关于宇宙的起源，宇宙中存在一个造物主吗？如果有，谁又是？（造人模拟器）

科学界一直津津乐道的一个话题，那就是宇宙起源。

关于宇宙起源，大概分为以下几种说法：

神创世记说

起初，神创造天地

地是空虚混沌，渊面黑暗；神的灵运行在水面上

神说：“要有光”，就有了光。神看光是好的，就把光暗分开了

在第四日创造日月星辰“定节令、日子、年岁”的以先，【神称光为昼，称暗为夜。有晚上，有早晨，这是头一日

神说：“我们要照着我们的形像、按着我们的样式造人，使他们管理海里的鱼、空中的鸟、地上的牲畜，和全地，并地上所爬的一切昆虫

神就照着自己的形像造人，乃是照着他的形像造男造女

神就赐福给他们，又对他们说：“要生养众多，遍满地面，治理这地，也要管理海里的鱼、空中的鸟，和地上各样行动的活物

神说：“看哪，我将遍地上一切结种子的菜蔬和一切树上所结有核的果子全赐给你们作食物。至于地上的走兽和空中的飞鸟，并各样爬在地上有生命的物，我将青草赐给他们作食物。”事就这样成了

一个被人熟知的理念：有一个想模拟我们、关系我们的模拟器或创世者存在。例如《圣经•旧约》中《创世记》里讲述的那样，一个高级文明创造一个模拟宇宙的想法与一个神创造世界的想法是相似的。

包括Rich Terrile在内的一些思想家也更喜欢把模拟世界假设比喻成宗教。Rich Terrile说：“如果模拟世界假设是正确的，那么确实存在一个造物主、一个建筑师、一个设计我们世界的人存在。”这个古老的观念改写的不仅是信仰，还有数学和其他现有的科学。

但另一部分学者认为把模拟世界假设比拟成宗教信仰应该被我们重视，这是我们偏离正轨的预警，其中包括马里兰大学物理学家Sylvester James Gates。他在一次电台采访中提到，是科学让我们摆脱了我们被一个看不见的实体控制、我们是木偶这一观念。他说：“模拟世界假设开始看起来像一种宗教，由程序员代替上帝。”

最有可能是谁（或者说是什么）会像神一样创造了一个模拟宇宙呢？模拟世界假说的支持者认为有可能是某种外星的高级生物种族。还有一种更让人细思极恐的可能性：造物者是我们自己的后代。正如Rich Terrile口中说的“未来的我们”。也就是说，生活在未来几百年或几千年的人类可能会发展出不仅能模拟我们这样的世界而且能模拟其中生物的身体和思维的技术。

模拟宇宙说

假设我们生活在模拟环境中，那么我们所观察到的宇宙只是物理存在整体的很小部分，有一双无形的手像摆弄提线木偶般控制着人类。相信模拟世界假说的人认为，我们的世界可能是由比人类拥有更高文明的生物创造的。

如果我们周遭的一起都是精心设计出的幻象：人类、天数的星星、我们脚下的土地、甚至是我们肉体和精神，我们该怎么办？如果我们的世界只是一个超现实的模拟世界，而我们都只是某种复杂的电子游戏中的角色，那我们又该如实是好？

不错，这是科幻小说和电影中常见的概念，包括1999年的大片《黑客帝国》。但有一些物理学家和哲学家认为，我们有可能真的生活在这样一个模拟世界中，即便这将颠覆我们目前所有的认知，包括我们所知道（或自认为我们知道）的宇宙和我们在其中的定位。

牛津大学哲学家Nick Bostrom在2003年的一篇论文中提到：“如果我们生活在一个模拟世界中，那么我们所观察到的宇宙只是物理存在整体的很小部分。”这引发了关于所谓模拟世界假设的讨论。

模拟世界和生物

Rizwan Virk就是那些认真对待模拟世界假设的人之一，他是麻省理工学院“游戏实验室”项目的创始人和《模拟假设》的作者，他回忆说自己曾经玩过一款虚拟现实游戏（VR游戏），因为游戏太过逼真，以至于他忘了自己戴着VR设备在一个空房间里。这让他不禁自问：“我们是否确信，我们并没有置身于一个由比我们拥有更高文明的生物创造的世界的？”

