«Живем ли мы в компьютерной программе»: физик предлагает способ это выяснить

Физики долго пытались объяснить, почему Вселенная возникла в условиях, подходящих для развития жизни. Почему физические законы и константы принимают очень специфические значения, которые позволяют развиваться звездам, планетам и, в конечном счете, жизни?

Фото из открытых источников

Например, расширяющаяся сила Вселенной, темная энергия, намного слабее, чем предполагает теория, позволяя материи собираться вместе, а не разрываться на части.

Общий ответ заключается в том, что мы живем в бесконечной мультивселенной Вселенных, поэтому мы не должны удивляться, что по крайней мере одна Вселенная оказалась нашей. Но другой заключается в том, что наша Вселенная - это компьютерная симуляция, в которой кто-то (возможно, продвинутый инопланетный вид) точно настраивает условия.

Последний вариант поддерживается разделом науки, называемым информационной физикой, который предполагает, что пространство-время и материя не являются фундаментальными явлениями. Вместо этого физическая реальность в основном состоит из битов информации, из которых возникает наш опыт пространства-времени.

Для сравнения, температура «возникает» из коллективного движения атомов. Ни один атом принципиально не имеет температуры.

Это приводит к невероятной возможности того, что вся наша Вселенная на самом деле может быть компьютерной симуляцией.

Идея не такая уж новая. В 1989 году легендарный физик Джон Арчибальд Уилер предположил, что Вселенная в основе своей математична и ее можно рассматривать как возникающую из информации. Он придумал знаменитый афоризм «это от бита».

В 2003 году философ Ник Бостром из Оксфордского университета в Великобритании сформулировал свою гипотезу моделирования. Это доказывает, что на самом деле весьма вероятно, что мы живем в симуляции.

Это потому, что развитая цивилизация должна достичь точки, когда их технология станет настолько сложной, что симуляции будут неотличимы от реальности, и участники не будут знать, что они находятся в симуляции.

Физик Сет Ллойд из Массачусетского технологического института в США вывел гипотезу моделирования на новый уровень, предположив, что вся Вселенная может быть гигантским квантовым компьютером.

Эмпирические данные

Есть некоторые свидетельства того, что наша физическая реальность может быть смоделированной виртуальной реальностью, а не объективным миром, который существует независимо от наблюдателя.

Любой мир виртуальной реальности будет основан на обработке информации. Это означает, что все в конечном итоге оцифровывается или пикселизируется до минимального размера, который нельзя разделить дальше: бит.

Похоже, что это имитирует нашу реальность в соответствии с теорией квантовой механики, которая управляет миром атомов и частиц. В нем говорится, что существует наименьшая дискретная единица энергии, длины и времени.

Аналогичным образом, элементарные частицы, из которых состоит вся видимая материя во Вселенной, являются мельчайшими единицами материи. Проще говоря, наш мир неровный.

Законы физики, которые управляют всем во Вселенной, также напоминают строки компьютерного кода, которым будет следовать симуляция при выполнении программы. Более того, математические уравнения, числа и геометрические узоры присутствуют повсюду – мир кажется полностью математическим.

Еще одним любопытством в физике, поддерживающим гипотезу моделирования, является ограничение максимальной скорости в нашей Вселенной, то есть скорость света. В виртуальной реальности этот предел будет соответствовать ограничению скорости процессора или пределу вычислительной мощности.

Мы знаем, что перегруженный процессор замедляет компьютерную обработку при моделировании. Аналогичным образом, общая теория относительности Альберта Эйнштейна показывает, что время замедляется вблизи черной дыры.

Возможно, наиболее убедительные доказательства гипотезы моделирования получены из квантовой механики. Это предполагает, что природа не «реальна»: частицы в определенных состояниях, таких как определенные местоположения, кажутся не существующими, если вы на самом деле не наблюдаете или не измеряете их. Вместо этого они одновременно находятся в разных состояниях. Точно так же виртуальной реальности нужен наблюдатель или программист, чтобы что-то происходило.

Квантовая «запутанность» также позволяет двум частицам быть причудливо связанными, так что, если вы манипулируете одной, вы автоматически и немедленно также манипулируете другой, независимо от того, насколько они далеко друг от друга – при этом эффект, по-видимому, превышает скорость света, что должно быть невозможно.

Это, однако, также можно объяснить тем фактом, что в коде виртуальной реальности все «местоположения» (точки) должны быть примерно одинаково удалены от центрального процессора. Таким образом, хотя мы можем думать, что две частицы находятся на расстоянии миллионов световых лет друг от друга, это было бы не так, если бы они были созданы в симуляции.

Возможные эксперименты

Если предположить, что Вселенная действительно является симуляцией, то какие эксперименты мы могли бы провести внутри симуляции, чтобы доказать это?

Разумно предположить, что моделируемая Вселенная будет содержать множество информационных битов повсюду вокруг нас. Эти информационные биты представляют сам код. Следовательно, обнаружение этих информационных битов подтвердит гипотезу моделирования.

Недавно предложенный принцип эквивалентности массы, энергии и информации (M / E / I), предполагающий, что масса может быть выражена как энергия или информация, или наоборот, гласит, что информационные биты должны иметь небольшую массу. Это дает нам что-то для поиска.

Физик Мелвин М. Вопсон из Портсмутского университета полагает, что информация на самом деле является пятой формой материи во Вселенной. Он даже вычислил ожидаемое информационное содержание на элементарную частицу. Эти исследования привели к публикации в 2022 году экспериментального протокола для проверки этих прогнозов.

Эксперимент включает в себя стирание информации, содержащейся внутри элементарных частиц, позволяя им и их античастицам (все частицы имеют «анти» версии самих себя, которые идентичны, но имеют противоположный заряд) аннигилировать во вспышке излучающих энергию «фотонов», или частиц света.

Физик предсказал точный диапазон ожидаемых частот результирующих фотонов на основе информационной физики. Эксперимент вполне достижим с помощью наших существующих инструментов, и мы запустили сайт краудфандинга для его достижения.

Есть и другие подходы. Покойный физик Джон Барроу утверждал, что моделирование приведет к возникновению незначительных вычислительных ошибок, которые программисту нужно будет исправить, чтобы оно продолжалось.

Он предположил, что мы можем столкнуться с такой фиксацией, когда внезапно появляются противоречивые экспериментальные результаты, такие как изменение констант природы. Таким образом, мониторинг значений этих констант - еще один вариант.

Природа нашей реальности - одна из величайших тайн. Чем серьезнее мы относимся к гипотезе симуляции, тем больше шансов, что однажды мы сможем ее доказать или опровергнуть.

Эта статья переиздана из The Conversation под лицензией Creative Commons.