Физики проверят является ли вселенная компьютерной симуляцией
Обновлено: 04.07.2024
Вы никогда не задумались, что все, что вы ощущаете вокруг является просто хорошо отлаженной, невероятно сложной, но программой? Наверняка вы слышали про серию компьютерных игр "The Sims" - симулятор реальной жизни. Что, если мы находимся в более улучшенной версии подобной игры?
Квантовая теория и компьютерные игры — где связь?
Квантовая теория — очень занятный раздел физики, изучающие крайне малые объекты (размер меньше, чем 10 в степени -20 метров). К примеру, согласно ее законам фотон, частица света, может находиться в двух состояниях одновременно, т.е. он находится в суперпозиции. Фотон ведет себя как волна, если на него не смотрят и становится частицей при появлении наблюдателя. Такой феномен получил название корпускулярно-волновой дуализм. Только причем тут видеоигры?
Проведем эксперимент и включим, к примеру, GTA 5 - "бегалку" с открытым миром. Потрясающая графика, отличная физика и в целом неплохая игра. Только если начать очень быстро перемешаться по виртуальному миру, то графика будет подгружаться с небольшой задержкой. Как будто бы процессор избавляет себя от лишней работы и лишний раз не прогружает дальние объекты. Как только пользователь начинает смотреть на остальной мир, все начинает загружаться. Аналогия с корпускулярно-волновой теорией напрашивается сама собой.
Математичность мира — невероятный результат эволюции или продуманный закон
Так получилось, что наш мир хорошо описывается через инструментарий математика. Явления природы, движение автомобиля, падение груши со стола — все это завязано на формулах.
Кроме этого, всегда и везде работают одни и те же физические законы. Физика может описать падение ложки со стола как здесь и сейчас, так и через неделю совершенно в другом месте.
Возьмем, например, золотое сечение. Оно настолько часто встречается в природе, что в случайность такой точности поверить довольно сложно. Оно есть в подсолнухе, яйце, ракушке, ящерице и даже молекуле ДНК. Есть он в живописи и в музыке, и в поэзии. Особенно часто такая математичность встречается в архитектуре древних построек.
Наверное, многие из нас хотели бы, чтобы 2020 год с пожарами в Австралии и пандемией коронавируса оказался плохим сном. Мы рады были бы проснуться в мире, где доллар стоит 60 и не нужно носить маски. Ученые выдвигали много идей о природе нашей реальности, и самым сложным вариантом этих концепций является гипотеза симуляции, которая заключается в том, что все мы скорее существуем в виртуально созданном мире, чем в физической реальности.
Утверждение, что наш мир — это иллюзия, не ново: оно возникало в течение тысяч лет в различных культурах, от Китая до Древней Греции, и отстаивалось такими мыслителями, как Декарт с его дуализмом сознания и тела. Но интересующая нас более поздняя версия, основанная на вычислениях — или, по крайней мере, на искусственной реконструкции — стала активно развиваться примерно с 2003 года, с публикацией статьи под названием «живете ли вы в компьютерной симуляции?», написанной философом Ником Бостромом.
По сути, Бостром выдвигает идею о том, что различные чрезвычайно продвинутые цивилизации вполне могут развить технологическую возможность запускать «моделирование предков» (чтобы узнать о своем собственном прошлом), создавая целые звездные системы в различные эпохи своего развития. Так что есть ненулевой шанс, что мы живем в одном из таких виртуальных миров.
Конечно, воспринимать эту идею полностью серьезно можно разве что только после нескольких бокалов (или бутылок) вина. Вам эта гипотеза может нравиться или показаться смешной, но давайте попробуем подойти к ней с научной точки зрения и применить критерии, которые мы используем для оценки любой из выдвинутых теорий, и первый шаг в этом процессе — это задать себе вопрос, можем ли мы вообще ее оценить каким-либо разумным способом.
Любопытно, что гипотеза моделирования нашего мира может быть проверена при определенных допущениях. Например, мы можем предположить, что моделирование имеет свои ограничения. Самое очевидное из них, экстраполируемое из текущего состояния цифровых вычислений, заключается просто в том, что моделирование должно будет делать упрощения, чтобы сэкономить на хранении информации и вычислительных нагрузках на систему. Другими словами: должно быть ограничение на точность, так как точно моделировать бесконечность невозможно.
Красивый пример бесконечности — фрактал.
Одним из вариантов проявления этих ограничений является дискретизация мира, проявляющаяся, возможно, в лимитах пространственного и временного разрешения. Физики действительно считают, что может существовать некоторый абсолютный предел расстояния и минимальный временной интервал — так называемые планковская длина и планковское время, которые зависят лишь от фундаментальных констант, таких как скорость света или гравитационная постоянная, а не от ограниченности наших измерительных приборов.
Тем не менее, недавние исследования показывают, что истинный предел минимального интервала времени может быть на порядки больше, чем планковское время — порядка 10 -33 секунды. В любом случае, наши лучшие приборы пока что могут измерить лишь 10 -19 секунды, так что, возможно, лишь будущие физические эксперименты смогут выявить неожиданную фрагментарность времени и пространства.
