Здрастуй, Матриця! ТОП-5 науково обґрунтованих теорій про те, що ми живемо у віртуальній реальності

Філософи і вчені розмірковують над тим, чи є те, що ми називаємо Всесвітом, насправді комп’ютерною симуляцією. Виходить досить цікаво.Ця ідея має глибоке коріння: у стародавній філософії існували уявлення про ілюзії, як-от «печера Платона», а ранні мислителі Нового часу, такі як Рене Декарт, будували гіпотези про оманливого демона, який маніпулює нашим сприйняттям. У поп-культурі фільм «Матриця» (1999) надав цьому одвічному питанню стильну форму (не обійшлося без кунг-фу, звісно) і міцно закріпив концепцію симульованого світу в суспільній свідомості. Але за межами кіно і міфів, чи можуть бути реальні докази того, що ми не перебуваємо в «базовій» реальності? Дивно, але дедалі більше вчених відповідають «так» — або, принаймні, «можливо».В останні два десятиліття «гіпотеза симуляції» досліджується в наукових статтях і наукових дебатах. У своїй впливовій статті 2003 року оксфордський філософ Нік Бостром офіційно стверджував, що ми не тільки можемо, а й імовірно живемо у штучній реальності. Цю ідею підхопили відомі діячі в галузі технологій — Ілон Маск, наприклад, заявив, що «вірогідність того, що ми перебуваємо в базовій реальності, становить один до мільярда», а астрофізик Ніл деГрасс Тайсон оцінив імовірність цієї гіпотези приблизно як 50 на 50. Дослідники з різних галузей, від космології до інформатики, ставляться до неї досить серйозно і навіть обговорюють, як її можна перевірити. Ця тема викликає як скептицизм, так і здивування: врешті-решт, якщо ми перебуваємо в космічній симуляції, виявлення доказів цього стане парадигмальним зрушенням у науці та філософії.Як можна довести, що ми перебуваємо в Матриці? Якщо не натрапити на наших «програмістів», підказки мають виходити із самої структури нашого Всесвіту — у вигляді тонких збоїв, фізичних обмежень або дивних збігів, які видають наявність прихованого коду. Цікаво, що кілька незалежних досліджень знаходять саме такі підказки. Від дивних властивостей субатомної фізики до точності космічних констант, що спантеличує, і нових теорій гравітації та інформації - науковці виявляють явища, що мають сенс, якщо реальність була створена цифровим способом. Кожне з них окремо не є остаточним доказом, але разом вони підтримують дискусію про симуляцію в авторитетних наукових колах.Нижче ми розглянемо п’ять найбільш інтригуючих і науково обґрунтованих теорій, які надають достовірності гіпотезі симуляції. Це не фантастичні вигадки з наукової фантастики. Це серйозні пропозиції або відкриття фізиків, філософів та інженерів, які намагаються зрозуміти природу реальності. Аргумент Бострома про симуляцію — імовірнісна загадка реальності Одним із перших серйозних сучасних досліджень життя в симуляції був філософ Нік Бостром. У 2003 році він поставив разючу трилему: принаймні одне з таких тверджень має бути правильним: (1) майже всі цивілізації вимирають, не встигнувши розвинути здатність створювати реалістичні симуляції своїх предків, (2) розвинуті цивілізації вважають за краще не створювати такі симуляції, або (3) ми майже напевно вже живемо в симуляції.Іншими словами, якщо майбутні люди (або інші розумні істоти) володіють технологіями для створення повністю реалістичних віртуальних світів зі свідомими мешканцями та дійсно роблять це, то кількість симульованих істот значно перевищить кількість «реальних» істот.За чистою статистикою, ми найімовірніше будемо серед симульованих умів. Цей розумний аргумент не доводить, що ми «симульовані», але він припускає, що, якщо ми не припускаємо, що цивілізація неминуче зазнає невдачі або відмовиться від симуляції, ми повинні очікувати, що перебуваємо в симуляції.