远在加利福尼亚州帕萨迪纳市美国宇航局（NASA）喷气推进实验室（JPL）的计算机科学家Rich Terrile认为这个疑问是有道理的。尽管今天最好的模拟程序已经很详细了，但仍未能涉及到模拟思维。但Rich Terrile认为，人类很快就能掌握模拟众生的技术。他说道：“我们和那些创造宇宙的神处于同一个时代。”

然而并不是每个人都相信模拟世界的假说。2016年，在纽约自然历史博物馆举办的一场辩论赛中，哈佛大学物理学家Lisa Randall表示，模拟世界假设正确的几率实际上为零。她说：“首先，没有证据能够证明我们所处的世界并不是它看上去那样由星群和星系组成。其次，我想知道为什么高级生物会费尽心机来模拟智人？为什么要模拟我们？我的意思是还有很多的事情需可以去模拟，我不知道为什么这个高文明生物会想模拟我们。”

大爆炸宇宙论

简介

“大爆炸宇宙论”（The Big Bang Theory）认为：宇宙是由一个致密炽热的奇点于137亿年前一次大爆炸后膨胀形成的。1927年，比利时天文学家和宇宙学家勒梅特（Georges Lemaître）首次提出了宇宙大爆炸假说。1929年，美国天文学家哈勃根据假说提出星系的红移量与星系间的距离成正比的哈勃定律，并推导出星系都在互相远离的宇宙膨胀说。

现代宇宙学中最有影响的一种学说。它的主要观点是认为宇宙曾有一段从热到冷的演化史。在这个时期里，宇宙体系在不断地膨胀，使物质密度从密到稀地演化，如同一次规模巨大的爆炸。该理论的创始人之一是伽莫夫。1946年美国物理学家伽莫夫正式提出大爆炸理论，认为宇宙由大约140亿年前发生的一次大爆炸形成。上世纪末，对Ia超新星的观测显示，宇宙正在加速膨胀，因为宇宙可能大部分由暗能量组成。

产生原理

爆炸之初，物质只能以中子、质子、电子、光子和中微子等基本粒子形态存在。宇宙爆炸之后的不断膨胀，导致温度和密度很快下降。随着温度降低、冷却，逐步形成原子、原子核、分子，并复合成为通常的气体。气体逐渐凝聚成星云，星云进一步形成各种各样的恒星和星系，最终形成我们如今所看到的宇宙。

“宇宙并非永恒存在，而是从虚无创生”的思想在西方文化中可以说是根深蒂固。虽然希腊哲学家曾经考虑过永恒宇宙的可能性，但是，所有西方主要的宗教一直坚持认为宇宙是上帝在过去某个特定时刻创造的。

基本假设

大爆炸理论的建立基于了两个基本假设：物理定律的普适性和宇宙学原理。宇宙学原理是指在大尺度上宇宙是均匀且各向同性的。

这些观点起初是作为先验的公理被引入的，现今已有相关研究工作试图对它们进行验证。例如对第一个假设而言，已有实验证实在宇宙诞生以来的绝大多数时间内，精细结构常数的相对误差值不会超过10^（-5）。此外，通过对太阳系和双星系统的观测，广义相对论已经得到了非常精确的实验验证；而在更广阔的宇宙学尺度上，大爆炸理论在多个方面经验性取得的成功也是对广义相对论的有力支持。

假设从地球上看大尺度宇宙是各向同性的，宇宙学原理可以从一个更简单的哥白尼原理中导出。哥白尼原理是指不存在一个受偏好的（或者说特别的）观测者或观测位置。根据对微波背景辐射的观测，宇宙学原理已经被证实在10^(-5)的量级上成立，而宇宙在大尺度上观测到的均匀性则在10%的量级。

爆炸简史

大爆炸开始时：约150亿年前，体积无限小，密度无限大，温度无限高，时空曲率无限大的点，称为奇点。空间和时间诞生于某种超时空——部分宇宙学家称之为量子真空（假真空），其充满着与海森堡不确定性原理相符的量子能量扰动

