Tieteellä ei ole vastauksia kaikkiin kysymyksiin. On monia asioita, joita tiede ei ehkä koskaan pysty todistamaan tai kiistämään. Esimerkiksi Jumalan olemassaolo. On kuitenkin aihe, josta on paljon mielenkiintoisempaa keskustella nykyisissä tieteellisissä ja lähes tieteellisissä todellisuuksissa. Sitä ehdottivat ruotsalainen nykyfilosofi Nick Bostrom, samoin kuin monet muut erittäin merkittävät tutkijat. Kuulostaa tältä: elämmekö tietokonesimulaatiossa?
On myönnettävä, että jopa halu spekuloida tästä aiheesta voi melkein saastuttaa ainakin yhden henkilön - Sabrina Hossenfelder. Ja ei, tämä henkilö ei ole uskonnollinen henkilö. Hän on teoreettinen fyysikko ja tieteen popularisoija Frankfurtin syventävän tutkimuksen instituutista (Saksa). Tällä viikolla hän päätti jakaa mielipiteensä tästä aiheesta henkilökohtaisen bloginsa Backreactions sivuilla. On kuitenkin syytä huomauttaa, että häntä ei häiritse juuri se lausunto "elämästämme tietokone simulaatiossa". Hän on turhautunut siitä, että eräät tunnetut tutkijat ja filosofit antavat lausuntoja, jotka, jos ne ovat tosiasioita, pitäisi varmasti heijastaa fyysisissä laeissamme. Mutta niitä ei näytetä.
"En sano, että se on mahdotonta", Hossenfelder selittää. "Mutta haluan kuulla sanojen lisäksi myös nähdä, mikä voi tukea niitä."
Tämän lausunnon vahvistaminen vaatii valtavaa työtä ja lukemattomia määriä aikaa matemaattisten laskelmien tekemiseen. Yleensä joudut käyttämään niin paljon vaivaa, että se riittää ratkaisemaan suurimman osan teoreettisen fysiikan vaikeimmista ongelmista ja aukoista.
Joten haluat todistaa, että maailmankaikkeus on itse asiassa jonkin "ohjelmoijan" luoma simulaatio. Ei, et lähesty asiaan uskonnollisesta näkökulmasta etkä sano, että Jumala loi maailmankaikkeuden. Sinä vain uskot, että joku "kaikkivaltias korkeampi voima" suunnitteli maailmankaikkeuden näkemyksensä mukaan, ja sanomalla tämän, et tarkoita lainkaan Jumalaa.
Ensinnäkin, jotta se olisi ymmärrettävämpää ihmisille, jotka ovat juuri liittyneet meihin eivätkä ymmärrä ollenkaan, käsitteellä "maailmankaikkeuden tietokonesimulaatio" tarkoitetaan sitä, että elämme maailmankaikkeudessa, jossa kaikki käytettävissä oleva tila ja aika perustuvat erillisiin databitit. Eli jossain on oltava jokin ultramegasuper-tietokone, jossa on "one" ja "nolla", mikä luo kaiken, mikä ympäröi meitä. Mutta tässä tapauksessa ehdottomasti kaikella, mitä maailmankaikkeudessa on, jopa pienimmissä mittakaavoissa, on oltava omat tietyt ominaisuutensa, tietyt tilat tai arvot - "kyllä" tai "ei", "1" tai "0". Hossenfelderin mukaan tiede kuitenkin tietää jo, ettei näin voi olla.
Ota kvanttimekaniikka. Siinä on joitain asioita, jotka voidaan todella erottaa tietyillä merkityksillä, mutta perusta, kvanttimekaniikan perusta, ei sisälly esineiden ominaisuuksiin. Kvanttimekaniikan perusta on todennäköisyydet. Alkuainehiukkasilla, kuten elektroneilla, on ominaisuus, jota kutsutaan spiniksi (kulmaliike). Kvanttimekaniikka sanoo, että jos emme tarkkaile hiukkasia, emme voi sanoa tarkasti, mikä arvo niiden spinillä on tällä hetkellä. Voimme vain arvata. Tämä on Schrödingerin kissan vertauksen taustalla oleva periaate. Jos kvanttimekaniikka voi määrittää prosessin, kuten esimerkiksi radioaktiivisen hajoamisen, ja se on vastuussa siitä, onko laatikkoon lukittu kissa elossa vai ei, niin tässä tapauksessa klassisen fysiikan nykyisen käsityksemme mukaan,kissan on todella oltava kahdessa tilassa samanaikaisesti - elossa ja kuolleena - kunnes avaamme laatikon katsomaan. Kvanttimekaniikka ja klassiset tietokonebitit perustuvat erilaisiin, toisiinsa liittymättömiin asioihin.
Jos kaivaa syvemmälle, osoittautuu, että tietyn "ohjelmoijan" olisi koodattava monia klassisia bittejä, joiden arvot ovat kiinteät, kvanttibiteiksi, joita ohjaa epävarmuusperiaate. Kvanttibiteillä puolestaan ei ole selkeitä merkityksiä - joita ei edusta nollia ja niitä -, vaan kertovat sen sijaan todennäköisyydestä hyväksyä jokin näistä arvoista (mukaan lukien ns. Superpositiotila). Fyysikko Xiao-Gang Wen Perimetrisen teoreettisen fysiikan instituutista yritti mallintaa kaiken tämän ja esittää maailmankaikkeuden jotain, joka koostuu "kviteistä". Hossenfelderin mukaan Wenin mallit näyttävät olevan suurelta osin yhdenmukaisia fysiikan ja matematiikan standardimalliemme kanssa, jotka kuvaavat partikkeliemme ominaisuuksia, mutta eivät silti pystyneet ennustamaan suhteellisuussuhdetta oikein.
Mainosvideo:
”Mutta hän ei väittänyt, että elämme tietokoneimulaatiossa. Hän yritti vain selittää todennäköisyyden, että maailmankaikkeus voisi muodostua kviteistä”, kommentoi Hossenfelder.
Kaikki todisteet siitä, että elämme simulaatiossa, vaativat meitä tarkistamaan kaikki hiukkasfysiikan lait (yleinen ja erityinen suhteellisuusteoria) ja käyttämään kvantmekaniikan erilaista tulkintaa, jonka perusteella sen nykyiset lait johdetaan, jotta se kuvaa täydellisesti universumiamme. … Mikä on mielenkiintoisin, on ihmisiä, jotka omistavat koko elämänsä tähän, mutta samalla he eivät tule tuumaa lähempänä rakastettua päämääräänsä.
Tietokoneiden ja järjestelmien teorian alan asiantuntija Scott Aaronson puhuu teorioiden olemassaolosta, jotka voivat yhdistää painovoiman kvantimekaniikkaan. Ja jos maailmankaikkeuksemme todella koostuu kvanttibiteistä, niin joku pystyy ennemmin tai myöhemmin päättelemään ja oikein perustelemaan nämä teoriat. Siksi, jos ihmisten joukossa on niitä, jotka haluaisivat ratkaista yhden teoreettisen fysiikan vaikeimmista arvoituksista, olet tervetullut. Aaronson itse viittaa itseensä pikemminkin "kiinnostumattomien leiriin" päättäessään, onko universumimme virtuaali vai ei, mutta silti hänellä on myös oma mielipiteensä asiasta:
"Miksi et ottaisi ja yksinkertaistaisi tätä hypoteesia sulkemalla yhtälöstä pois" muukalaiset "tai kuka tahansa vastaava henkilö, jos tämän tekijän esiintymisellä ei ole käytännön hyötyä hypoteesin ratkaisemisessa?" - kysyy Aaronson.
Ehdottomasti, olipa kyse "muukalaisista" tai "pääohjelmoijasta" - ne kaikki olisivat tässä tapauksessa korkeimpia "elämän muotoja", joita meidän todennäköisesti ei koskaan olisi ollut tarkoitus ymmärtää. Ja jos teoriamme toimivat olettamatta, että voimme kaikki elää simulaatiossa, niin miksi vaivautua yrittämään löytää selitys sille, jota emme oleellisesti tarvitse?
Ja vielä, Aaronson ei pystynyt tietoteknikkona esittämään toista yhtä mielenkiintoista kysymystä: onko tietokonelaskentamääräystemme mukaisesti mahdollista luoda simulaatio maailmankaikkeuden mittakaavassa? Universumin mallinnuksessa Aaronsonin mukaan karkeimpien ja optimistisimpien oletusten mukaan tarvittaisiin 10 ^ 122 kvbittiä. (Tämä luku edustaisi yhtä, jolla on 122 nollaa, kun taas joidenkin arvioiden mukaan maailmankaikkeuden atomien lukumäärä on 10 ^ 80). Yhtä mielenkiintoinen olisi kysymys siitä, kykeneekö tämä hypoteettisesti luotu virtuaaliuniversumi kiertämään pysäytysongelman ja laskemaan sen lopun etukäteen, eli tekemään sen, mitä tavalliset tietokoneohjelmat eivät pysty.
Loppujen lopuksi ne, jotka uskovat "maailmankaikkeuden simulointimalliin", voivat yksinkertaisesti muuttaa simulaation parametreja lopulta vahvistaakseen oletuksensa. Mutta tämä ei ole enää tiede. Se tulee olemaan uskonto, jossa on muukalaisia tai joku "pääohjelmoija" Jumalan sijasta. Kuitenkaan ei Hossenfelder eikä Aaronson väitä, että me kaikki voimme tai emme voi elää simulaatiossa. He sanovat vain, että jos pystyt todistamaan sen, tarvitset paljon enemmän vaivaa kuin vain kätensä ravistamisen ja filosofisten keskustelujen käymisen. Tarvitset kiistämättömän todisteen siitä, että maailmankaikkeuden arkkitehtuuri toimii kuin yksi jättiläinen tietokone eikä se ole ristiriidassa fysiikan monimutkaisimpien lakien kanssa.
”En vakuuta ketään enkä pakota ketään luopumaan yrittäessään todistaa sen. Päinvastoin. Kehotan teitä todistamaan sen”, Hossenfelder toteaa lopuksi.
"Mikä ärsyttää minua kaikessa tässä, on yritys luopua kaikista meille jo olemassa olevista perusteorioista ja laeista."
NIKOLAY KHIZHNYAK