。
彼此感受到的固有時間雖然都是連續的，但時步數量卻不同，這就是物理世界的運作基礎。
系統裡的世界運作是什麼樣子？
整個世界、整個宇宙裡的每樣東西、每個分子，都是資訊在網格裡渲染出來的模樣。
當我們在其中，我們身體的每個部位也無時無刻被渲染著。而我們的一秒鐘，可能已經經過了幾千億個時步。
宇宙裡所有的資訊都是動態的，比方人會動、心臟在跳動、血液在流動。地球也在轉動、還繞著太陽公轉。太陽也在銀河系裡繞著中心旋轉。而每一個星系，也在宇宙中超高速移動、四散。所以真的沒有任何東西是靜止的。
我們感覺不到，因為我們的感覺、意識，都是被連續渲染著。我們覺得時間是完全連續、無縫的，但我們不知道，我們的感受到的每一秒，都是系統迭代了成千上萬次的渲染。
網格是啟動的，所以可以處理一切的「存在」，包括空間。一束光照過來，是因為這些空間都是可用的，光線才能經過。
網格根據資訊量的多寡，來決定完成一次收斂所需要的迭代次數。一個時步的迭代做不完，就接著下一個時步繼續，直到做完為止，達成一次「收斂」。
每收斂一次，網格內世界的固有時間，就往前進了一點點，也許還不到億分之一秒。所以系統不斷地刷新、不斷收斂，我們固有時間才不斷前進。
資訊量越大，收斂就要越久。網格會把資訊量大的東西靠在一起，這樣彼此的收斂節奏才比較一致。否則，如果收斂速度不一致，那也許我們人體都會出問題，比方上半身花了一萬個時步才過一秒，下半身卻已經過了十秒，那身體就被撕裂了。
這種把資訊量大的東西靠在一起的機制，就是「引力」。並不是因為東西想要彼此吸在一起，也不是因為宇宙有某種神秘的吸力，而是如果沒有這種機制，那些收斂速度不同的物體，就會產生各種扭曲、錯亂，那不但無法讓生命存活，整個宇宙也會亂七八糟了。
什麼東西是資訊量大的呢？比方有大量粒子的原子：像金屬，金屬原子裡面有很多質子跟中子，而木頭裡面則少很多，所以金屬資訊量大、引力也大。比方高速移動的物體：網格要計算物體移動的位置變化，還有物體本身的變化，比方會不會震動、會不會摩擦發熱？還有物體跟環境作用的變化，比方空氣的流動、光線的反射。種種資訊都讓收斂需要更多時步。
那不同的收斂速度就會造成物體與物體相對的時間也改變了！
各種物理學上的特殊現象，都跟網格的運作機制息息相關。而我們人類就像是瑪利歐，觀測到了自然界種種的奇特現象，卻都難以解釋。
每當古代人遇到不解的自然現象就開始猜測，是不是有神明存在？還是有造物者存在？
然後興起了各種宗教信仰，人們尋找各種方式去跟神溝通，希望能得到神的回應，或希望能去影響自然界。
即便科學興起，各種數理發展不斷更新，人類漸漸知道萬物運作的物理機制。但人們也還是一直希望能找到「宇宙的終極奧秘」，希望能知道「為什麼？」。
但，我們真的有機會能找到嗎？
後記：
問問大家，我們有沒有可能生活在一個系統裡？
「ㄟ，很難想像，不可能吧？」幾乎所有人都是這個反應，為什麼？
因為我們感知到的世界太複雜了。比方我們人體有三十兆個細胞、每個細胞由一百兆個原子構成，而每個細胞都是活的、會運動、會分裂，還有血液在流動！天上還有無數的星星，這怎麼可能是某種系統的操控呢？
但想想看，現代大型3A級的遊戲裡，可以有幾百萬棵樹、每棵樹有獨立的風吹動態、每片葉子有光影變化，這些全部是系統生成的，軟體代碼的字符甚至超過一千億個。複雜不代表「不是系統」，反而可能代表系統足夠強大。
然後科學家說，所有物體的原子都是「量子態」，什麼意思？
量子態就是「每一個粒子都沒有固定位置，同時存在於成千上萬個位置」。而這些粒子卻能構成我們的身體細胞、構成一塊石頭、構成我們的地球，甚至構成整個宇宙。
等等，粒子同時存在無數個地方？卻還能構成我們的身體？
是的，科學家也覺得很怪。但這卻是真的，他們經歷無數次實驗確認，目前也已經是科學界的常識。
再想想看，自然生成的東西通常是什麼樣子？
河邊的石頭，形狀不規則、表面粗糙、每一顆都不一樣。森林裡的樹木，高矮不齊、樹枝各異、沒有兩棵完全相同。大家生的小孩也都長得不一樣、DNA通通不一樣。
也就是自然生成的特徵是：混亂、不規則。
但看看我們所在的世界。
全宇宙所有的電子都一模一樣，所有的質子也都一模一樣。不管在地球、還是在銀河系的邊緣，從來沒有「歪掉、不標準的電子」。然後！居然由它們構成了世界上所有東西！包括樹葉、石頭、人類、黃金、空氣！
而科學家還找到了公式，可以精準預測這些粒子的所有存在範圍。
等等，「自然生成」的粒子，居然會有精確的數學分布？
河流的流向沒有數學公式、雲的形狀沒有數學公式，但這些找不到，又同時存在各處的粒子，居然百分百符合某種規則？
而這個現象的「邊界」又在哪裡？為什麼物體切到原子尺度規則就變了？為什麼不是切到分子就變、或切到細胞就變？為什麼偏偏是那個尺度？
這些還像是自然界會有的現象嗎？或更像是一種特殊設定？
自然產生混亂，系統產生規則。
自然不設邊界，系統才設邊界。
所以這系列文章，就是在這樣的框架下，去看世界、宇宙的底層邏輯，以及量子力學與廣義相對論的矛盾如何可能統一。
有相關理解並想直接看理論概念的人，可以看這兩篇：
如果想繼續看白話的介紹，就敬請待續。
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