Физики высказали новый аргумент, почему Вселенная не может быть компьютерной симуляцией: гравитационные аномалии

Физики высказали новый аргумент, почему Вселенная не может быть компьютерной симуляцией: гравитационные аномалии

Каков шанс, что наша Вселенная представляет собой результат компьютерной симуляции? Эта идея давно обсуждается учёными и специалистами, и они расходятся во мнениях. Ясно, что наши далёкие потомки будут обладать практически неограниченными вычислительными ресурсами и смогут создавать виртуальные миры, подобные нашему. Учитывая большое количество таких миров, остаются небольшие шансы, что именно нам повезло жить в реальном мире, а не в симуляции. Например, Илон Маск оценивает наши шансы в 0,1%, а астрофизик Нил Деграсс Тайсон — в 50%. В общем, вопрос спорный.

Сейчас двое теоретических физиков из Израиля и России выдвинули новый аргумент в пользу того, что наш мир не может быть компьютерной симуляцией. Некоторые свойства пространства-времени слишком сложно рассчитать на компьютере любой производительности.

Идею того, что наш мир представляет собой компьютерную симуляцию, аргументировал профессор Оксфордского университета Ник Бостром, сооснователь Всемирной ассоциации трансгуманистов и директор Института будущего человечества. В своей статье 2003 года он рассуждает о возможностях постчеловеческой цивилизации и исторических симуляциях, которые они будут создавать:

Представим себе историков будущего, моделирующих различные сценарии исторического развития. Это будут не сегодняшние упрощённые модели. С учётом огромных вычислительных возможностей, которыми будут располагать эти историки, в их распоряжении могут оказаться очень подробные симуляции, в которых будет различимо каждое здание, каждая географическая деталь, каждая личность. И каждый из этих индивидуумов будет наделен тем же уровнем вычислительных мощностей, сложности и интеллекта, как живой человек. Как и агент Смит, они будут созданы на основе программного обеспечения, но при этом будут обладать психическими характеристиками человека. Конечно, они могут так никогда и не осознать, что являются программой. Чтобы создать точную модель, нужно будет сделать восприятие смоделированных личностей неотличимым от восприятия людей, живущих в реальном мире.

Подобно жителям Матрицы, эти люди будут существовать в искусственном мире, считая его реальным. В отличие от сценария с Матрицей эти люди будут полностью состоять из компьютерных программ…

Эти предположения очень любопытны. Располагая достаточными вычислительными мощностями, постлюди могут создать модели исторических личностей, у которых будет полноценное сознание и которые будут считать себя биологическими людьми, живущими в более раннем времени…

Сейчас, в 2003 году, на планете живет примерно шесть миллиардов биологических людей. Очень даже возможно, что в постчеловеческую эпоху триллионы созданных на основе компьютерных программ людей будут жить в смоделированном для них 2003 году, убеждённые в том, что они биологического происхождения — точно такие же, как вы и я. Математика здесь проста, как дважды два: подавляющее большинство этих людей ошибаются; они считают, что они из плоти и крови, но на самом деле они таковыми не являются. Нет причин исключать нашу цивилизацию из этих подсчетов. Почти все шансы сводятся к тому, что мы живем в смоделированном 2003 году и что наши физические тела являются компьютерной иллюзией.

Хотя всё это больше напоминает мысленный эксперимент, но теоретические физики Зохар Рингель из Центра теоретической физики Рудольфа Пайерлса при Оксфордском университете и Рака Института физики в Еврейском университете Иерусалима, а также Дмитрий Коврижин из Центра теоретической физики Рудольфа Пайерлса при Оксфордском университете и Национального исследовательского центра «Курчатовский институт» выдвинули аргумент, который может доказывать невозможность создания компьютерной симуляции вроде нашего мира.

Ключевой тезис аргументации Рингеля и Коврижина — это то, что науке неизвестны способы эффективно симулировать квантовые эффекты, такие как тепловая проводимость Холла (эффект Риги — Ледюка). Это так называемые гравитационные аномалии, которые исключительно трудно наблюдать напрямую. Они отражают искажения пространства-времени в малых масштабах и проявляются при достаточно низких температурах в сильных магнитных полях.

Термомагнитный эффект Риги — Ледюка состоит в том, что при помещении проводника с градиентом температур в постоянное магнитное поле, перпендикулярное тепловому потоку, возникает вторичная разность температур, перпендикулярная магнитному полю и тепловому потоку.

Для моделирования квантовых систем используется метод Монте-Карло, но Рингель и Коврижин объясняют, что гравитационные аномалии представляют собой слишком сложный феномен, который когда-либо можно будет рассчитать. Грубо говоря, существует бесконечное количество вариантов, что делает невозможной симуляцию методом Монте-Карло из-за проблемы знака — появления формально отрицательных вероятностей. По мнению большинства физиков, проблема знака в принципе нерешаемая, поэтому более-менее сложную неравновесную систему не удастся рассчитать на компьютере любой мощности за конечное время.

С другой стороны, если решить проблему знака, то моделирование методом Монте-Карло, теоретически, станет возможным. Но Рингель и Коврижин не верят, что такие алгоритмы появятся в будущем.

Учёные говорят, что по мере увеличения размера симуляции объём необходимых вычислений будет расти линейно или экспоненциально. В случае экспоненциального роста симуляция даже нескольких сотен электронов потребует наличия компьютера, который состоит из большего числа атомов, чем содержит Вселенная. Учитывая количество атомов во Вселенной (10^80) создание такого компьютера станет непостижимой и крайне невероятной задачей, пишут авторы.

Сам термин «вычислимость» предполагает, что задачу можно решить на компьютере за конечное время с использованием конечного объёма памяти. В этом смысле физики предоставили убедительную аргументацию, что наша Вселенная всё-таки невычислима. Хотя дискуссия среди учёных наверняка не прекратится на этом. Вполне возможно, что создатели симуляции — наши потомки или представители инопланетного разума — всё-таки нашли способ обойти трудности с объёмом вычислений. В конце концов, учёные ведь доказали только, что Вселенная невычислима для нас с использованием известных нам методов. То есть мы сами не может сделать аналогичную симуляцию, но это вовсе не означает, что такую симуляцию не может сделать кто-то другой, используя приближения, изменив в симуляции законы физики соответствующим образом для упрощения вычислений и используя квантовые компьютеры.

«Наша работа показывает интригующую связь между двумя на первый взгляд не связанными областями: гравитационными аномалиями и вычислительной сложностью, — говорит Зохар Рингель, соавтор научной работы. — Она также показывает, что тепловая проводимость Холла — настоящий квантовый эффект: один из таких, для которых не существует аналогов в классической физике».

Источник: geektimes.ru

Комментарии: