Является ли наш мир компьютерной симуляцией?
Вы никогда не задумались, что все, что вы ощущаете вокруг является просто хорошо отлаженной, невероятно сложной, но программой? Наверняка вы слышали про серию компьютерных игр «The Sims» — симулятор реальной жизни. Что, если мы находимся в более улучшенной версии подобной игры?
Квантовая теория и компьютерные игры — где связь?
Квантовая теория — очень занятный раздел физики, изучающие крайне малые объекты (размер меньше, чем 10 в степени -20 метров). К примеру, согласно ее законам фотон, частица света, может находиться в двух состояниях одновременно, т.е. он находится в суперпозиции. Фотон ведет себя как волна, если на него не смотрят и становится частицей при появлении наблюдателя. Такой феномен получил название корпускулярно-волновой дуализм. Только причем тут видеоигры?
Проведем эксперимент и включим, к примеру, GTA 5 — «бегалку» с открытым миром. Потрясающая графика, отличная физика и в целом неплохая игра. Только если начать очень быстро перемешаться по виртуальному миру, то графика будет подгружаться с небольшой задержкой. Как будто бы процессор избавляет себя от лишней работы и лишний раз не прогружает дальние объекты. Как только пользователь начинает смотреть на остальной мир, все начинает загружаться. Аналогия с корпускулярно-волновой теорией напрашивается сама собой.
Математичность мира — невероятный результат эволюции или продуманный закон
Так получилось, что наш мир хорошо описывается через инструментарий математика. Явления природы, движение автомобиля, падение груши со стола — все это завязано на формулах.
Кроме этого, всегда и везде работают одни и те же физические законы. Физика может описать падение ложки со стола как здесь и сейчас, так и через неделю совершенно в другом месте.
Возьмем, например, золотое сечение. Оно настолько часто встречается в природе, что в случайность такой точности поверить довольно сложно. Оно есть в подсолнухе, яйце, ракушке, ящерице и даже молекуле ДНК. Есть он в живописи и в музыке, и в поэзии. Особенно часто такая математичность встречается в архитектуре древних построек.
Источник
Наша Вселенная — компьютерная симуляция? Кто создатель? А мы так сможем?
С развитием информационных технологий мир довольно успешно покоряет теория симуляции. Сама идея того, что наш мир кто-то создал, знакома нам из религиозных учений. Сотворён ли наш мир Богом, либо некоей сверхмогущественной цивилизацией — по существу значения не имеет. Более подробно по этой теме я высказался в статье « Если завтра учёные докажут, что наш мир — симуляция, потеряем ли мы смысл в жизни? ».
Но когда человечество достигнет такого уровня технологического развития, что мы сами сможем создать симуляцию собственной виртуальной вселенной?
На самом деле, это дело не совсем далёкого будущего. Начало будет положено в тот момент, когда обработка огромных массивов данных будет возложена на квантовые вычислительные мощности (квантовые суперкомпьютеры), после чего мощности на основе классических процессоров будут конкретизировать данные и выдавать конечный результат.
В нашей вселенной квантовые параметры изначально являются неопределёнными, поэтому точно рассчитать те или иные модели квантовый компьютер не способен. Однако он способен выдать вероятность развития событий, а этого уже достаточно для того, чтобы классический компьютер, мощностью в миллионы раз меньше, смог конкретизировать (уточнить) полученную информацию.
Точность искусственно созданного мира, его детализация и проработка будут зависеть от количества энергии, затраченной на единицу объёма в компьютерной системе. И тут нас ждёт первое ограничение по максимальной мощности процессоров, а, следовательно, и детализации виртуального мира.
Количество энергии, которым можно оперировать на единицу объёма пространства, определяется радиусом Шварцшильда. И если в конкретном объёме эквивалент Массы-Энергии будет превышен, то вся система коллапсирует в чёрную дыру.