Аргумент Бострома про симуляцію переформулював вічне питання на питання математики та логіки. Він переніс дискусію з «Чи можемо ми знати, що є реальним?» на «Яка ймовірність того, що ми є персонажами чиєїсь комп’ютерної програми?». Аргумент ґрунтується на відомих наукових тенденціях — експоненціальному зростанні обчислювальної потужності та наших власних спробах симулювати реальність. Уже сьогодні вчені використовують суперкомп’ютери для моделювання складних систем, таких як погода, формування планет і навіть еволюційні екосистеми. Бостром просто спроектував цю траєкторію в майбутнє. Якщо свідомість не залежить від субстрату (тобто теоретично може працювати як на кремнії, так і на нейронах мозку), то досить просунутий комп’ютер може «утримувати» мільярди розумних істот з багатим життєвим досвідом. Чому просунута цивілізація не буде проводити такі симуляції? Можливо, для досліджень, розваги або з причин, що виходять за межі нашої уяви. Якщо такі симуляції не неможливі або не відкидаються практично всіма, то ймовірність того, що ми зараз перебуваємо в одній із них, висока.Ця лінія міркувань вразила і заінтригувала багатьох у науковій спільноті. До неї поставилися досить серйозно, і вчені та філософи обговорюють її на конференціях і в журналах. Наприклад, астрофізик Ніл деГрасс Тайсон вважає аргумент симуляції переконливим і провів дебати з експертами з цієї теми. Дехто, як-от космолог Макс Тегмарк, оцінює ймовірність того, що ми живемо в симуляції, у певний відсоток (Тегмарк одного разу ризикнув назвати цифру близько 17%). Інші залишаються скептичними — фізик Ліза Рендалл стверджує, що гіпотеза симуляції фактично не піддається спростуванню, і тому «імовірно не має відношення» до нашої фізичної реальності. Однак навіть скептики визнають логічну послідовність цього аргументу. Він не порушує жодних відомих законів фізики, а лише передбачає технологічний прогрес і допитливість. Як написав журнал Scientific American, аргумент Бострома показав, що якщо люди коли-небудь створять симульовані світи зі свідомими істотами, ймовірність того, що ми перебуваємо в «базовій реальності», знизиться майже до нуля.Щоб прояснити, аргумент симуляції не є доказом того, що ми перебуваємо в Матриці, але він перетворює цю ідею з чистої метафізики на статистичну ймовірність за певних умов. Він надихнув мислителів, запропонувавши обговорювати дику ідею «ми не реальні» не зі зневагою, а з серйозністю. Як одного разу зазначив сам Бостром, цей аргумент «стимулює формулювання більш конкретних наукових питань» про природу нашої реальності. У певному сенсі він кидає виклик ученим: якщо ми перебуваємо в симуляції, чи можемо ми знайти докази цього? А це питання, своєю чергою, безпосередньо веде до наступних теорій, в яких вчені виходять за рамки ймовірності і починають шукати фізичні докази того, що реальність створена цифровим способом.Код природи — інформація як тканина Всесвіту Якщо ми дійсно живемо в запрограмованій реальності, можна було б очікувати знайти натяки на «вихідний код» у законах фізики. Примітно, що кілька фізиків повідомили про свої відкриття, згідно з якими на найглибших рівнях природа поводиться як комп’ютер. Наприклад, теоретичний фізик С. Джеймс Гейтс зробив дивовижне відкриття, вивчаючи математику суперсиметрії (передбачувана теорія, що розширює Стандартну модель фізики елементарних частинок). Він виявив, що в складних рівняннях, що описують фундаментальні частинки, закладено патерни, ідентичні кодам виправлення помилок — тим самим цифровим кодам, які використовують у веб-браузерах і виправляють помилки передавання даних у комп’ютерах.