Но самой точной проверкой гипотезы является вызов сбоя системы, которая обсчитывает моделирование нашего мира. Естественно, это звучит немного неразумно, но если мы все-таки виртуальные сущности, имеет ли это значение? Если брать аналогию с существующими компьютерными сетями, быстрая перезагрузка с восстановлением бэкапа, по-видимому, вернет нас «в онлайн» как будто бы ничего не произошло, но, возможно, до «ресета» у нас будет несколько долей секунды, в которые мы сможем «увидеть матрицу».
Так что вопрос лишь в том, как сломать симуляцию реальности изнутри. Наиболее очевидной стратегией является попытка вызвать эквивалент переполнения стека в наших компьютерных системах, требуя больше места в активной памяти программы, чем ей доступно, создавая бесконечный или, по крайней мере, чрезмерно рекурсивный процесс.
И элегантный способ сделать это — построить наши собственные симулированные реальности, сконструированные так, чтобы внутри этих виртуальных миров существовали сущности, создающие свои версии симулированных реальностей, которые, в свою очередь, делает то же самое, и так далее вплоть до «кроличьей норы». И если все это сработает, Вселенная, какой мы ее знаем, может рухнуть, показав свою истинную сущность «вне матрицы».
Конечно, здесь хватает проблем. Разумеется, создание такой масштабной виртуальной реальности на данный момент нереально, для этого и близко не хватит всех суперкомпьютеров мира. К тому же, вы можете возразить, что любой вид, способный имитировать реальность (вероятно, похожую на его собственную), наверняка предвидел бы эту возможность и создал бы некоторые ограничения, чтобы предотвратить ее.
Например, продвигаясь этим путем, мы могли бы обнаружить, что по странным и необъяснимым причинам невозможно на деле создать собственные моделируемые вселенные, независимо от того, насколько мощны наши вычислительные системы — будь то кластеры из квантовых компьютеров или что-то еще. Это само по себе уже может быть признаком того, что мы существуем внутри симуляции. Конечно, «первоначальные» программисты тоже могли предвидеть этот сценарий и найти какой-либо способ обмануть нас — например, просто подсовывая нам информацию из других своих моделирований вместо той, которую мы должны были получить из своих виртуальных реальностей.
Но подобные вмешательства рискуют подорвать всю суть симуляции, ведь данные из других реальностей могут привести в лучшем случае к противоречиям в нашей, а в худшем позволят нам узнать больше о создателях симуляции или помогут создать уязвимость, чтобы проникнуть в их мир. Поэтому, возможно, вызывание сбоя системы — это единственный способ получить достоверные результаты, которые могут привести нас к шокирующему пониманию того, что создатели нашей симуляции сделали ее, чтобы выяснить, не находятся ли они сами в фальшивой реальности.
Мир удивительных научных открытий нельзя представить без смелых, новаторских и зачастую противоречивых идей. Особенно это касается космологии, которая изучает Вселенную как единое целое, в том числе ее рождение, дальнейшую судьбу и возможную гибель. Стоит ли удивляться, что за время своего существования космология претерпела множество трансформаций. Сегодня астрономы понимают, что Вселенная стремительно расширяется бесконечно ускоряясь и постепенно становясь все холоднее. Если этот процесс продолжится, в конечном итоге вся Вселенная погрузится во тьму и холод. Но наука не была бы так увлекательна, если бы не новые открытия, позволяющие взглянуть на привычный ход вещей иначе. Недавно команда физиков-теоретиков в сотрудничестве со специалистами из Microsoft опубликовала исследование, в котором рассматривает нашу Вселенную как самообучающуюся систему эволюционных законов, которые, по сути, являются алгоритмами работающими в форме операций обучения. Иными словами, исследователи предположили, что мы живем внутри компьютерной системы, которая постоянно учится. Полученные результаты, как полагают авторы, можно будет использовать для создания совершенно новой области космологических исследований.
Результаты нового исследования показывают, что Вселенная обучается законам физики по мере своего развития.
Наша Вселенная – симуляция?
Как полагает Бостром, человечество в конечном итоге придет к такому развитию технологий, что в нашем расположении окажутся огромные вычислительные мощности, с помощью которых можно будет симулировать работу многих разумных существ. Однако каким именно путем будет проведена симуляция Бостром не поясняет, так как реализовать ее можно как с помощью компьютеров, так и с помощью стимуляции центров мозга, ответственных за поведение во время сна и формирование реальности во сне.
Еще больше увлекательных статей о последних открытиях в области космологии и астрофизики читайте на нашем канале в Яндекс.Дзен. Там регулярно выходят статьи, которых нет на сайте!
Вселенная, которая учится
Но как это работает? Физики предлагают посмотреть на Вселенную как на систему обучения, используя системы машинного обучения. Точно так же, как мы можем научить машины выполнять разворачивающиеся во времени функции, то есть учиться, законы Вселенной, по сути, являются алгоритмами, которые работают в форме операций обучения.