大爆炸后10-43秒（普朗克时间）：约1032度，宇宙从量子涨落背景出现，这个阶段称为普朗克时间。在此之前，宇宙的密度可能超过每立方厘米1094克，超过质子密度1078倍，物理学上所有的力都是一种。（超对称）在这个阶段，宇宙已经冷却到引力可以分离出来，开始独立存在，存在传递引力相互作用的引力子。宇宙中的其他力（强、弱相互作用和电磁相互作用）仍为一体。

大爆炸后10-35秒：约1027度，暴涨期（第一推动），引力已分离，夸克、玻色子、轻子形成。此阶段宇宙已经冷却到强相互作用可以分离出来，而弱相互作用及电磁相互作用仍然统一于所谓电弱相互作用。宇宙也发生了暴涨，暴涨仅持续了10-33秒，在此瞬间，宇宙经历了100次加倍，

得到的尺度是先前尺度的1030倍（暴涨的是宇宙本身，即空间与时间本身，并不违反光速藩篱）。暴涨前宇宙还在光子的相互联系范围内，可以平滑掉所有粗糙的点，暴涨停止时，今天所探测的东西已经在各自小区域稳定下来，而这被称为暴涨理论。

大爆炸后10-12秒：约1015度，粒子期，质子和中子及其反粒子形成，玻色子、中微子、电子、夸克以及胶子稳定下来。宇宙变得足够冷，电弱相互作用分解为电磁相互作用和弱相互作用。轻子家族（电子、中微子以及相应的反粒子）需要等宇宙继续冷却10-4秒才能从与其他粒子的平衡相中分离出来。其中中微子一旦从物质中退耦，将自由穿越空间，原则上可以探测到这些原初中微子。

大爆炸后0.01秒：约1000亿度，光子、电子、中微子为主，质子中子仅占10亿分之一，热平衡态，体系急剧膨胀，温度和密度不断下降。

大爆炸后0.1秒后：约300亿度，中子质子比从1.0下降到0.61。

大爆炸后1秒后：约100亿度，中微子向外逃逸，正负电子湮没反应出现，核力尚不足束缚中子和质子。

大爆炸后10秒后：约30亿度，核时期，氢、氦类稳定原子核（化学元素）形成。当宇宙冷却到109开尔文以下（约100秒后），粒子转变不可能发生了。核合成计算指出，重子密度仅占拓扑平宇宙所需物质的2%~5%，强烈暗示了其他物质能量的形式（非重子暗物质和暗能量）充满了宇宙。

大爆炸后35分钟后：约3亿度，原初核合成过程停止，尚不能形成中性原子。

大爆炸后1011秒（104年），温度约为105开尔文，物质期。在宇宙早期历史中，光主宰着各能量形式。随着宇宙膨胀，电磁辐射的波长被拉长，相应光子能量也跟着减小。辐射能量密度与尺度（R）和体积（4πR3/3）的乘积成反比例减小，即安1/R4减小，而物质的能量密度只是简单地与体积成1/R3反比例减小。一万年后，物质密度追上辐射密度且超越它，从那时起，宇宙和它的动力学开始为物质所主导。

大爆炸后30万年后：约3000度，化学结合作用使中性原子形成，宇宙主要成分为气态物质，并逐步在自引力作用下凝聚成密度较高的气体云块，直至恒星和恒星系统。

量子真空在暴涨期达到全盛，之后便以暗能量的形式弥漫于全宇宙，且随着物质和辐射密度迅速减小，暗能量越来越明显。暗能量可能占据宇宙总能量密度的2/3 ，从而推动了宇宙加速膨胀。

主要证据

2014年3月17日美国物理学家宣布，首次发现了宇宙原初引力波存在的直接证据。

原初引力波是爱因斯坦于1916年发表的广义相对论中提出的，它是宇宙诞生之初产生的一种时空波动，随着宇宙的演化而被削弱。科学家说，原初引力波如同创世纪大爆炸的“余响”，将可以帮助人们追溯到宇宙创生之初的一段极其短暂的急剧膨胀时期，即所谓“暴涨”。