Второе ограничение – это скорость распространения информации во вселенной, которая ограничена скоростью света. Даже частицы при квантовой телепортации или квантовой запутанности, хоть и изменяют свои состояния мгновенно (даже несмотря на расстояние), но считать эти изменения быстрее скорости света всё равно невозможно.
Всё это накладывает довольно жесткие ограничения на будущую компьютерную симуляцию.
То есть каких бы высот технологического прогресса ни достигла наша цивилизация, в нашей вселенной мы упрёмся в физический порог вычислительной мощности на единицу объёма пространства, за которой последуют либо коллапс всей системы, либо слишком сильные искажения и задержки.
Так, например, при расчётах квантовых эффектов используется метод Монте-Карло, и только одни гравитационные аномалии уже представляют собой слишком сложный феномен для расчёта даже на квантовых компьютерах запредельных мощностей. Исследователи, проводившие эти эксперименты, убеждены, что столь сложную систему не удастся вычислить на компьютере любой мощности даже за триллион лет.
Ещё одно ограничение — это оперативная память. Квантовые процессы настолько сложны в расчётах, что для хранения данных всего 20 спинов (квантовых состояний) элементарных частиц требуется 1 терабайт ОЗУ (оперативное запоминающее устройство, оно же «RAM» ). Причём количество требуемого ОЗУ вырастает не линейно, а в геометрической прогрессии, и для хранения 1000 квантовых состояний элементарных частиц уже понадобится использовать всю известную материю во вселенной для ОЗУ (все атомы, электроны, прочие элементарные частицы и всю энергию Вселенной).
Так что симулировать нашу вселенную на квантовом уровне — это задача, решение которой стоит за пределом физических свойств нашей же вселенной.
Другое дело — симулировать вселенную до разрешения атомных кристаллических решёток. Это уже вполне теоретически реализуемая концепция, но всё же очень отдалённая по времени.
Количество энергии, необходимое для создания такой симуляции, будет находиться на пределе коллапса системы. Для квантового компьютера – это эквивалент энергии массы в 800 миллионов тонн на объём, занимаемый протоном.
Кажется, что это астрономическое количество энергии, но такая энергия достигается при коллапсе сверхмассивных звёзд, итогом которого является рождение чёрной дыры.
Чёрная дыра размером с протон будет образована при достижении плотности эквивалента энергии в 846 миллионов тонн. Следовательно, это и есть энергетический предел квантовых компьютеров, после которого их джёт коллапсирование в чёрную дыру.
Остаётся только один вопрос: а как всё это запитать необходимой энергией?
Даже будучи сверхразвитой цивилизацией, мы сможем симулировать вселенную с детализацией лишь до размеров атома, более высокое разрешение — недостижимо. Симуляция на уровне известных квантовых эффектов требует в сотни раз больше материи и энергии, чем существует в нашей вселенной.
Если ограничиться просто реалистичной картиной мира с разрешением на уровне сетчатки человеческого глаза, то тут всё гораздо проще. Особенно если округлить физические константы нашего мира. Допустим, рассчитывать число «ПИ» с достаточным округлением.
Например, для расчёта радиуса Земли, с погрешностью в 10 тысяч раз меньше толщины человеческого волоса, понадобится 15 знаков после запятой, а для расчёта точного радиуса вселенной (46 млрд световых лет), с погрешностью в один атом водорода, – 40 знаков.
На данный момент вычислено 31,4 триллиона знаков после запятой числа «ПИ».
Симуляция с высоким разрешением (до уровня человеческого зрения), то есть без излишеств, возможна в ближайшие 50 лет. Прогресс будет определяться развитием квантовых вычислительных мощностей, которые на сегодня находятся в экспериментально зачаточном состоянии.
Невозможность симулировать квантовые процессы нашей вселенной совершенно не означают, что наше собственная вселенная не является симуляцией. Если наша вселенная — это симуляция (даже компьютерная), то те, кто её создал, живут во вселенной с более сложными физическими законами, которые физически позволяют симулировать наш мир с подобном разрешением.
В следующей статье поговорим о симуляции разумных существ.