Під час наукової дискусії у 2016 році Гейтс розкрив це відкриття і визнав: «Знайти такий тип [коду виправлення помилок] у Всесвіті, який не є обчислюваним, вкрай малоймовірно». Простіше кажучи, це було ніби він мигцем побачив цифровий водяний знак, вплетений у рівняння реальності. «Коди виправлення помилок — це те, що змушує браузери працювати, — сказав Гейтс. — То чому ж вони були в рівняннях, які я вивчав про кварки, лептони та суперсиметрію? Це привело мене до різкого усвідомлення того, що я більше не можу говорити, що такі люди, як Макс [Тегмарк], божевільні». Інакше кажучи, виявлення буквального комп’ютерного коду в законах фізики надало вагомості колись маргінальній ідеї про те, що наш всесвіт може бути запрограмований.Ця ідея — що основою реальності є не матерія, а інформація — набирає обертів у фізиці. Легендарний фізик Джон Арчибальд Вілер прославив фразу «It from Bit« (Все з біта), маючи на увазі, що кожна частка («it») походить від двійкового вибору або біта інформації. Сучасна квантова фізика також натякає на інформаційну основу: квантові біти (кубіти), які лежать в основі реальності, обмін «даними» на величезні відстані і такі явища, як ентропія чорних дір, які передбачають, що фізичні об'єкти містять інформацію.Якщо Всесвіт у своїй основі є інформацією, то матерія та енергія подібні до результату обчислень. Деякі дослідники навіть припускають, що простір і час самі по собі виникають із квантових інформаційних процесів. Наприклад, квантова корекція помилок була пов’язана із самою структурою простору-часу в передових теоріях квантової гравітації.Ці розробки малюють картину, напрочуд схожу на симуляцію — реальність, у якій те, що ми відчуваємо (частинки, сили, фізичні об'єкти), є проявом інформаційних кодів та алгоритмів, що лежать в основі.Ще один цікавий аспект — дивовижна ефективність математики в описі Всесвіту. Наша реальність підпорядковується точним математичним законам, від E=mc² до складних рівнянь квантової механіки. Космолог із Массачусетського технологічного інституту Макс Тегмарк стверджує, що Всесвіт — це математика, по суті математична структура, яку наш розум сприймає як фізичну.Тегмарк розмірковує, що якби він був персонажем відеогри, то врешті-решт зрозумів би, що правила гри математичні, і це саме те, що ми спостерігаємо: «наскільки ми можемо судити, правила повністю математичні», — зазначає він щодо фундаментальної фізики. Це зближення фізики і теорії інформації призвело до появи таких галузей досліджень, як цифрова фізика і квантова інформатика, які зміцнюють ідею про те, що, можливо, реальність у своїй основі є обчислювальною. Якщо це так, то грань між природним всесвітом і запрограмованою симуляцією стирається — вони можуть бути одним і тим самим.Скептики можуть заперечити, що фізика, звісно, використовує математику й іноді нагадує обчислення, але це не означає, що вона буквально є комп’ютерною програмою. Це правильно — аналогії мають свої межі. Однак такі відкриття, як коди виправлення помилок Гейтса, важко відмахнутися як просту метафору. Як зазначив Гейтс, для природи незвично самовиправляти помилки в даних, якщо немає механізму, що використовує цей код. Дехто заперечить, що, можливо, ці коди існують, бо інакше фізична «програма» Всесвіту дала б збій — Всесвіт, нездатний до самокорегування, розвалився б, як організми із надто великою кількістю помилок у реплікації ДНК, що гинуть, і подібні до організмів із надто великою кількістю помилок у реплікації ДНК. Навіть якщо це так, це все одно передбачає наявність обчислювальної аналогії. Як мінімум, всесвіт поводиться так, ніби за його лаштунками працює надійне програмне забезпечення. Це може і не бути прямим доказом симуляції, але наявність цифрових рис у фундаментальній фізиці робить гіпотезу симуляції набагато більш науково правдоподібною. Це передбачає, що якщо ми перебуваємо в Матриці, її код може бути вбудований у математику, яка керує реальністю, і чекає, поки ми з достатньою кмітливістю його розкриємо.