然而，广义相对论提出近百年来，源于它的其他重要预言如光线的弯曲、水星的近日点进动以及引力红移效应等都被一一被证实，而引力波却始终未被直接探测到，问题就在于其信号极其微弱，技术上很难测量。美国哈佛-史密森天体物理学中心等机构物理学家利用架设在南极的BICEP2望远镜，观测宇宙大爆炸的“余烬”—微波背景辐射。微波背景辐射是由弥漫在宇宙空间中的微波背景光子形成的，计算表明，原初引力波作用到微波背景光子，会产生一种叫做B模式的特殊偏振模式，其他形式的扰动，都产生不了这种B模式偏振，因此B模式偏振成为原初引力波的“独特印记”。观测到B模式偏振即意味着引力波的存在。南极是地球上观测微波背景辐射的最佳地点之一。研究人员在这里发现了比“预想中强烈得多”的B模式偏振信号，随后经过3年多分析，排除了其他可能的来源，确认它就是原初引力波导致的。

2016年年初，美国激光干涉引力波天文台（LIGO）和欧洲引力波天文台（VIRGO）的科学家联合宣布，他们探测到了两个约为30倍太阳质量的黑洞在13亿年前的并合产生的引力波，这一发现被称为“世纪发现”。

宇宙恒稳态理论

宇宙恒稳态理论认为：宇宙的过去，现在和将来基本上处于同一种状态，从结构上说是恒定的，从时间上说是无始无终的。而大爆炸理论认为：宇宙和时间的开始都源起于宇宙中一次巨大的爆炸，这一爆炸造成了各大星系，而各大星系，以及整个宇宙总是处于不断变化，发展的过程之中

理论的提出

在近代宇宙学的研究中，除了称为大爆炸模型的标准宇宙模型之外，还有许多非标准模型，其中最有影响的是稳恒态宇宙模型。在大爆炸宇宙模型提出的初期，人们曾根据哈勃常数推算宇宙的年龄，然而由于哈勃常数在测定远距离星系的视星等与红移关系时，采用了造夫变星决定距离的偏差太大，以致得到的哈勃常数太大，由此估算出的宇宙年龄只有20亿年，比地球的寿命还短，这给当时的大爆炸宇宙学说带来不小的困境，为了摆脱困难，稳态宇宙学说应运而生。

稳恒态宇宙学是几位年轻的英国天体物理学家邦迪，戈尔德和福雷德·霍伊尔在1948年提出的。他们的观点是：在相对论中时空是统一的，既然宇宙学原理认为所有的空间位置都是等价的，那么所有的时刻也应该是等价的。也就是说，天体(物质)的大尺度分布不但在空间上是均匀的和各向同性的，而且在时间上也应该是不变的。也就是在任何时代，任何位置上观察者看到的宇宙图像在大尺度上都是一样的，这一原理称为"完全宇宙学原理"。

理论依据

稳恒态宇宙学认为宇宙在时间和空间上都是无限的。它主张宇宙从未有过开始，或者更确切地说，宇宙乃是处于连续的创造过程之中。当宇宙膨胀之时，总密度减少，但会创造出更多的物质来使密度升高。因此当宇宙不断地膨胀时，新的物质便连续地在星体中创造出来以填补空隙。新形成的物质就是构成星系的氢。每个新星系团将随着自身的不断膨胀而爆发，但爆发后的碎片又形成更多的新的星系。从新星系形成到老星系爆发，宇宙会不断膨胀。但宇宙的总密度不变。并且总是存在有各种不同年龄的星系。因此，宇宙在任何时期检验都是一样的。尽管个别星系团有所变化，但总体图象是始终如一的。 [2]

既然时空是统一的，宇宙物质在空间分布是均匀且各向同性的，宇宙在时间上也应是均匀不变的，这就是所谓的“完全宇宙学原理”。根据这一原理，哈勃常数应是一个不随时间变化的常数，宇宙既然不断地在膨胀，同时又要求保持宇宙物质分布上的均衡，且不随时间改变，必然要求物质在不断地产生，又随宇宙的膨胀不断脱离视界而去，从而保持宇宙物质的密度始终不变。稳态宇宙学预言的物质相对产生率为哈勃常数的3倍，即3H0。虽然这是一个极微小的量，但是稳态宇宙学尚不能清楚地说明，物质在哪里、以何种方式产生，以什么形态出现，只是有人猜测，这些创生的物质在活动猛烈的星系核中产生。