Если Вам нравится контент и тематика канала, вы всегда можете отблагодарить меня, нажав кнопку «палец вверх» (нравится) и оставив комментарий. Так вы помогаете продвижению канала. Спасибо, друзья!
Ссылки на источники — в закреплённом комментарии.
Источник
Что если наш мир – это компьютерная симуляция?
Современные компьютерные игры сильно похожи на реальный мир. А что если наш мир – это тоже компьютерная игра, запущенная на очень мощном компьютере? Возможно ли это с научной точки зрения и можем ли мы сами запустить свою модель Вселенной?
Почему это возможно
Гипотеза о том, что весь мир нереален, впервые была высказана еще в 6 веке до нашей эры греческим математиком Пифагором. Античный ученый считал, что реальны лишь числа и их бесконечные комбинации. Всё остальное подчиняется математике и может быть описано с её помощью.
Многие знаменитости считают, что наша Вселенная вполне может быть компьютерной симуляцией . Среди них предприниматель Илон Маск, физик Нил Деграсс Тайсон, космолог Макс Тегмарк и другие.
Так почему это возможно? Можно провести аналогию с видеоигрой. С 1970-х игры шагнули вперед от простейших аркад до сложных реалистичных онлайн-игр, в которые могут играть одновременно несколько миллионов человек. Скорее всего, через несколько десятилетий появятся игры, неотличимые от реальности
Учитывая это, почему бы цивилизации будущего не смоделировать нашу Вселенную? Мы, будучи цифровыми персонажами, даже не поймем, что живем в виртуальном мире. Все наши мысли и сознание можно описать с помощью чисел.
При этом наш мир – необязательно видеоигра. Его могли создать в научных целях. Возможно, люди будущего захотели посмотреть, как проходила история их развития. Для этого они и запустили нас
Человечество может создать собственную Матрицу
В фильме «Матрица» машины запустили симуляцию мира. Человечество жило в нём и не подозревало, что существующий мир – на самом деле иллюзия. Однако такое возможно не только в фильме, но и в реальности.
В 2012 году немецкие и американские физики создали числовую модель квантовой хромодинамики – виртуальный мир, где будет действовать физика элементарных частиц.
Оперируя современными компьютерными мощностями, ученым удалось создать маленький кусочек Вселенной размером в 5,8 фемтометров (это 0,0000000000000058 метра).
Несмотря на ничтожность созданного пространства, симуляция позволяет смоделировать условия, которые невозможно достичь в адронном коллайдере. Например, посмотреть, как будут вести себя частицы в условиях вакуума.
Согласно расчетам, пространство размером в 1 м³ можно будет смоделировать через 140 лет. Пока на такие вычисления человечеству не хватает технологий. Полную компьютерную симуляцию всей видимой Вселенной человечество сможет создать минимум через 410 лет.
Удивительно в этой виртуальной модели пространства то, что её физические парадоксы повторяют ограничения реальной Вселенной. Например, предел энергии космических лучей. Также оказалось, что Пифагор был частично прав и Вселенную можно обосновать математически.
Как бы то ни было, сказать определенно, что мы живем в компьютерной симуляции невозможно . Теорию нельзя проверить на практике. Мы сможем узнать, правдива ли она лишь в том случае, если гениальные программисты снизойдут до нас и сами сообщат эту новость.
Такое вряд ли случится. Но даже если теория виртуальности мира подтвердится, то для нас ничего не изменится. Вселенная не перестанет существовать. Животные и растения не исчезнут, а мы продолжим чувствовать окружающий мир так же, как чувствовали его раньше.
Так что возможно, бог – это всего лишь гениальный программист, который не вмешивается в созданную им симуляцию.