Піксельний простір — космічна «роздільна здатність» і тести решітки Той, хто коли-небудь збільшував цифрове зображення або відеогру, бачив, як гладка картинка в кінцевому підсумку розкриває свою піксельність — сітку дискретних пікселів, з яких складається зображення. Деякі вчені застосували цю аналогію до Всесвіту: якщо реальність є симуляцією, то, можливо, простір і час не є безперервними, а складаються з крихітних дискретних одиниць — таких як «пікселі» простору-часу. Якщо це так, то може існувати фундаментальна межа роздільної здатності для найменших будівельних блоків Всесвіту. Ця ідея не є просто теоретичним припущенням; вона ґрунтується на практичних міркуваннях у фізиці та обчислювальній техніці. Сучасні фізичні симуляції (як-от ґратчаста квантова хромодинаміка, що моделює субатомні частинки) використовують решітку, по суті тривимірну сітку, для апроксимації безперервного простору. Ці моделі не можуть обробляти нескінченну кількість деталей, тому вони накладають обмеження на мінімальну довжину, і цю штучну решітку можна виявити, якщо досить глибоко дослідити модель. Дотримуючись цієї логіки, група фізиків під керівництвом Сіласа Р. Біна і його колег поставила запитання: якби наш Всесвіт існував на гігантських ґратах, чи могли б ми це виявити?Вони підрахували, що «зернистий» простір-час дійсно мав би спостережувані наслідки. Зокрема, частинки з надзвичайно високою енергією, звані космічними променями, могли б видати ознаки решітки.У своїй статті 2012 року вони передбачили, що розподіл космічних променів із найвищою енергією буде демонструвати невелику анізотропію — залежність від напрямку — через взаємодію із сіткою, яка лежить в основі. Як вони висловилися, «сценарій чисельного моделювання може проявитися в розподілі космічних променів із найвищою енергією, які демонструють ступінь порушення обертальної симетрії, що відображає структуру ґратки, що лежить в основі».Щоб роз’яснити це: у всесвіті, змодельованому на решітці, на надзвичайно малих масштабах існуватимуть переважні напрямки або вирівнювання. Зазвичай ми очікуємо, що фізичні закони будуть однаковими в усіх напрямках (обертальна симетрія). Але решітка порушує цю ідеальну симетрію, тому що вона визначає конкретні орієнтації. Команда Біна вказала, що ми справді спостерігаємо щось схоже на вбудовану максимальну енергію космічних променів — так звану межу Грейзена-Зацепіна-Кузьміна (GZK), за межами якої частинки космічних променів (зазвичай протони) втрачають енергію під час взаємодії з космічним фоновим випромінюванням. Якби простір був безперервним, ми однаково могли б задатися питанням, чому існує така межа. Якщо простір є симуляційною решіткою, то межа може бути природним побічним продуктом «розміру пікселя» Всесвіту, аналогічним максимальній частоті в цифровому сигналі.Дослідники запропонували виміряти, чи відповідають спектр енергії космічних променів і напрямки їхнього приходу тому, що можна було б очікувати від симуляції кубічної решітки, а не від безперервного простору. По суті, вони запропонували потенційний емпіричний тест для гіпотези симуляції - можливо, перший у своєму роді.Ця смілива ідея захопила уяву громадськості. Про це повідомили як про те, що вчені придумали спосіб «перевірити, чи перебуваємо ми в Матриці». Запропонований експеримент складний: він вимагає збору великої кількості даних про космічні промені надвисокої енергії з усього неба і пошуку крихітної асиметрії.Поки що жодних аномалій виявлено не було; наш Всесвіт виглядає гладким як на найбільших, так і на найменших досліджених масштабах. Але сам факт пропозиції такого тесту має велике значення — він переніс гіпотезу симуляції зі сфери філософських міркувань у сферу фізики, що перевіряється (принаймні, в принципі).