Scientia

Este oare cu putinţă să ne dăm seama dacă trăim într-o simulare pe calculator, dacă viaţa este o iluzie? Eventuale erori de programare sau capacitatea de calcul enormă, dar totuşi limitată, a calculatorului în care ar rula Universul nostru ar putea să fi lăsat urme?

Sunt detectabile din realitatea noastră respectivele erori? Care sunt acestea? Vom prezenta în acest articol câteva idei în această direcţie.

Este viaţa o simulare pe computer?

Viaţa - o iluzie?

Am prezentat în articolul anterior Argumentul Simulării, aşa cum a fost introdus de către Nick Bostrom, profesor de filozofie la Universitatea din Oxford.

Conform acestui scenariu, noi am putea trăi într-o simulare pe calculator. Acest fapt ar putea fi unul real cu o probabilitate extrem de mare în cazul în care omenirea nu ar fi distrusă (ori nu s-ar autodistruge) înainte ca puterea de calcul să atingă performanţele necesare iniţierii unei prime simulări. Am discutat pe scurt şi care sunt implicaţiile religioase şi morale ale acestui scenariu.

Vom prezenta în acest articol idei legate de posibilităţile pe care le-am putea avea pentru demascarea unei eventuale simulări în care noi nu am fi decât subrutine dintr-un program mai mare. Vom vedea câte ceva despre holografie; cât despre programator – vedeţi primul articol, menţionat la începutul acestuia. Dar... haideţi însă să pornim la drum: putem demasca o eventuală simulare?

Termenii de pilulă albastră şi roşie au devenit, în urma succesului enorm al trilogiei Matrix, simboluri ale alegerii între, pe de o parte, fericirea care însoţeşte ignoranţa şi acceptarea iluziei (albastru) şi, pe de alta, îmbrăţişarea uneori dureroasă a adevărului (roşu)
Credit imagine: http://www.flickr.com/photos/thomasthomas/

Erori în matrice?

Oare locuitorii unei simulări ar putea să îşi dea seama de faptul că lumea în care trăiesc nu este reală? Este dificil de răspuns la o asemenea întrebare, pentru că în acest context până şi cuvântul „real” devine ambiguu. Poate că ar trebui să punem problema invers: cum ar trebui să funcţioneze realitatea noastră dacă ar fi o simulare în interiorul unui calculator ?

Probabil că primul lucru pe care ar trebui să îl observăm ar fi granularitatea, sau o rezoluţie limitată a continuumului spaţiu-timp. Deşi acest lucru nu a fost încă dovedit dincolo de orice îndoială, există experimente ale căror rezultate conduc către această concluzie. Un paradox antic care poate fi explicat prin granularitatea universului în care trăim este paradoxul lui Ahile şi al broaştei ţestoase:

În concurs cu broasca ţestoasă, Ahile îi dă acesteia un avans de 100 de metri. Chiar dacă Ahile fuge mult mai repede decât broasca ţestoasă, în timp ce el parcurge cei 100 de metri, broasca a parcurs şi ea o anumită distanţă. Din nou, până când Ahile parcurge distanţa rămasă, broasca parcurge şi ea o distanţă, ce-i drept mult mai mică şi tot aşa la infinit. Aşadar, de fiecare dată când Ahile ajunge până la punctul unde era broasca ţestoasă, aceasta deja nu mai este acolo, deci el nu va reuşi niciodată să depăşească broasca.

Există mai multe soluţii propuse pentru acest paradox, dar niciuna nu rezolvă esenţa paradoxului şi anume faptul că există o infinitate de evenimente care se petrec într-un interval de timp finit. Cea mai simplă rezolvare a paradoxului afirmă că nu există o infinitate de puncte între Ahile şi broasca ţestoasă, aşadar spaţiul nu este continuu, ci are o rezoluţie finită.

Ipoteză: Universul - o hologramă

Un alt lucru pe care ar trebui să îl observăm ar fi evidenţa faptului că universul în care trăim este tridimensional (ca spaţiu). Principiul holografic afirmă că entropia unui obiect (în particular a găurilor negre) este proporţională cu suprafaţa acestuia şi nu cu volumul său; aşadar volumul este iluzoriu, iar întreg Universul este doar o hologramă;  întreaga informaţie conţinută de acesta se găseşte pe suprafaţa sa.

Principiul holografic, atunci când este extrapolat la întregul Univers, afirmă că toată informaţia pe care noi o percepem tridimensional este de fapt bidimensională şi este "pictată" pe suprafaţa acestuia; suprafaţa respectivă (numită orizont cosmologic) este definită ca şi limita dintre universul observabil şi cel neobservabil, limită aflată la distanţa maximă necesară pentru a fi parcursă de lumină într-un timp egal cu vârsta Universului.

În sfârşit, un alt aspect tipic pentru o simulare atât de ambiţioasă încât să cuprindă un întreg Univers îl constituie puterea de calcul. Dacă un calculator ar trebui să simuleze comportamentul fiecărei particule elementare (şi interacţiunile dintre acestea) aflate într-un volum cât al Universului observabil, atunci probabil că puterea necesară de calcul ar fi prea mare chiar şi pentru o civilizaţie foarte avansată (numită de Bostrom post-umană).