Понравилась статья? Тогда ставь палец вверх и подписывайся на канал🙂 А также читай по теме: 4 грандиозных инженерных проекта по глобальному изменению планеты
Автор статьи — Алексей Удоратин. Специально для канала «МИР НАУКИ: интересное вокруг»
Источник
10 доказательств и опровержений того, что мы живем в симуляции
Наш мир, на первый взгляд, может показаться очень сложным и непонятным, но даже несмотря на то, что наука раскрыла не все тайны устройства Вселенной, точно можно заявить о закономерности и рациональности ее «кухни». Философы прошлых столетий также догадывались о закономерности всесущего, а потому имели представление о выдуманности нашего мира. Так Рене Декарт в своих «Размышлениях о первой философии» выдвинул гипотезу того, что наш мир – обманчив, что на самом деле его создал «злой гений», и все окружающее: небо, земля, вода и огонь – лишь его творения, которых на самом деле не существует. Особенное развитие гипотеза начала обретать в прошлом веке, когда были открыты основные законы физики и постулаты космологии, а также созданы первые электронно-вычислительные машины.
Ник Бостром и доказательство симуляции
В современном представлении идея вымышленности нашего мира заключена в гипотезе симуляции как основополагающая мысль, заключенная на последних научных данных. Свое начало она берет в 2003 году со статьи шведского философа и профессора Оксфордского университета Ника Бострома «Доказательство симуляции», где главным тезисом выступала идея создания нашего мира постчеловеческой цивилизацией для того, чтобы проследить историю всего, в том числе нас – предков. На первый взгляд, эта идея очень интересна: вместо поиска манускриптов и документов можно было создать рациональную модель, основанную на полученных ранее данных, и проследить за поступками древних людей.
Ну и в конце-то концов, все мы знаем самую знаменитую визуализацию гипотезы симуляции – трилогию Матрицы. Конечно, там сюжет вертится вокруг идеи того, что все люди порабощены машинами, которые создали для первых райский мирок с иллюзией выбора, но основная мысль такая же – мы живем в виртуальном мире.
В этой статье я рассмотрю модель построения виртуального мира и по ходу событий выскажу «за» и «против» тех или иных доводов. Не старайтесь воспринимать содержание этого материала всерьез, а лишь направьте стрелку своего мировоззрения в нужное русло. Ну и конечно: смотрите первоисточники.
Дискретность Вселенной
Виртуальный мир обладает дискретностью. Общая картина строится из дискретных элементов. В растровой двухмерной графике такой единицей является пиксель, а в трехмерной – вексель. Если представить, что наш мир является компьютерной моделью, то в виде элементов можно представить элементарные частицы – но как бы не так, ведь каждая элементарная частица имеет возможность участвовать во взаимодействиях, а потому изменяться. Такой способностью не обладают дискретные элементы даже в теории. И я сейчас говорю про изменение характеристик в целом: частица может взаимодействовать и превращаться в другие частицы, пиксель же ни во что другое превратиться не может, так как является самостоятельным элементом.
Но на этом я решил не останавливаться, а потому хочу предложить выбрать в качестве примитивнейшего элемента квантовую пену – гипотетический строительный материал вещества. Она неизменна и из нее состоят элементарные частицы. Также вся квантовая физика может рухнуть при доказательстве теории струн, но даже если последняя верна, мы не можем рассматривать струны в качестве части дискретного мира, так как по своим свойствам струны весьма изменчивы: она меняет свою форму и кривизну, если рассматривать структуру струны в масштабе браны. Это опять же противоречит свойствам дискретных элементов.
Но что, если представить такую картину: человек видит плоскую картинку, состоящую из дискретных элементов aka пикселей, а все объекты являются лишь набором кода? Элементарные частицы – операторы кода, которые обладают своими характеристиками и возможностью изменчивости. Каждое тело в нашем мире состоит из кода – этих самых частиц. Аналогия такая: мир состоит из операторов кода или же элементарных частиц, которые мы не видим, как код игры не видят ее персонажи.
