Δεν είναι συχνά ότι ένας κωμικός δίνει μια αστροφυσική νότα όταν συζητά τους νόμους της φυσικής. Αλλά το κόμικ Chuck Nice κατάφερε να το κάνει ακριβώς σε ένα πρόσφατο επεισόδιο του podcast StarTalk. Ο οικοδεσπότης της εκπομπής Neil deGrasse Tyson μόλις εξήγησε το επιχείρημα προσομοίωσης - την ιδέα ότι θα μπορούσαμε να είμαστε εικονικά όντα που ζουν σε μια προσομοίωση υπολογιστών. Εάν ναι, η προσομοίωση πιθανότατα θα δημιουργούσε αντιλήψεις σχετικά με την πραγματικότητα κατ 'απαίτηση αντί να προσομοιώνει όλη την πραγματικότητα όλη την ώρα - σαν ένα βιντεοπαιχνίδι που έχει βελτιστοποιηθεί για να κάνει μόνο τα μέρη μιας σκηνής ορατά σε έναν παίκτη. «Ίσως γι 'αυτό δεν μπορούμε να ταξιδέψουμε γρηγορότερα από την ταχύτητα του φωτός, γιατί αν μπορούσαμε, θα μπορούσαμε να φτάσουμε σε έναν άλλο γαλαξία», δήλωσε η Νίκαια, συνδιοργανωτής της εκπομπής, ωθώντας τον Tyson να διακόψει απαλά. «Πριν μπορέσουν να το προγραμματίσουν», είπε ο αστροφυσικός, απολαμβάνοντας τη σκέψη. «Έτσι ο προγραμματιστής έβαλε αυτό το όριο.»
Τέτοιες συνομιλίες μπορεί να φαίνονται χαλαρές. Αλλά από τότε που ο Nick Bostrom του Πανεπιστημίου της Οξφόρδης έγραψε ένα σπερματικό έγγραφο σχετικά με το επιχείρημα προσομοίωσης το 2003, οι φιλόσοφοι, οι φυσικοί, οι τεχνολόγοι και, ναι, οι κωμικοί αγωνίζονται με την ιδέα της πραγματικότητας μας να μοιάζει. Μερικοί προσπάθησαν να εντοπίσουν τρόπους με τους οποίους μπορούμε να διακρίνουμε εάν είμαστε προσομοιωμένα όντα. Άλλοι προσπάθησαν να υπολογίσουν την πιθανότητα να είμαστε εικονικές οντότητες. Τώρα μια νέα ανάλυση δείχνει ότι οι πιθανότητες που ζούμε στη βασική πραγματικότητα - δηλαδή μια ύπαρξη που δεν προσομοιώνεται - είναι σχεδόν ομοιόμορφες. Ωστόσο, η μελέτη δείχνει επίσης ότι, εάν οι άνθρωποι ανέπτυξαν ποτέ την ικανότητα προσομοίωσης συνειδητών όντων, οι πιθανότητες θα κλόνισαν υπερβολικά υπέρ μας, επίσης, ως εικονικοί κάτοικοι μέσα στον υπολογιστή κάποιου άλλου. (Μια προειδοποίηση για αυτό το συμπέρασμα είναι ότι υπάρχει μικρή συμφωνία για το τι σημαίνει ο όρος «συνείδηση», πόσο μάλλον πώς μπορεί κάποιος να μιμηθεί.)
Το 2003 ο Μποστρόμ φαντάστηκε έναν τεχνολογικά ικανό πολιτισμό που διαθέτει τεράστια υπολογιστική δύναμη και χρειάζεται ένα κλάσμα αυτής της δύναμης για να προσομοιώσει νέες πραγματικότητες με συνειδητά όντα σε αυτά. Λαμβάνοντας υπόψη αυτό το σενάριο, το επιχείρημά του προσομοίωσης έδειξε ότι τουλάχιστον μία πρόταση στο ακόλουθο τρίλιμμα πρέπει να είναι αληθινή: Πρώτον, οι άνθρωποι σχεδόν πάντα εξαφανίζονται προτού φτάσουν στο στάδιο της προσομοίωσης. Δεύτερον, ακόμη και αν οι άνθρωποι φτάσουν σε αυτό το στάδιο, είναι απίθανο να ενδιαφέρονται να προσομοιώσουν το προγονικό τους παρελθόν. Και τρίτον, η πιθανότητα ότι ζούμε σε μια προσομοίωση είναι σχεδόν μια.
Πριν από το Bostrom, η ταινία The Matrix είχε ήδη κάνει το ρόλο της για να διαδώσει την έννοια της προσομοιωμένης πραγματικότητας. Και η ιδέα έχει βαθιές ρίζες στις δυτικές και ανατολικές φιλοσοφικές παραδόσεις, από την αλληγορία του σπηλαίου του Πλάτωνα έως το όνειρο της πεταλούδας του Ζουάνγκ Ζου. Πιο πρόσφατα, ο Elon Musk έδωσε περαιτέρω ώθηση στην ιδέα ότι η πραγματικότητά μας είναι μια προσομοίωση: «Οι πιθανότητες ότι είμαστε στη βασική πραγματικότητα είναι μία στα δισεκατομμύρια», είπε σε συνέδριο του 2016.
«Ο Musk έχει δίκιο αν υποθέσουμε ότι [οι προτάσεις] ένα και δύο από το τρίλιμμα είναι ψευδές», λέει ο αστρονόμος David Kipping του Πανεπιστημίου της Κολούμπια. "Πώς μπορείτε να το υποθέσετε;"
Για να πάρει μια καλύτερη αντιμετώπιση στο επιχείρημα προσομοίωσης του Bostrom, ο Kipping αποφάσισε να καταφύγει στη λογική του Bayesian. Αυτός ο τύπος ανάλυσης χρησιμοποιεί το θεώρημα του Bayes, που πήρε το όνομά του από τον Thomas Bayes, έναν αγγλικό στατιστή και υπουργό του 18ου αιώνα. Η ανάλυση Bayesian επιτρέπει σε κάποιον να υπολογίσει τις πιθανότητες να συμβεί κάτι (που ονομάζεται «οπίσθια» πιθανότητα) κάνοντας πρώτα υποθέσεις για το πράγμα που αναλύεται (εκχωρώντας του μια «προηγούμενη» πιθανότητα).
Το ξεκίνημα ξεκίνησε μετατρέποντας το τρίλημμα σε δίλημμα. Έπεσε τις προτάσεις ενός και δύο σε μία δήλωση, γιατί και στις δύο περιπτώσεις, το τελικό αποτέλεσμα είναι ότι δεν υπάρχουν προσομοιώσεις. Έτσι, το δίλημμα βάζει μια φυσική υπόθεση (δεν υπάρχουν προσομοιώσεις) ενάντια στην υπόθεση προσομοίωσης (υπάρχει μια βασική πραγματικότητα - και υπάρχουν επίσης προσομοιώσεις). "Απλώς εκχωρείτε μια προηγούμενη πιθανότητα σε καθένα από αυτά τα μοντέλα", λέει ο Kipping. "Υποθέτουμε απλώς την αρχή της αδιαφορίας, η οποία είναι η προεπιλεγμένη υπόθεση όταν δεν έχετε κανένα στοιχείο ή κλίση."
Έτσι, κάθε υπόθεση παίρνει μια προηγούμενη πιθανότητα του μισού, σαν να κάνατε ένα κέρμα για να αποφασίσετε ένα στοίχημα.
Το επόμενο στάδιο της ανάλυσης απαιτούσε να σκεφτεί κανείς «πραγματικές» πραγματικότητες — εκείνες που μπορούν να δημιουργήσουν άλλες πραγματικότητες — και “μηδενικές” πραγματικότητες — εκείνες που δεν μπορούν να προσομοιώσουν πραγματικότητες απογόνων. Εάν η φυσική υπόθεση ήταν αληθινή, τότε η πιθανότητα ότι ζούσαμε σε ένα μηδενικό σύμπαν θα ήταν εύκολο να υπολογιστεί: θα ήταν 100 τοις εκατό. Το Kipping έδειξε τότε ότι ακόμη και στην υπόθεση προσομοίωσης, οι περισσότερες από τις προσομοιωμένες πραγματικότητες θα ήταν μηδενικές. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι καθώς οι προσομοιώσεις δημιουργούν περισσότερες προσομοιώσεις, οι πόροι υπολογιστών που διατίθενται σε κάθε επόμενη γενιά μειώνονται στο σημείο όπου η συντριπτική πλειονότητα των πραγματικοτήτων θα είναι εκείνες που δεν έχουν την υπολογιστική δύναμη απαραίτητη για την προσομοίωση πραγματικότητας απογόνων που είναι ικανές να φιλοξενήσουν συνειδητά όντα.
Συνδέστε όλα αυτά σε έναν τύπο Bayesian και βγαίνει το μπορεί να εντοπιστεί, πρέπει να ξεκινήσετε από την αρχή ότι [έχει] περιορισμένους υπολογιστικούς πόρους. " Σκεφτείτε ξανά τα βιντεοπαιχνίδια, πολλά από τα οποία βασίζονται σε έξυπνο προγραμματισμό για να ελαχιστοποιήσετε τον υπολογισμό που απαιτείται για την κατασκευή ενός εικονικού κόσμου.
