Четырёхкубитный компьютер от IBM, передовое слово в вычислениях, может в результате проложить путь к компьютерам, достаточно мощным для симуляции Вселенной
Каждый день мы принимаем, как само собой разумеющееся, что то, что мы воспринимаем, как реальность, на самом деле является каким-то отражением объективной реальности. То, что атомы и молекулы, составляющие наши тела, существуют на самом деле; что фотоны, взаимодействующие с нами, обладают энергией и моментом; что нейтрино, проходящие через наше тело, действительно являются квантовыми частицами. Но, возможно, Вселенная, от мельчайших субатомных частиц до крупнейших коллекций галактик, не существует физически, а является всего лишь симуляцией, работающей в другой, настоящей реальности. Двое моих читателей (и старый школьный друг) хотят узнать побольше по поводу этой идеи с симуляцией.
Руди: Я скептически отношусь к этой идее, но она довольно интересная.
Самир: Это очень интересная тема и я бы очень хотел послушать, что скажет Итан.
Это может походить на научно-фантастический рассказ, но его поддерживают определённые физические соображения.
Фотоны с совершенно разными уровнями энергии перемещаются с одной и той же скоростью. Эта и другие особенности могут служить доказательством того, что наша Вселенная – лишь симуляция
Одна из величайших загадок природы – почему в законах физики существуют именно такие величины. Почему существует ограниченный набор фундаментальных частиц, взаимодействий и констант, описывающих Вселенную? Мы не обнаружили никаких математических или физических принципов, определяющих, из чего должна состоять наша Вселенная, или позволяющих нам вывести некие фундаментальные вещи. Мы сами находимся внутри Вселенной и можем наблюдать только ограниченную её часть с ограниченным уровнем чувствительности. Частично это происходит из-за ограничений, присущих нашему оборудованию, но частично эти ограничения фундаментальны.
Наблюдаемая Вселенная в логарифмическом масштабе, где край красного свечения обозначает видимое нами реликтовое излучение.
Нам не видно ничего за пределами 46 млрд световых лет, поскольку количества времени, прошедшего с Большого взрыва, вместе со скоростью света, недостаточно для того, чтобы заглянуть дальше. Сегодня мы не можем изучать расстояния меньше 10-19 из-за ограничений наших ускорителей, но у самой Вселенной есть фундаментальное квантовое ограничение в 10-35 м. Даже с неограниченными технологиями мы не смогли бы прозондировать меньшие расстояния. А попытки одновременного измерения нескольких параметров открывают фундаментальные неопределённости, которые в принципе нельзя преодолеть: квантовые ограничения познаваемого.
Иллюстрация фундаментальной неопределённости между расположением и импульсом на квантовом уровне
Возможно, что существуют реальные, физические объяснения того, почему эти и другие параметры Вселенной имеют именно такой вид, и мы просто ещё не обнаружили эти объяснения. Но также можно предположить, что их значения таковы, потому что они были запрограммированы в нашу Вселенную. Не в переносном смысле, а в реальном: возможно, что Вселенная действительно является симуляцией. Наша вычислительная мощность продолжает увеличиваться с тревожной скоростью последние 70 лет. Мы перешли от калькуляторов с четырьмя функциями, сравнимых размером со здание, и работавших медленнее, чем люди-математики, к суперкомпьютерам размером с принтер, способным выполнять симуляции с триллионами частиц и моделировать миллиарды лет за минуты.
Если вычислительная мощность увеличится до довольно больших уровней, мы сможем, в принципе, симулировать каждую частицу Вселенной за весь период нашей истории. Если бы компьютер, на котором идёт ситуация, был бы квантовым, способным держать каждую частицу в неопределённом квантовом состоянии, он мог бы встроить эту квантовую неопределённость во все аспекты симуляции. Если бы в этой симуляции появились планеты с живыми, разумными организмами, смогли бы они определить, что живут в симуляции? И конечно, довольно легко найти учёных, утверждающих, что нет, не могли бы. К примеру, Рич Териль, учёный из НАСА, делает утверждения типа:
Даже то, что мы представляем себе непрерывным – время, энергия, пространство, объём – имеет конечные ограничения для своих значений. Тогда наша Вселенная как конечна, так и вычислима. Эти свойства позволяют Вселенной быть симуляцией.