Мощность вычислений
В 2017 году в журнале Scientific Advances вышла статья, которая попыталась опровергнуть теорию виртуальности Вселенной. Главным ее тезисом является предположение, что невозможно создать настолько мощную машину, которая бы смогла «потянуть» Вселенную. Считаю это невероятно глупой мыслью и вот почему: во-первых, мы не можем себе представить тот мир, в котором была создана наша симуляция. Даже если отталкиваться от оригинальной статьи Ника Бострома, то мы является предками тех существ, которые в будущем создадут нас. Опираясь опыт прошлых лет, можно видеть, насколько сильно развились технологии в последние два десятилетия: от 2D-платформеров мы перешли к супер-реалистичным симуляторам с потрясающей графикой, которая в некоторых местах может показаться нам идентичной реальности. А потому заявлять о невозможности создания такой мощности странно, ведь, вероятно, наш мир по сравнению с реальным может быть настолько примитивен, что в понимании постлюдей требуемые технические требования соответствуют даже «калькулятору».
Во-вторых, гвоздем тому опровержению является то, что, вероятно, наша Вселенная была создана в мире с совершенно другими физическими законами. Остается только догадываться, что там может быть. Таким образом, нельзя говорить об ограниченности мощностей в принципе, ведь в понимании тех сущностей, создавших нас, понятие неограниченности может иметь смысл.
Если все-таки речь об ограниченности разрешающей способности мощностей того мира уже началась, то стоит прибегнуть к альтернативному взгляду: солипсизм в понимании одиночной игры и солипсизм в понимании многопользовательской игры. Солипсизм – доктрина об индивидуальности сознания как единственной и объективной; очень похожа на идеализм. У тебя возникало такое чувство, что во всем мире реален только ты, и только ты способен воспринимать окружающее? Такие мысли посещали меня с раннего детства, а по дороге в школу я представлял себя главным персонажем одиночной игры, который окружен ботами и виртуальным миром, а мной играет какой-то видеоблогер и записывает летсплей. Жутковато, особенно, когда ты находишься в толпе.
С позиции одиночной игры солипсизм похож с описанным выше опытом: ты – действующее лицо, окруженное неодушевленными строчками кода. Мир существует лишь в твоем поле зрения; за ним все исчезает для оптимизации нагрузки. В таком случае требуется намного меньше мощности, ведь, например, крупная структура в виде галактики Андромеды не будет существовать, пока ты ее не видишь.
Многопользовательская игра устроена схожим образом, только вместо одного используется несколько компьютеров, способных обрабатывать получаемый поток информации. Что существует для одного, может не существовать для другого.
Возможные методы оптимизации вычислительных процессов канут при осознании, насколько нерациональна симуляция. Просто представьте себе, что каждая частица этого мира описана внушительной системой уравнений, которые в сумме составляют общую картину Вселенной. Нет необходимости описывать поведение бозона в коробке от хлопьев, потому что мы его не видим: нам достаточно видеть коробку и хлопья. В качестве реального примера можно представить симуляцию поведения шашки динамита при взрыве: мы видим ударную волну, при высокой детализации поведение отдельных молекул в заданных областях. Но молекула – не частица, да и ее присутствие в симуляции имеет смысл. Автор такой симуляции явно изобретает велосипед, либо наблюдает за развитием изучения квантовой физики.
Философия солипсизма с точки зрения виртуальности нашего мира позволяет «залатать» большое количество дыр гипотезы: «Это существует только тогда, когда я знаю об этом». Подробнее ознакомиться с концепцией можно на приятном примере: серии «Создатель» из Смешариков, в которой Бараш возомнил себя центром Вселенной, ее творцом, тем самым бессознательно заставив Нюшу, которая боялась пропасть, возиться в зоне его видимости.
Еще одним интересным методом сократить нагрузку на вычислительную машину является ограниченность видимой части мира: мы видим не всю Вселенную, а лишь ее часть – Метагалактику, которая окружена световым горизонтом. Световой горизонт – крайняя область пространства, от которой до наблюдателя может дойти свет; свет дальше не может преодолеть скорость расширения Вселенной, а потому никогда не может добраться до нас. Радиус обозримой части составляет примерно 46,5 млрд световых лет. Может быть, сама скорость света позволяет контролировать потребляемую симуляцией мощность, потому что дальше нам видеть не нужно. Подобный подход продемонстрирован в Майнкрафте, где можно выбирать дальность прорисовки мира: количество чанков.