Гравітація як побічний продукт інформації - ознака запрограмованого Всесвіту? Одна з найзагадковіших теорій останнього часу виникла на стику фізики і теорії інформації та безпосередньо пов’язана з концепцією симуляції. Гравітація, сила, яка формує галактики і змушує яблука падати, можливо, зовсім не є невід'ємною фундаментальною силою — вона може бути побічним ефектом чогось глибшого, чогось схожого на комп’ютер, що оптимізує свої обчислення. Ця ідея була висунута фізиком Мелвіном М. Вопсоном, який запропонував так званий другий закон інфодинаміки (динаміки інформації). Дослідження Вопсона показують, що інформація є фізичною величиною зі своєю власною ентропією (безладомністю) і що в закритій системі ентропія інформації має тенденцію зменшуватись або залишатись на низькому рівні, на відміну від звичайної ентропії в термодинаміці, яка збільшується.Якщо це звучить надто технічно, розглянемо логіку: у будь-якому виконуваному обчисленні або даних, що зберігаються, є прагнення стиснути та спростити інформацію — подібно до того, як комп’ютери регулярно стискають файли й очищають дані для ефективної роботи. Вопсон стверджує, що сам Всесвіт поводиться таким чином, постійно «шукаючи» стану мінімальної ентропії інформації (максимального стиснення даних). У своїй останній роботі він показав, що якщо розглядати цю тенденцію як «інформаційну силу», вона виявляється ідентичною рівнянням закону всесвітнього тяжіння Ньютона. Іншими словами, гравітація може бути не фундаментальною силою, вплетеною в тканину фізики, а радше побічним продуктом всесвіту, який постійно оптимізує інформацію, зближуючи маси в міру спрощення системи.Це радикальне припущення: гравітація як явище космічного алгоритму, що виникає і прагне до ефективності. Але воно засноване на інших теоретичних ідеях, які проникають у фізику. Десять років тому голландський фізик Ерік Верлінде ввів концепцію ентропійної гравітації, постулюючи, що гравітація виникає з ентропії (безладу), пов’язаної з положеннями матеріальних об'єктів, а не як фундаментальна сила, що переносить частинки. Інфодинаміка Вопсона робить ще один крок уперед у царину теорії інформації. Якщо ми справді живемо в симуляції, подібній до «Матриці», то цілком логічно, що система має зберігати обчислювальні ресурси.Будь-який програміст знає, наскільки важливими є стиснення даних і ефективне кодування. Вопсон, по суті, каже: подивіться, всесвіт, схоже, робить те саме. Він вказує на докази в космології і навіть у біології. Наприклад, згідно з термодинамікою, Всесвіт, що розширюється, має збільшувати ентропію, але загалом (як він стверджує) «баланс ентропії» врівноважується інформаційним порядком. Він виявив, що навіть генетичні мутації в біології можуть бути спрямовані на збереження інформації - цю ідею він досліджував, аналізуючи генетичні дані вірусів і виявивши закономірності, які вказують на те, що мутації не є суто випадковими, а можуть залежати від принципу збереження інформації. Хоча ці твердження дуже спірні й мають попередній характер, усі вони обертаються навколо однієї об'єднуючої думки: наш всесвіт поводиться як система, що піклується про дані.Якщо це правда, то наслідки для гіпотези симуляції будуть глибокими. Це означало б, що ми знайшли «алгоритм стиснення» всесвіту. Сам Вопсон не ухиляється від цього висновку. «Суперскладний всесвіт, подібний до нашого, якби він був симуляцією, зажадав би вбудованої оптимізації та стиснення даних для зменшення обчислювальної потужності та вимог до зберігання», — пише він, а потім зазначає: «Це саме те, що ми спостерігаємо навколо нас… у цифрових даних, біологічних системах, математичних симетріях і в усьому всесвіті». Голографічний всесвіт — чи є наш тривимірний світ космічною проекцією? Одним із найзахопливіших відкриттів у теоретичній фізиці є ідея про те, що наш всесвіт може бути голографічним. Це не означає, що вона є ілюзією або підробкою в кінематографічному сенсі, а скоріше те, що все, що ми сприймаємо в трьох вимірах (плюс час), може бути проєкцією інформації, яка існує на віддаленому двовимірному кордоні. Звучить складно, чи не так?Інакше кажучи, наш тривимірний Всесвіт може бути схожим на голограму: всі дані, що становлять нашу реальність, насправді закодовані на плоскій поверхні на краю космосу, і ми бачимо лише тривимірне зображення цього коду. Насправді це серйозне припущення, народжене спробами об'єднати квантову фізику і гравітацію. У 1990-х роках фізики Леонард Сасскінд і Герард Хоофт висунули гіпотезу голографічного принципу як спосіб примирити фізику чорних дір: інформація чорної діри (яка представляє собою тривимірний об'єм) здавалася такою, що зберігається на її двовимірній поверхні (горизонті подій).Це призвело до вражаючої спільної ідеї, що, можливо, увесь Всесвіт працює саме так — з основоположним «вихідним кодом» на двовимірному кордоні, що генерує тривимірний світ, у якому ми живемо.Голографічний принцип залишався теоретичним протягом багатьох років. Але останніми роками з’явилися твердження про наявність спостережних доказів того, що наш Всесвіт дійсно може бути голографічним. У 2017 році міжнародна група фізиків, що досліджує найдрібніші нерівності в космічному мікрохвильовому фоні (післясвітіння Великого вибуху), виявила, що їхні дані можна пояснити за допомогою голографічної моделі Всесвіту так само добре, як і за допомогою стандартної космологічної моделі. Фактично, вони заявили, що «доказів» на користь голографічного Всесвіту стільки ж, скільки і на користь традиційного припущення про гладкий тривимірний інфляційний Всесвіт. Це не означає, що ми живемо в комп’ютерній грі, але це означає, що наша реальність може мати прихований шар інформації, що кодує її, подібно до того, як комп’ютер генерує тривимірне середовище з даних на чіпі.Щоб зробити цю ідею зрозумілішою, професор Костас Скендеріс, один з авторів цього дослідження, запропонував аналогію. «Уявіть, що все, що ви бачите, відчуваєте і чуєте в трьох вимірах, насправді виходить із плоского двовимірного поля», — пояснив він. Це схоже на те, як працює тривимірна голограма на кредитній картці: повністю тривимірне зображення отримують з інформації, надрукованої у двох вимірах. За винятком того, що в цьому разі весь всесвіт закодовано на двовимірній поверхні, а ми перебуваємо всередині проекції. Голографічна теорія має велику підтримку з боку передових фізичних досліджень, особливо теорії струн і квантової гравітації. Добре відомий результат, званий відповідністю AdS/CFT, відкритий Хуаном Мальдасеном у 1997 році, є реалізацією голографічного принципу в особливому виді всесвіту (з від'ємною космологічною сталою). Він математично показав, що світ із гравітацією може бути еквівалентний світу без гравітації в одному вимірі меншому — по суті, голограмі. Якщо всесвіт є голографічним, це дає відповіді на багато складних запитань: він може примирити квантову механіку і загальну теорію відносності, розв’язати інформаційні парадокси і пояснити, чому ентропія чорних дір залежить від їхньої площі поверхні. Чи означає голографічний всесвіт, що ми живемо в Матриці? Це залежить від інтерпретації. Якщо під Матрицею ми маємо на увазі помилкову реальність, створену чимось зовнішнім, то голографія не обов’язково має на увазі наявність зовнішнього програміста — «програмою» можуть бути самі закони фізики. Однак той факт, що наш космос може мати приховану інформаційну структуру, безумовно, узгоджується з концепцією симуляції. І стирає межу між фізичним і віртуальним існуванням. Незалежно від того, чи обчислюються двовимірні космічні дані інопланетним суперкомп’ютером, чи просто існують як сирий фізичний принцип, наше сприйняття тривимірного світу в певному сенсі створено на основі базової інформації. Цікаво, що дехто припускає, що якби розвинуті істоти захотіли створити симуляцію всесвіту, використання голографічного підходу було б надзвичайно ефективним — їм потрібно було б лише закодувати граничні дані, а фізика зробила б все інше, щоб проєктувати світ усередині.

Увійти

NV Преміум