Για το Owhadi, ο πιο ελπιδοφόρος τρόπος για να αναζητήσετε πιθανά παράδοξα που δημιουργούνται από τέτοιες συντομεύσεις υπολογιστών είναι μέσω πειραμάτων κβαντικής φυσικής. Τα κβαντικά συστήματα μπορούν να υπάρχουν σε μια υπέρθεση των καταστάσεων, και αυτή η υπέρθεση περιγράφεται από μια μαθηματική αφαίρεση που ονομάζεται συνάρτηση κυμάτων. Στην τυπική κβαντική μηχανική, η πράξη της παρατήρησης προκαλεί αυτή τη λειτουργία κύματος να καταρρεύσει τυχαία σε μία από τις πολλές πιθανές καταστάσεις. Οι φυσικοί διαιρούνται για το αν η διαδικασία της κατάρρευσης είναι κάτι πραγματικό ή απλώς αντανακλά μια αλλαγή στις γνώσεις μας σχετικά με το σύστημα. «Αν πρόκειται για μια απλή προσομοίωση, δεν υπάρχει κατάρρευση», λέει ο Owhadi. «Όλα αποφασίζονται όταν το κοιτάς. Τα υπόλοιπα είναι απλώς προσομοίωση, όπως όταν παίζετε αυτά τα βιντεοπαιχνίδια. "
Για το σκοπό αυτό, ο Owhadi και οι συνάδελφοί του έχουν εργαστεί σε πέντε εννοιολογικές παραλλαγές του πειράματος double-slit, καθεμία από τις οποίες έχει σχεδιαστεί για να ενεργοποιήσει μια προσομοίωση. Αλλά αναγνωρίζει ότι είναι αδύνατο να γνωρίζουμε, σε αυτό το στάδιο, εάν τέτοια πειράματα θα μπορούσαν να λειτουργήσουν. «Αυτά τα πέντε πειράματα είναι απλώς εικασίες», λέει ο Owhadi.
Ο Zohreh Davoudi, ένας φυσικός στο Πανεπιστήμιο του Maryland, College Park, διασκεδάζει επίσης την ιδέα ότι μια προσομοίωση με πεπερασμένους υπολογιστικούς πόρους θα μπορούσε να αποκαλυφθεί. Η δουλειά της επικεντρώνεται σε ισχυρές αλληλεπιδράσεις ή στην ισχυρή πυρηνική δύναμη - μία από τις τέσσερις θεμελιώδεις δυνάμεις της φύσης. Οι εξισώσεις που περιγράφουν ισχυρές αλληλεπιδράσεις, οι οποίες συγκρατούν κουάρκ για να σχηματίσουν πρωτόνια και νετρόνια, είναι τόσο περίπλοκες που δεν μπορούν να λυθούν αναλυτικά. Για να κατανοήσουν ισχυρές αλληλεπιδράσεις, οι φυσικοί αναγκάζονται να κάνουν αριθμητικές προσομοιώσεις. Και σε αντίθεση με οποιονδήποτε υποτιθέμενο υπερκουλτούρα που έχει απεριόριστη υπολογιστική ισχύ, πρέπει να βασίζονται σε συντομεύσεις για να κάνουν αυτές τις προσομοιώσεις υπολογιστικά βιώσιμες - συνήθως θεωρώντας ότι ο χωροχρόνος είναι διακριτός παρά συνεχής. Τα πιο προηγμένα αποτελέσματα που οι ερευνητές κατάφεραν να πείσουν από αυτήν την προσέγγιση μέχρι στιγμής είναι η προσομοίωση ενός μόνο πυρήνα ηλίου που αποτελείται από δύο πρωτόνια και δύο νετρόνια.
Για αυτόν, υπάρχει μια πιο προφανής απάντηση: το ξυράφι του Occam, το οποίο λέει ότι ελλείψει άλλων στοιχείων, η απλούστερη εξήγηση είναι πιο πιθανό να είναι σωστή. Η υπόθεση προσομοίωσης είναι περίπλοκη, υποθέτοντας πραγματικότητες τοποθετημένες πάνω σε πραγματικότητες, καθώς και προσομοιωμένες οντότητες που δεν μπορούν ποτέ να πουν ότι βρίσκονται μέσα σε μια προσομοίωση. «Επειδή είναι ένα τόσο περίπλοκο, περίπλοκο μοντέλο από την ξυριστική μηχανή του Occam, θα πρέπει πραγματικά να απογοητευτεί, σε σύγκριση με την απλή φυσική εξήγηση», λέει ο Kipping.
Ίσως να ζούμε στη βασική πραγματικότητα - παρ 'όλα αυτά, ο Matrix, ο Musk και η περίεργη κβαντική φυσική.
Ο Anil Ananthaswamy είναι συγγραφέας του The Edge of Physics, The Man Who Was Not There και, πιο πρόσφατα, μέσω Two Doors sekaligus: Το κομψό πείραμα που συλλαμβάνει το αίνιγμα της κβαντικής μας πραγματικότητας.
livescience.com - 7spymania.com
This article was first published at ScientificAmerican.com. ©ScientificAmerican.com. All rights reserved.
Follow Scientific American on Twitter @SciAm and @SciamBlogs. Visit ScientificAmerican.com for the latest in science, health and technology news.