Определённые корреляции физических наблюдений могут быть признаками симуляции Вселенной, но многие предположения остаются неопределёнными.
Но с физической точки зрения это может быть и не так. Квантовая неопределённость может быть реальной, но это не значит, что пространство и время квантуются, или, что энергия фотона не может быть сколь угодно малой. Наблюдаемая Вселенная может быть конечной, но если присовокупить к ней ненаблюдаемую, она может оказаться бесконечной. Мы тоже используем различные уловки для уменьшения вычислительной нагрузки в симуляциях, но свидетельства того, что Вселенная использует такие же уловки, должны быть видны как «размытые» результаты на достаточном малых расстояниях, чего мы не наблюдаем.
Один из каналов детекторов GEO600, искавших размытие сигналов, соответствующих тому, что Вселенная – это симуляция. Никакого размытия не было обнаружено.
Хотя результаты теории информации часто проявляются в передовых исследованиях по теоретической физике, это может быть результатом того, что обе эти дисциплины подчиняются внутренне непротиворечивым математическим отношениям. Некоторые из аргументов – то, что в будущем можно будет легко симулировать разум, а значит, симулированных разумов в какой-то момент станет больше, чем органических, и значит, наиболее вероятно то, что мы все живём в симуляции – настолько поверхностны и так легко опровергаются, что становится грустно оттого, что их используют, как разумные. К примеру, зачем кому-то, способному симулировать всю Вселенную, заботиться о симуляции человеческого разума? В апреле 2016 по этому вопросу состоялись дебаты с участием нескольких учёных, и Лиза Рэндалл лучше всего высказалась по вопросу гипотезы симуляции:
Мне на самом деле интересно, почему так много людей считает этот вопрос интересным.
Эта возможность, конечно, бередит воображение. И мы, конечно, можем наложить на эту гипотезу ограничения, измеряя со всё лучшеё точностью и на всё более высоких энергиях пространство, время, материю и энергию. Но наше понимание реальности всегда продвигалось вперёд благодаря тому, что мы задавали более глубокие вопросы о Вселенной новыми и фундаментальными способами. Обращение к антропному принципу, так же, как обращение к гипотезе симуляции в поисках ответов на сегодняшние трудные вопросы, выглядит как разочарование в науке.
Рентгеновский телескоп НАСА Чандра смог наложить ограничения на зернистость пространства, наблюдая за удалёнными квазарами
Если вы находите свидетельства – к примеру, изучая космические лучи – того, что пространство-время дискретно, это благоприятно сказывается на наших знаниях о Вселенной, но не доказывает гипотезу симуляции. Её вообще невозможно доказать – любые глюки, которые мы сможем или не сможем найти, могут быть свойствами самой Вселенной, или параметрами, помещёнными или подправленными хозяевами симуляции. С философской точки зрения такая гипотеза может быть привлекательной для цивилизации, считающей, что находится на пороге создания искусственного интеллекта. Возможно, что для достаточно продвинутого симулятора мы покажемся такими же простыми, как пиксели в игре «Жизнь» Конвэя.
Но мы не судим о научных достоинствах или правдоподобности идеи по её привлекательности. Физика настолько обворожительна в частности из-за своей контринтуитивности, а также из-за того, насколько она сильна в плане предсказаний. Даже если мы и правда живём в симуляции, это не должно влиять на наши поиски путей понимания законов природы, их возникновения, причин, по которым фундаментальные константы именно такие, или ответов на другие вопросы, которые можно задать о природе реальности. «Потому, что мы живём в симуляции» – это не ответ на означенные вопросы; это просто может быть неотъемлемой частью нашей реальности.
Загадки природы остаются загадками, которые нам нужно решить, и именно мы должны принять решение о поиске ответов на них.
Итан Сигель – астрофизик, популяризатор науки, автор блога Starts With A Bang! Написал книги «За пределами галактики» [Beyond The Galaxy], и «Трекнология: наука Звёздного пути» [Treknology].
Источник
