Nauka nie ma odpowiedzi na wszystkie pytania. Jest wiele rzeczy, których nauka może nigdy nie udowodnić lub obalić. Na przykład istnienie Boga. Jest jednak temat, który jest znacznie bardziej interesujący do omówienia w aktualnych realiach naukowych i prawie naukowych. Zaproponował ją współczesny szwedzki filozof Nick Bostrom, a także kilku innych wybitnych naukowców. Brzmi tak: czy żyjemy w symulacji komputerowej?
Trzeba przyznać, że nawet chęć spekulacji na ten temat może wręcz rozwścieczyć co najmniej jedną osobę - Sabrinę Hossenfelder. I nie, ta osoba nie jest osobą religijną. Jest fizykiem teoretycznym i popularyzatorem nauki z Frankfurckiego Instytutu Badań Zaawansowanych (Niemcy). W tym tygodniu zdecydowała się podzielić swoją opinią na ten temat na łamach swojego osobistego bloga Backreactions. Warto jednak zaznaczyć, że to nie samo stwierdzenie o „naszym życiu w symulacji komputerowej” ją denerwuje. Jest sfrustrowana faktem, że niektórzy wybitni naukowcy i filozofowie twierdzą, że jeśli są one faktami, z pewnością powinny znaleźć odzwierciedlenie w naszych prawach fizycznych. Ale nie są wyświetlane.
„Nie twierdzę, że to niemożliwe” - wyjaśnia Hossenfelder. „Ale chcę nie tylko usłyszeć słowa, ale także zobaczyć, co może je wesprzeć”.
Potwierdzenie tej opinii będzie wymagało ogromnej pracy i niezliczonej ilości czasu na obliczenia matematyczne. Ogólnie rzecz biorąc, będziesz musiał poświęcić tyle wysiłku, że wystarczy rozwiązać większość najtrudniejszych problemów i luk w fizyce teoretycznej.
Chcesz więc udowodnić, że wszechświat jest w rzeczywistości symulacją stworzoną przez jakiegoś „programistę”. Nie, nie podchodzisz do tej kwestii z religijnego punktu widzenia i nie mówisz, że Bóg stworzył wszechświat. Po prostu wierzysz, że jakaś „wszechmocna siła wyższa” zaprojektowała wszechświat zgodnie ze swoją wizją i mówiąc to, w ogóle nie masz na myśli Boga.
Po pierwsze, aby uczynić go bardziej zrozumiałym dla ludzi, którzy dopiero co do nas dołączyli i wcale nie rozumieją, o co w ogóle chodzi, termin „symulacja komputerowa Wszechświata” oznacza, że żyjemy we Wszechświecie, gdzie cała dostępna przestrzeń i czas są oparte na dyskretnych bity danych. Oznacza to, że gdzieś musi być jakiś ultramega-superkomputer z „jedynkami” i „zerami”, tworzący wszystko, co nas otacza. Ale w tym przypadku absolutnie wszystko, co istnieje we Wszechświecie, nawet w najmniejszej skali, musi mieć swoje własne określone właściwości, określone stany lub wartości - „tak” lub „nie”, „1” lub „0”. Jednak według Hossenfelder nauka już wie, że tak nie może być.
Weźmy mechanikę kwantową. Są w nim rzeczy, które naprawdę można odróżnić za pomocą pewnych znaczeń, ale podstawa, sama podstawa mechaniki kwantowej nie jest zawarta we właściwościach obiektów. Podstawą mechaniki kwantowej są prawdopodobieństwa. Cząstki elementarne, takie jak elektrony, mają właściwość zwaną spinem (moment pędu). Mechanika kwantowa mówi, że jeśli nie obserwujemy cząstek, to nie możemy dokładnie powiedzieć, jaką wartość ma w tym momencie ich spin. Możemy tylko zgadywać. Taka jest zasada przypowieści o kocie Schrödingera. Jeśli proces, taki jak na przykład rozpad radioaktywny, może być określony przez mechanikę kwantową i być odpowiedzialny za to, czy kot zamknięty w pudełku żyje, czy nie, to w tym przypadku, zgodnie z naszym obecnym rozumieniem fizyki klasycznej,kot musi faktycznie znajdować się w dwóch stanach jednocześnie - żywym i martwym - dopóki nie otworzymy pudełka, aby spojrzeć. Mechanika kwantowa i klasyczne bity komputerowe są oparte na różnych, niepowiązanych ze sobą rzeczach.
