Предложен способ определить, живем ли мы все в компьютерной симуляции

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

Расширяющая сила Вселенной, темная энергия, например, намного слабее, чем предполагает теория, позволяя материи слипаться, а не разрываться на части.

Распространенный ответ заключается в том, что мы живем в бесконечной мультивселенной, поэтому не стоит удивляться тому, что по крайней мере одна Вселенная оказалась нашей. Но другая причина заключается в том, что наша Вселенная — это компьютерная симуляция, в которой кто-то точно настраивает условия.

Последний вариант поддерживается отраслью науки под названием информационная физика, которая предполагает, что пространство-время и материя не являются фундаментальными явлениями. Наоборот, физическая реальность в основном состоит из битов информации, из которых возникает наше восприятие 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 Уилер предположил, что Вселенная в основе своей математическая и ее можно рассматривать как возникающую из информации.

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

Это потому, что передовая цивилизация должна достичь точки, когда их технологии станут настолько сложны, что симуляции будут неотличимы от реальности, а участники не будут знать, что они находятся в симуляции.

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

Эмпирическое доказательство

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

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

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.

Точно так же элементарные частицы, из которых состоит вся видимая материя во Вселенной, являются мельчайшими единицами материи. Проще говоря, наш мир состоит из битов.

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

Другим интересным фактом в физике, поддерживающим гипотезу моделирования, является предел максимальной скорости в нашей Вселенной, то есть скорость света. В виртуальной реальности этот предел будет соответствовать пределу скорости процессора или пределу вычислительной мощности.

Мы знаем, что перегруженный процессор замедляет работу компьютера при моделировании. Точно так же общая теория относительности Альберта Эйнштейна показывает, что время замедляется вблизи черной дыры.

Возможно, наиболее убедительные доказательства гипотезы симуляции исходят из квантовой механики. Это говорит о том, что природа не «реальна»: частицы в определенных состояниях, например, в определенных местах, кажутся несуществующими, если только вы их не наблюдаете или не измеряете. Вместо этого они одновременно находятся в смеси разных состояний. Точно так же виртуальная реальность нуждается в наблюдателе или программисте, чтобы что-то происходило.

Квантовая «запутанность» также позволяет двум частицам быть связанными, так что, если вы манипулируете одной, вы автоматически и немедленно манипулируете и другой, независимо от того, насколько далеко они друг от друга — с эффектом превышающим скорость света, что должно быть невозможно.

Однако это 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 не так, если бы они были созданы в симуляции.

Возможные эксперименты

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

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

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

Я постулировал, что информация на самом деле является пятой формой материи во Вселенной. Я даже рассчитал ожидаемую информативность на элементарную частицу. Эти исследования привели к публикации в 2022 году экспериментального протокола для проверки этих предсказаний.

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 энергии, испуская «фотоны» или световые частицы.

Я предсказал точный диапазон ожидаемых частот результирующих фотонов на основе информационной физики. Этот эксперимент вполне достижим с нашими существующими инструментами, и для этого мы запустили краудфандинговый сайт.

Есть и другие подходы. Физик Джон Бэрроу утверждал, что симуляция приведет к незначительным вычислительным ошибкам, которые программисту необходимо будет исправить, чтобы она продолжала работать.

Он предположил, что мы можем столкнуться с такой проблемой, когда внезапно появляются противоречивые экспериментальные результаты, такие как изменение констант природы. Таким образом, мониторинг значений этих констант является еще одним вариантом.

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

Мелвин Вопсон, старший преподаватель физики Портсмутского университета.

Эта статья переиздана из The Conversation под лицензией Creative Commons.