چگونه فرضیه جهان شبیه سازی شده را آزمایش کنیم؟

فیزیکدانان مدتهاست در تلاش بوده اند توضیح دهند که چرا جهان با شرایط مناسب برای تکامل حیات آغاز شده است. آنها این سوال را به گونه‌های دیگر مطرح می‌کنند: چرا شرایط به گونه‌ای بوده است که از آغاز جهان، تکامل حیات می‌تواند رخ دهد؟ چرا قوانین فیزیکی و ثابت های حاکم بر دنیای فیزیک مقادیر بسیار خاصی را در نظر می گیرند؟ به طوری که آنها می توانند در نهایت اجازه دهند ستاره ها و سیارات و متعاقباً حیات گسترش یابد؟

به عنوان مثال، انرژی تاریک، که تصور می شود علت انبساط جهان است، بسیار ضعیف تر از آن چیزی است که باید باشد. در اینجا «باید»های ما از قوانین و محاسبات فیزیک سرچشمه می گیرد. انرژی تاریک کمتر از مقداری است که محاسبات فیزیکی ایجاد می کنند، باعث می شود ذرات ماده به جای دور شدن از یکدیگر تمایل بیشتری به پیوستن به یکدیگر داشته باشند.

پاسخ متداول به سؤالات مطرح شده این است که ما در چندجهانی بی‌نهایت از جهان‌های متعدد زندگی می‌کنیم. بنابراین، نباید تعجب کنیم که در میان تعداد زیادی از جهان ها، حداقل یک جهان به شکل دنیای خود ما مسیری را طی کرده و جهان شناخته شده ما را شکل داده است.

پاسخ جالب دیگری به این سؤالات وجود دارد؛ پاسخی که به اندازه پاسخی که متکی بر ایده چندجهانی است و موضوع مقاله ماست: شبیه سازی کامپیوتری درباره آن صحبت نشده است. شاید دنیای ما یک شبیه سازی کامپیوتری باشد و کسی، شاید یک گونه بیگانه پیشرفته، “شرایط” حاکم بر آن را تنظیم می کند.

سناریوی دوم توسط شاخه ای از علم به نام فیزیک اطلاعات پشتیبانی و نظریه پردازی می شود و نشان می دهد که فضا-زمان و ماده پدیده های اساسی نیستند. در این شاخه از فیزیک، به جای این که فرض کنیم این پدیده ها “بنیادی” در نظر گرفته می شوند، استدلال می شود که واقعیت فیزیکی اساساً از قطعات اطلاعات تشکیل شده است و تجربه ما یا به عبارت دیگر رویدادهای قبلی ما در فضا-زمان نیز از همان اطلاعات بدست می آید. به عنوان یک مقایسه مشخص، گفته می شود که دما از حرکت جمعی اتم ها ناشی می شود و هیچ اتمی اساساً به خودی خود دما ندارد.

سپس این خواندن منجر به یک احتمال غیر معمول می شود: شاید کل جهان ما در واقع یک شبیه سازی کامپیوتری باشد. البته این ایده چندان جدید نیست و اگر مطالب علمی یا حتی داستان ها و محصولات علمی تخیلی را دنبال کرده باشید، احتمالاً کم و بیش با یادداشت ها یا محصولات سینمایی مرتبط با ایده دنیای مبتنی بر رایانه مواجه شده اید. شبیه سازی.

جان آرچیبالد ویلرفیزیکدان افسانه ای، در سال 1989 پیشنهاد کرد که جهان ما اساساً ماهیتی ریاضی دارد و می توان آن را به عنوان پدیده ای برخاسته از اطلاعات دید. او عبارت معروف it from bit را که به معنای «جوهر برخاسته از بیت ها» است ابداع کرد.

نیک بوستروم فیلسوف از دانشگاه آکسفورد، انگلستان نیز در سال 2003 فرضیه شبیه سازی خود را فرموله کرد. بر اساس استدلال این فرضیه، به احتمال زیاد ما در یک شبیه سازی زندگی می کنیم. زیرا هر تمدن پیشرفته ای منطقاً باید به نقطه ای برسد و فناوری های آن چنان پیچیده شود که شبیه سازی ها از واقعیت قابل تشخیص نباشد و در نتیجه شرکت کنندگان متوجه حضور خود در شبیه سازی نشوند.

ست لوید یک فیزیکدان در مؤسسه فناوری ماساچوست در ایالات متحده، فرضیه شبیه سازی را با پیشنهاد اینکه کل جهان می تواند یک کامپیوتر کوانتومی غول پیکر باشد، به سطح بعدی برد. الون ماسکتاجر و کارآفرین معروف، در سال 2016 به این نتیجه رسید که ما به احتمال زیاد در یک شبیه سازی هستیم.

شواهد تجربی

شواهدی وجود دارد که واقعیت فیزیکی ما ممکن است در واقع یک واقعیت مجازی شبیه سازی شده باشد تا یک دنیای عینی با موجودیت و ماهیت مستقل از ناظر. باید توجه داشته باشیم که هر دنیای واقعیت مجازی مبتنی بر پردازش اطلاعات خواهد بود. یعنی در نهایت همه چیز دیجیتالی یا پیکسلی می شود تا در نهایت به حداقل اندازه برسد که دیگر نمی توان آن را بیش از حد تقسیم کرد. به معنی بیت است.

به نظر می رسد که ایده مذکور با توجه به نظریه مکانیک کوانتومی حاکم بر جهان اتم ها و ذرات، واقعیت جهان ما را بازآفرینی یا تقلید می کند. در این ایده، گفته می شود که “کوچکترین واحد گسسته” برای انرژی و طول و زمان وجود دارد. به همین ترتیب، ذرات بنیادی که تمام ماده مرئی جهان ما را تشکیل می دهند، کوچکترین واحدهای ماده در نظر گرفته می شوند. به عبارت دیگر، دنیای ما «پیکسلی» می شود.

قوانین فیزیک که بر همه چیز در جهان حاکم است، شبیه به خطوط کد کامپیوتری است و با اجرای برنامه، شبیه سازی بر اساس دستورات ذکر شده در کدها اجرا می شود. علاوه بر این، معادلات ریاضی و اعداد و الگوهای هندسی در همه جای جهان ما وجود دارد و از این نظر به نظر می رسد که جهان ماهیت کاملاً ریاضی دارد.

یکی دیگر از پدیده های جدید در فیزیک که از فرضیه شبیه سازی پشتیبانی می کند، وجود حداکثر سرعت مجاز در جهان ما است. این «حداکثر» سرعت مربوط به سرعت نور است و سرعتی بیشتر از سرعت نور در دنیای ما و با توجه به قوانین و محدودیت های فیزیکی حاکم بر آن امکان پذیر نیست.

در دنیای واقعیت مجازی، چنین محدودیتی با محدودیت سرعت پردازنده یا محدودیت قدرت پردازش مطابقت دارد و به تعبیری یکسان است. می دانیم که بارگذاری بیش از حد یک پردازنده، قدرت پردازش کامپیوتر را برای اجرای شبیه سازی کند می کند. نظریه نسبیت عام آلبرت انیشتین به روشی مشابه نشان می دهد که زمان در مجاورت یک سیاهچاله کند می شود.

شاید در میان تمام این تفاسیر و استدلال هایی که برای حمایت علمی از ایده واقعیت مجازی و شبیه سازی کامپیوتری ارائه شده است، قوی ترین پشتیبانی مربوط به مکانیک کوانتومی باشد. در این ایده، پیشنهاد می‌شود که طبیعت «واقعی» نیست و به نظر نمی‌رسد که ذرات در حالت‌های مشخص (از جمله در مکان‌های خاص) وجود خارجی داشته باشند. مگر اینکه واقعا آنها را مشاهده یا اندازه گیری کنیم.

در عوض، ایده قابل قبول تر این است که آن ذرات در ترکیبی از حالت های مختلف به طور همزمان وجود دارند. چنین فرآیندی در دنیای شبیه سازی و واقعیت مجازی نیز برقرار است و واقعیت مجازی نیز برای وقوع پدیده ها به ناظر یا برنامه نویس نیاز دارد.

علاوه بر این، درهمتنیدگی کوانتومی این اجازه می دهد تا دو ذره به صورت طیفی به هم متصل شوند. به طوری که با دستکاری یا ایجاد تغییرات در یکی، دیگری به صورت خودکار و فوری دستکاری می شود و در اینجا اساسا میزان فاصله آنها از یکدیگر بی ربط بوده و درهم تنیدگی باقی می ماند! نباید فراموش کرد که این اثر ظاهراً سریعتر از سرعت نور است و باید آن را پدیده ای «غیر ممکن» دانست. اما این مورد نیست.

با این حال، حتی این ناسازگاری را می توان با یک واقعیت مبتنی بر واقعیت مجازی توضیح داد: در یک کد واقعیت مجازی، همه “موقعیت ها” یا نقاط باید تقریباً به همان اندازه از یک پردازنده مرکزی فاصله داشته باشند. بنابراین، با توجه به گزاره های مذکور، در حالی که ممکن است فکر کنیم که دو ذره میلیون ها سال نوری از هم فاصله دارند. اگر آنها در یک شبیه سازی ایجاد می شدند، این مورد صدق نمی کرد.

آزمایشات احتمالی

حال این سوال پیش می آید که با فرض شبیه سازی کیهان چه آزمایش هایی از داخل شبیه سازی (محلی که در آن قرار داریم) برای اثبات یا بررسی این موضوع می توانیم انجام دهیم؟

منطقی است که فرض کنیم دنیای شبیه سازی شده حاوی اطلاعات زیادی در مورد دنیای اطراف ما است. این بیت های اطلاعات به نوعی کدهای پشت خود را نشان می دهند. از این رو، شناسایی و شناسایی این بیت های اطلاعات، فرضیه شبیه سازی را اثبات می کند.

بر اساس اصل هم ارزی جرم-انرژی-اطلاعات (M/E/I) که به تازگی پیشنهاد شده است، بیت های اطلاعات باید جرم کمی داشته باشند. اصل هم ارزی ذکر شده نشان می دهد که جرم را می توان به صورت انرژی یا اطلاعات بیان کرد و بالعکس. این نکته ممکن است سرنخ هایی برای جستجو در اختیار دانشمندان قرار دهد.

ممکن است فرض شود که اطلاعات در واقع پنجمین شکل ماده در جهان است. برخی حتی محتوای اطلاعات مورد انتظار را برای هر ذره بنیادی محاسبه کرده اند. این مطالعات منجر به انتشار یک پروتکل آزمایشی در سال 2022 برای آزمایش این پیش بینی ها شد.

این آزمایش شامل پاک کردن اطلاعات موجود در ذرات بنیادی با ایجاد امکان از بین بردن آنها و پادذرات آنها در جرقه ای از انرژی بود. این کار با گسیل “فوتون” یا ذرات نور انجام می شود. در مورد مفهوم غلاف، باید اشاره کنیم که تمام نسخه های ذرات “غلاف” دارای ذرات یکسان با بار مخالف هستند.

اطلاعات پنجمین شکل ماده در جهان است

محدوده دقیق فرکانس های مورد انتظار فوتون های حاصل بر اساس فیزیک اطلاعات قابل پیش بینی است. این آزمایش با ابزارهای موجود ما بسیار قابل دستیابی است و گروهی از محققان نیز برای دستیابی به آن سایت سرمایه گذاری جمعی راه اندازی کرده اند.

در این میان رویکردهای دیگری نیز وجود دارد. مرحوم فیزیکدان جان بارو، استدلال کرده بود که شبیه سازی خطاهای محاسباتی جزئی ایجاد می کند که برنامه نویس باید آنها را تصحیح کند تا سیستم به کار خود ادامه دهد. او پیشنهاد کرد که ما ممکن است چنین تثبیت‌هایی را تجربه کنیم و به دنبال آن نتایج تجربی متناقضی ظاهر شوند. چیزی شبیه تغییر ثابت های طبیعت. بنابراین، نظارت بر مقادیر این ثابت ها گزینه دیگری است.

ماهیت واقعیت ما یکی از بزرگترین اسرار در جهان است. هر چه فرضیه شبیه سازی کامپیوتری را جدی تر بگیریم، توانایی بیشتری برای اثبات یا رد آن در آینده خواهیم داشت.