Математичность мира — теорема Геделя
Если тебе кажется, что мир так прекрасен и рационален, потому что (случайно) смог описываться формулами, то я хочу разочаровать обрадовавшихся перфекционистов: математика – инструмент, созданный для манипуляции полученными знаниями. Проще говоря, не математика совпала со всеми физическими и другими законами так, что для любого явления нашлась своя формула, а, естественно, наоборот – математику создали на основании законов, потому это инструмент (или язык). Существует теорема Геделя, которая объясняет, что не все в этом мире очевидное – доказуемо. Также отсюда мы можем сделать вывод о том, что сама по себе математика – неполноценна, и не может объяснить всего в этом мире. Например, нет формул, объясняющих поведение Наполеона или кризис среднего возраста. Для этих вещей существует психология и история – гуманитарные науки, в которых математика не используется.
Мы бы могли заявлять о таковом менее смело, если бы не существовало живых существ, которые и порождают нематематические аксиомы. Все поведение неживой материи во Вселенной по описаниям идей физикализма – предсказуемо, потому что с большим количеством закономерностей мы уже справились, можно объяснить инстинкт как животных, так и человека, основные биологические формулы, но опять же, нельзя объяснить поведение разума, выходки и поступки человека. Другая точка зрения заявляет, что человек – все-таки существо предсказуемое, потому что на это указывает кипа исследований. Даже некоторые гениальные на первый взгляд мысли: о солепсизме или схожих философских идеях возникали не только в головах великих ученых и мыслителей, но и наших, просто мы им не придавали значение. Таким образом, мы действуем одинаково, не так очевидно, как роботы, потому что сами себе придумали понятие «выбора». Невозможно определить существование или отсутствие выбора как такового, как и персонаж игры может воспринимать наши действия за собственные решения. Такая идея преследовала всю трилогию Матрицы: люди не умели делать верный выбор, а потому в конце была создана иллюзия выбора, которая давала веру в самостоятельность каждого индивидуума. Гипотеза детерминизма как раз рассказывает о предсказуемости всего на свете – это не судьба, а именно возможность предопределения поведения чего-либо. Детерменизм проявляется везде во Вселенной: мир родился, и в этот же миг были предсказаны все этапы его эволюции – от формирования галактик, до смерти. Нам, конечно, не известна причина смерти Вселенной, но у нас есть все данные для того, чтобы вскоре выяснить ее. Математика и физические законы как раз и помогают нам делать 100%-е предсказания мира. Никогда мы не узнаем одного – существует ли «судьба» или предсказание абсолютно всех событий.
Нефальсифицируемость гипотезы
Гипотеза симуляции так и останется гипотезой, так как ее невозможно ни доказать, ни опровергнуть. Она схожа с идеями существования бога или подобных вещей, не имеющих доказательной базы – это просто мысли, которые появляются и исчезают. Нет никакого смысла разбирать данную гипотезу с точки зрения науки: будь то математика или физика, потому ее отвергло научное сообщество. Большой смысл идея о симулированной Вселенной имеет в философии, где рассматриваются недоказуемые идеи с точки зрения смысла.
Человек в очередной раз сталкивается с идеей, которая никогда не найдет решения. Даже я сам не могу для себя определить точку зрения в этом вопросе. Да и по факту, это не имеет смысла, так как ответа никогда не найдется. Все же, рассуждать на эти темы очень интересно, особенно с нейтральной и скептической позиции, рассматривая все «за» и «против», делая выводы, решая определенные задачи, которые помогут сформировать критический взгляд на бытие. И кто знает, может быть я на самом деле являюсь единственным существом в этой Вселенной, а окружившие меня боты пытаются убедить в собственной неиндивидуальности, приняв матрицу, погрузившись в нее, что, тем самым, приведет меня к поражению.
Источник