De fapt, pentru a simula întregul Univers în care se găsesc un număr limitat de entităţi conştiente, este suficient să fie prezentat doar ceea ce este accesibil simţurilor acestora. Aşadar, este inutil să fie simulată în întregime o stea foarte îndepărtată. Este, de exemplu, suficient să fie proiectaţi către observator un număr finit de fotoni, invers proporţional cu pătratul distanţei. Informaţia codificată de aceşti fotoni este desigur infimă în raport cu tot ceea ce se întâmplă teoretic pe acea stea, deci puterea de calcul necesară este de asemenea infimă în raport cu o simulare completă.

La fel se comportă şi calculatoarele pe care le cunoaştem. Deşi articolul a ajuns la un număr de mai bine de 1000 cuvinte, totuşi pe ecran sunt afişate mult mai puţine (numărul depinde de rezoluţia aleasă). Desigur, întregul text există în memorie şi poate fi redat, dar acest lucru nu este necesar.

„Dacă mecanica cuantică nu te-a şocat, înseamnă că încă nu ai înţeles-o”

Oare putem observa economia de putere de calcul pe care o face calculatorul care ne simulează realitatea? Se pare că da. Comportamentul particulelor elementare este într-atât de bizar încât Bohr a afirmat că "dacă mecanica cuantică nu te-a şocat în mod profund, înseamnă că încă nu ai înţeles-o".

Primul paradox pe care îl întâlnim când începem să studiem mecanica cuantică este dualitatea undă/corpuscul a particulelor elementare. Există situaţii când acestea se comportă de parcă ar fi nişte obiecte minuscule, dar aceleaşi particule se comportă alteori de parcă ar fi unde. Această dualitate dă în anumite situaţii rezultate deosebit de bizare.

Fără să intrăm în detalii, există experimente în care particulele se comportă ca nişte unde, iar o particulă individuală este capabilă să treacă simultan prin două fante. Dacă instalăm detectori capabili să identifice fanta prin care trece particula, aceasta îşi schimbă comportamentul şi se manifestă ca un corpuscul şi deci va trece doar printr-o singură fantă, niciodată prin amândouă, ca înainte de instalarea detectoarelor.

Dacă oprim sau îndepărtăm detectoarele, atunci particulele vor reveni la comportamentul ondulatoriu şi vor trece simultan prin ambele fante, lucru care a fost demonstrat. Chiar şi Einstein a refuzat să creadă faptul că simpla observare a particulelor elementare modifică felul în care acestea se comportă; printr-o replică celebră, Einsten l-a întrebat pe fizicianul Abraham Pais: "Chiar crezi că Luna există doar atunci când te uiţi la ea?"

Am putea interpreta comportamentul diferit al particulelor elementare în funcţie de prezenţa observatorului ca fiind o modalitate prin care calculatorul care ne simulează Universul face economie de putere de calcul. Există şi alte experimente din mecanica cuantică, a căror rezultat absurd conform logicii de zi cu zi, ar putea fi explicat prin necesitatea de optimizare a algoritmilor de calcul a realităţii observabile.


Cum trebuie să ne comportăm într-o realitate simulată?

Oare viaţa într-o realitate simulată ar trebui să fie diferită ? Categoric nu. Nu există nici un motiv să ne comportăm şi să reacţionăm diferit, pe baza presupunerii sau convingerii că am trăi într-o realitate simulată. Modul de a anticipa ceea ce urmează să se întâmple este acelaşi cu cel pe care l-am folosit până acum. Iar respectarea valorilor morale trebuie să vină din interior şi nu de frica unei instanţe superioare.

Oare am putea afla dacă trăim sau nu într-o realitate simulată? Dacă cei care rulează simularea nu doresc acest lucru, nu prea avem nicio şansă să aflăm, iar dacă ei ar considera că este util ca noi să ştim acest lucru, ar putea pur şi simplu să afişeze în faţa noastră, plutind în aer, o fereastră cu mesajul: "Sunteţi într-o realitate simulată. Apăsaţi OK pentru continuare."

Argumentul simulării: nu doar un argument filozofic

Este argumentul lui Bostrom unul exclusiv de natură filozofică, nu şi ştiinţifică? Depinde. În articolul următor vom prezenta "Punctul Omega", o abordare foarte diferită a Argumentului Simulării.

P.S. Cititorul interesat de subiect nu trebuie să se rezume la conţinutul acestui articol. Mai multe despre argumentul simulării poate fi găsit căutând "Simulation Argument"; citiţi lucrarea originală a lui Nick Bostrom. Despre principiul holografic puteţi afla mai multe căutând "Holographic principle". Despre comportamentul bizar al particulelor elementare în experimentul cu două fante, puteţi afla mai multe căutând "Double-slit experiment".

Frank Tipler şi fizica vieţii fără de moarte

Despre autori:
♦ Cătălina Oana Curceanu, prim cercetător în domeniul fizicii particulelor elementare şi al fizicii nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Roma, Italia) şi colaborator al Scientia.ro;
♦ Paul Fogarassy, Director BAUM Engineering (Arad, Romania).