С самого момента своего рождения наша Вселенная расширяется с ускорением, становясь при этом все холоднее и холоднее.
Одно из следствий заключается в том, что если эволюция законов реальна, то она, вероятно, будет однонаправленной, поскольку в противном случае законы обычно возвращаются к предыдущим состояниям, возможно. Это происходит потому, что новое состояние не является случайным, а скорее должно соответствовать определенным ограничениям, в то время как непосредственно прошлое состояние уже удовлетворяло ограничениям.
Вселенная родилась в результате Большого взрыва и с тех пор расширяется все быстрее и быстрее.
Иллюстрируя эти моменты, исследователи ссылаются на образ эксперта-криминалиста, пытающегося воссоздать, как данная программа пришла к полученным результатам. Это означает, что результаты программы обратимы, так как существует история их выполнения. Но если бы тот же эксперт попытался определить результаты программы, изучив центральный процессор (объект, наиболее ответственный за ее выполнение), это было бы гораздо сложнее сделать, так как никакой преднамеренной внутренней записи операций, выполняемых процессором, нет.
Выходит, если Вселенная действует с помощью набора законов, которые, будучи изначально простыми, являются самообучающимися и, следовательно, способны эволюционировать с течением времени, для нас это может означать, что создание единой теории всего невозможно. Но если законы могут развиваться, то могут и больше: авторы исследования считают, что только Вселенная, которая изучает свои законы, может породить новые явления, такие как жизнь и физику.
Образованное человечество еще никогда не было так уверено в иллюзорности всего происходящего.
В июне 2016 года американский предприниматель, создатель SpaceX и Tesla Илон Маск, оценил вероятность того, что известная нам "реальность" является основной - как "одну многомиллиардную". "Для нас будет даже лучше, если окажется, что то, что мы принимаем за реальность, - уже является симулятором, созданным другой расой или людьми будущего", - отметил Маск.
В сентябре Банк Америки предупредил своих клиентов, что с вероятностью 20-50% они живут в Матрице. Эту гипотезу аналитики банка рассмотрели наряду с другими приметами будущего, в частности, наступлением эпохи виртуальной и дополненной реальности (то есть, если верить изначальной гипотезе, виртуальной реальности внутри виртуальной реальности).
В свежем материале New Yorker про венчурного капиталиста Сэма Алтмана говорится, что в Кремниевой долине многие одержимы идеей, что мы живем внутри компьютерной симуляции. Два техно-миллиардера якобы пошли по стопам героев фильма "Матрица" и тайно профинансировали исследования по вызволению человечества из этой симуляции. Их имена издание не раскрывает.
Стоит ли воспринимать эту гипотезу буквально?
Короткий ответ - да. Гипотеза исходит из того, что ощущаемая нами "реальность" обусловлена лишь небольшим объемом информации, которую мы получаем и которую способен обработать наш мозг. Мы ощущаем предметы твердыми из-за электромагнитного взаимодействия, а видимый нами свет - лишь небольшой раздел спектра электромагнитных волн.
Автор фото, Getty Images
Илон Маск считает, что человечество создаст виртуальный мир в будущем, либо мы уже являемся персонажами чьей-то симуляции
Чем больше мы расширяем границы собственного восприятия, тем больше убеждаемся, что Вселенная состоит по большей части из пустоты.
Атомы состоят из пустого пространства на 99,999999999999%. Если ядро атома водорода увеличить до размеров футбольного мяча, то его единственный электрон расположится на расстоянии 23 километров. Состоящая же из атомов материя составляет всего 5% известной нам Вселенной. А 68% составляет темная энергия, о которой науке практически ничего не известно.
Иными словами, наше восприятие реальности - это "тетрис" по сравнению с тем, что в действительности представляет собой Вселенная.
Что по этому поводу говорит официальная наука?
Мы быстро, просто и понятно объясняем, что случилось, почему это важно и что будет дальше.
Конец истории Подкаст
Словно герои романа, пытающиеся прямо на его страницах постичь замысел автора, современные ученые - астрофизики и квантовые физики - проверяют гипотезу, которую еще в XVII веке выдвинул философ Рене Декарт. Он предположил, что "какой-то злокозненный гений, весьма могущественный и склонный к обману", мог заставить нас думать, что существует внешний для нас физический мир, в то время как на самом деле небо, воздух, земля, свет, очертания и звуки - это "ловушки, расставленные гением".
В 1991 году писатель Майкл Талбот в книге "Голографическая Вселенная" одним из первых предположил, что физический мир подобен гигантской голограмме. Некоторые ученые, впрочем, считают "квантовый мистицизм" Талбота псевдонаукой, а связанные с ним эзотерические практики - шарлатанством.
Куда большее признание в профессиональной среде получила книга 2006 года "Программируя Вселенную" профессора Массачусетского технологического института Сета Ллойда. Он считает, что Вселенная - это квантовый компьютер, который вычисляет сам себя. Также в книге говорится, что для создания компьютерной модели Вселенной человечеству недостает теории квантовой гравитации - одного из звеньев гипотетической "теории всего".
Читайте также: