图灵原理

　　与传统计算机相同，量子计算机也遵循图灵原理。图灵原理的内容是：存在一台抽象的通用计算机，其全部本领包括任何物理上可能的对象所能完成的任何计算。

　　图灵原理可以看作对宇宙中广泛存在的自相似性的描述。所谓自相似性是指“物理实在的某些部分相似于其它部分。这种相似可以是具体的，如天象仪相似于夜空。更重要的是，它还可以是抽象的，如印在书里的量子理论的一条陈述正确的解释了多重宇宙结构的某个方面”。正是这种自相似性，使得通用计算机的实现成为可能。

　　最有名的通用性物理现象是虚拟现实。虚拟现实可以绘制什么样的环境呢？这取决于通用计算机的本领。根据哥德尔不完备性定理，绝大多数逻辑上可能的环境都是不可计算的。为了纪念康托尔、哥德尔和图灵，作者称这些环境为“康哥图环境”。那么，可不可以定义一种通用虚拟现实生成器，可以描绘所有物理上可能的环境呢？数学家约翰·卡斯蒂认为，在物理环境中，测量必须在有限集中取值，对于有限数字系统，不存在哥德尔式的不可判定性。所以，这样的机器是存在的（参见《虚实世界》，〔美〕约翰·L·卡斯蒂著，上海科技教育出版社1998年12月版，第221页）。

　　不过，有些计算太复杂，如果用传统计算机实现，所需的时间和存储量是理论上也无法得到的，只有量子计算机才能完成。因此，作者证明了量子物理下存在加强形式的图灵原理：通用量子计算机能够完成任何其他量子计算机所能完成的任何计算，而且能够描绘虚拟现实中任何有限的物理上的环境，所需计算资源也不会随对象的规模和细节呈指数增加。

　　生命的意义

　　生命是什么？古代人认为，生命蕴含着一种特殊的力量或因素。不过自达尔文以降，现代生物学越来越倾向于认为：所谓生命，不过是一种“化学过程”。只是因为我们人类本身具有生命现象，才会对它感兴趣。按照斯蒂芬·霍金的理论，不要说其他生物，连人类都仅仅是天体物理上可忽略的“化学渣滓”。

　　理查德·道金斯认为，基因是自然选择的单元，而进化的动力是基因本质上具有的自我复制的倾向。所谓生命，不过是基因复制的载体。还有一种类似的学说，认为文化的传播也基于一种特殊的复制子——“谜米”，所有书籍，音乐，包括我们的思想，都是“谜米”传播的载体（参见《谜米机器》，〔英〕苏珊·布莱克摩尔著，吉林人民出版社2001年4月版）。

　　基因可以看作计算机程序，用一种叫基因码的语言表达成A﹑C﹑G﹑T符号序列。在分子层面，基因只是为细胞计算机编写程序使之产生一定的化学物质，但是这些低层面程序叠加起来，经过层层复杂控制和反馈，变成了高深的高层面指令，这些指令包含着指导基因复制过程，或生物体的行为的“知识”。相对于基因，生命只是一个凸现现象。但这并不意味还原主义者的如下观点是正确的：生物体和其他没有生命的物质一样，都只是基因直接或间接的复制环境组成部分。

　　基因能够施加相当准确的交互控制，使生物体对所有可能的环境做出反应。一方面，基因通过生物体与外界发生联系，另一方面，生物体也是基因所携带的知识的物理化身。从计算理论的角度看，生命过程和虚拟现实描绘是同样类型的过程，生命可以看成图灵原理在自然界中的一种实现手段。