稳态宇宙学提出以后，曾得到了几方面的支持，其一是大爆炸宇宙学难以解释的星系产生问题，在这里可以顺理成章地得到说明。因为只要在稳态宇宙方程中，物质的产生和宇宙的膨胀不是正好地得到补偿，就可能出现稳恒态附近的起伏解，解中恰好呈现了物质分布的局域不均匀性。其次在应用电动力学或其它场论研究粒子间相互作用时，推迟势与超前势都是方程的解，然而只有推迟势才得到了观测上的验证，通常只用因果律解释其原因，这种解释带有人为性，常不能令人满意。1945年，惠勒和费因曼曾指出，如果计入一个加速运动的电荷与宇宙中所有其它电荷的作用，就可以证明，在推迟势与超前势中，只有推迟势在起作用。他们的这一讨论正是在稳态宇宙的基础上进行的。这似乎是在理论上对稳态宇宙学的一种间接支持。此外，在稳态宇宙学中，不出现高温、高密度的初态，避开了难以摆脱的“奇点”困扰。

理论可行性

像一切其它宇宙模型一样，稳态宇宙模型也有一些先天不利的因素。它引出了一个物质不断创生的假设，这是现今物理学无法解释与理解的。此外，一些观测结果也给它增加了诸多不利的因素，例如对河外射电源计数结果与它的预言数不一致。更重要的是3K宇宙微波背景辐射的发现表明，宇宙的早期确实呈高热状态，稳态宇宙学对3K的解释却是牵强和不自然的。此外，它还不能对现今宇宙中元素的形成与丰度做出解释。面对如此多的难题，这一宇宙模型不如大爆炸宇宙那样得到较多的公认。

根据"完全宇宙学原理"，哈勃常数不仅对空间各点是常数，而且不随时间变化。所以宇宙空间的膨胀在时间和空间上都是均匀的。宇宙空间在膨胀，而物质的分布又与时间无关，这样就必须有物质不断产生出来以"填补真空"，也就是填补宇宙膨胀所产生出来的空间。通过完全宇宙学原理和爱因斯坦场方程可以求出宇宙的时空结构，可以得到宇宙的三维曲率为零，也就是三维空间是平直的。

稳恒态宇宙学最大的特点是要求物质和能量不守恒，据计算，物质的相对产生率为三倍的哈勃常数，也就是每年在二到三立方公里的体积内产生相当于一个质子质量的物质来。稳恒态宇宙学可以避免奇点，但它也有许多原则性困难，比如，它要求物质不灭定律不成立。为此，霍伊尔提出修改爱因斯坦场方程，他认为新产生的物质是由新产生的真空由高能级向低能级跃迁引起的真空相变产生的。稳恒态宇宙学出台后曾经引起过轰动，但这种原则性的大改动是不能轻易采取的，除非新理论取得了大的成就，并且与观测事实符合得很好，但实际上稳恒态宇宙学与观测符合的程度并不好，不如大爆炸宇宙学，因此还无法撼动大爆炸的根基，成为标准模型。

月亮绕地球转，地球绕太阳转，太阳绕银河的银心转，银河又在星系团中转……从朴素的观点来看，宇宙应该是有这样一种无限的阶梯组成的，无穷无尽。观测表明，在星系团的尺度上，也就是一千万光年到一亿光年尺度上，天体分布是这种阶梯状，但再往上就没有这种现象了，星系团在空间的分布是均匀的。以伏库勒为代表的少数人认为，在一亿光年以上也是这种阶梯状分布，只是观测能力不够，没有发现这种现象。这一模型称为等级宇宙模型。但由于缺乏理论基础，而且天文观测证据几乎没有，因此等级宇宙模型的前景不容乐观。