Jeśli zagłębimy się głębiej, okaże się, że pewien „programista” musiałby zakodować wiele klasycznych bitów, których wartości są ustalone, na bity kwantowe rządzone zasadą nieoznaczoności. Z kolei bity kwantowe nie mają określonego znaczenia - nie są reprezentowane przez zera i jedynki - ale zamiast tego mówią nam o prawdopodobieństwie przyjęcia którejkolwiek z tych wartości (w tym tak zwanego stanu superpozycji). Fizyk Xiao-Gang Wen z Perimeter Institute for Theoretical Physics próbował modelować to wszystko i przedstawiać wszechświat jako coś składającego się z „kubitów”. Hossenfelder mówi, że modele Wena nie wydawały się w większości sprzeczne z naszymi standardowymi modelami fizyki i matematyki opisującymi właściwości naszych cząstek, ale nadal nie potrafiły poprawnie przewidzieć teorii względności.
Film promocyjny:
„Ale nie twierdził, że żyjemy w symulacji komputerowej. Po prostu próbował wyjaśnić prawdopodobieństwo, że wszechświat może składać się z kubitów”- skomentował Hossenfelder.
Każdy dowód na to, że żyjemy w symulacji, będzie wymagał od nas zrewidowania wszystkich naszych praw fizyki cząstek elementarnych (ogólnej i szczególnej teorii względności) i zastosowania innej interpretacji mechaniki kwantowej, na podstawie której wyprowadzane są jej obecne prawa, tak aby mogła doskonale opisać nasz wszechświat. … Co najciekawsze, są ludzie, którzy poświęcają temu całe życie, ale jednocześnie nie zbliżają się ani o cal do upragnionego celu.
Scott Aaronson, ekspert w dziedzinie teorii komputerów i systemów, mówi o prawdopodobieństwie istnienia teorii, które mogą łączyć grawitację z mechaniką kwantową. A jeśli nasz Wszechświat naprawdę składa się z bitów kwantowych, to prędzej czy później ktoś będzie mógł wydedukować i poprawnie uzasadnić te teorie. Dlatego jeśli wśród osób są tacy, którzy chcieliby rozwiązać jedną z najtrudniejszych zagadek z fizyki teoretycznej, zapraszamy. Sam Aaronson odnosi się raczej do „obozu niezainteresowanych” przy podejmowaniu decyzji, czy nasz Wszechświat jest wirtualny, czy nie, niemniej jednak ma również własne zdanie na ten temat:
„Dlaczego nie przyjąć i nie uprościć tej hipotezy poprzez wykluczenie„ obcych”lub tego, kto jest odpowiedzialny za równanie, skoro obecność tego czynnika nie daje praktycznej korzyści w rozwiązaniu hipotezy?” - pyta Aaronson.
Zdecydowanie czy to „obcy”, czy jakiś „główny programista” - wszyscy z nich byliby w tym przypadku najwyższymi „formami życia”, których najprawdopodobniej nigdy byśmy nie zrozumieli. A jeśli nasze teorie działają bez założenia, że wszyscy możemy żyć w symulacji, to po co próbować znaleźć wyjaśnienie tego, czego w zasadzie nie potrzebujemy?
A jednak, jako informatyk, Aaronson nie mógł zadać innego równie interesującego pytania: czy zgodnie z naszymi zasadami obliczeń komputerowych można stworzyć symulację w skali Wszechświata? W przypadku modelowania naszego Wszechświata, według Aaronsona, zgodnie z najostrzejszymi i najbardziej optymistycznymi założeniami, potrzebne byłoby 10 ^ 122 kubitów. (Ta liczba odpowiadałaby jedynce ze 122 zerami, podczas gdy niektóre szacunki podają przybliżoną liczbę atomów w naszym wszechświecie na 10 ^ 80). Nie mniej interesujące byłoby pytanie, czy ten hipotetycznie utworzony wirtualny Wszechświat jest w stanie ominąć problem zatrzymania i z góry obliczyć jego koniec, czyli zrobić to, czego nie są w stanie zwykłe programy komputerowe.
W końcu ci, którzy wierzą w „model symulacyjny wszechświata”, mogą po prostu zmienić parametry symulacji, aby ostatecznie potwierdzić swoje założenia. Ale to już nie będzie nauka. Będzie to religia z kosmitami lub jakimś „głównym programistą” zamiast Boga. Jednak ani Hossenfelder, ani Aaronson nie twierdzą, że każdy z nas może lub nie może żyć w symulacji. Mówią tylko, że jeśli możesz to udowodnić, będziesz potrzebować znacznie więcej wysiłku niż tylko uścisk dłoni i filozoficzne rozmowy. Potrzebujesz niezbitego dowodu, że architektura Wszechświata działa jak jeden gigantyczny komputer i nie jest sprzeczna z najbardziej złożonymi prawami naszej fizyki.
„Nikogo nie przekonuję i nie zmuszam nikogo do rezygnacji z udowadniania tego. Wręcz przeciwnie. Zachęcam do udowodnienia tego”- podsumowuje Hossenfelder.
„Najbardziej denerwuje mnie w tym wszystkim próba porzucenia wszystkich fundamentalnych teorii i praw, które już mamy”.
NIKOLAY KHIZHNYAK