Žijeme vo virtuálnej realite?

(Reakcia na video od Dejepis inak.)

Odnepamäti je snahou ľudstva pochopiť vesmír, v ktorom žijeme. Teória simulácie je v tomto krokom vedľa. Sandra Sviteková spravila vo videu pekný prehľad tejto myšlienky, pridám len zopár poznámok z pohľadu fyzika.

Pre tých z vás, čo túto teóriu nepoznajú a zároveň sa vám nechce pozerať celé video, tu máte krátke zhrnutie. Za posledné desaťročia sa kvalita počítačových hier šialene posunula. Od pingpongu v podobe dvoch obdĺžnikov a kocky namiesto loptičky máme hry, ktoré vedia byť na nerozoznanie od filmov. Zatiaľ ide prevažne len o audiovizuálne podnety, no o pár storočí budú určite hry tak dokonalé, že budú vedieť hodnoverne simulovať realitu.

Tak, ako dnes bežia hry na miliónoch rôznych počítačoch, tak budú v budúcnosti bežať milióny paralelných simulácii vesmíru. Milión simulácii, no len jeden originál. To znamená, podľa niektorých (napr. autora myšlienky Nick Bostrom alebo Elona Muska), že je takmer isté, že žijeme v jednej z nich.

Je to zaujímavá myšlienka a treba povedať, že niekoľko fyzikálnych paradoxov súvisí s informáciami (napr. informačný paradox čiernych dier), prípadne sa podobným smerom uberali pomerne exotické úvahy o povahe priestoru. Myslím, že je však na mieste oveľa striedmejší prístup. Tu je niekoľko dôvodov.

Argument simulácie sa spolieha na večný pokrok technológii, no ako som raz písal ido exponenciálne preháňanie. Každý prudký rast narazí na svoje limity. Ak sa začnú exponenciálne množiť baktérie, dôjde im potrava, ak sa začne exponenciálna reakcia, začnú dochádzať reaktanty.

Súčasné počítače (procesory) sa riadia tzv. Moorový zákonom: každé dva roky sa zdvojnásobí počet tranzistorov. Tento trend sa darí držať (sem-tam dokonca prekonať), no rozmer súčiastok sa dostáva na hranicu nanometrov a do hry začne vstupovať kvantová fyzika. Možno sa tento limit podarí prekonať vývojom kvantových počítačov, možno nie. V každom prípade sa exponenciálny vývoj bežných počítačov zastaví.

Sú výpočtové limity, ktoré nás zatiaľ veľmi neobmedzujú, pri exponenciálne zložitejších počítačoch začnú. Napríklad, práca s informáciami nutne generuje teplo. Zatiaľ oveľa viac tepla v počítačoch tvoria tepelné straty obvodov, no počítač simulujúci vesmír by potreboval ďalšie vesmíry na chladenie (áno, viem, znie to absurdne).

Druhý problém je, že simulovať realitu je výpočtovo veľmi náročné. Približné výpočty, ako prúdenie vzduchu okolo lietadla či napätie v nosných pilieroch, vieme počítať aj pre veľké systémy. Náš najpresnejší opis hmoty je však kvantová chromodynamika (QCD) a tá je natoľko zložitá, že potrebujeme najlepšie superpočítače planéty, aby sme odsimulovali správanie niekoľkých protónov. Ak by sme takto chceli simulovať vesmír (na úrovni QCD), asi by sme potrebovali počítač o rozmeroch niekoľkých vesmírov (áno, aj toto znie absurdne).

Tretí problém, načo je vesmír taký zložitý? Koncom minulého storočia sme mysleli, že rozumieme fyzika. Bola teória hmoty a elektromagnetických polí a takmer všetko sme pomocou nich vedeli vysvetliť. Vedeli sme, že sa hmota skladá z atómov, svetlo je vlna a gravitácia sila.

Potom prišli desaťročia prekvapení. Zistilo sa, že gravitácia je vlastne efekt zakriveného časopriestoru, existujú fotóny, atómy sa riadia kvantovými pravidlami a ich jadrá sa riadia fyzikou tak zložitou, že v nej takmer nič nevieme spočítať.

Ak programujete, viete, že ak máte možnosť spraviť program mierne nepresnejší, ale OVEĽA jednoduchší, tak to spravíte. Ak by som mal ja napísať simulácie vesmíru, proste by som simuloval pekný a jednoduchý vesmír – ako sme ho vnímali koncom minulého storočia – a nikto by si to nevšimol?

Rozmýšľať o tom ako funguje svet znamená hľadať možné vysvetlenia toho, čo pozoroujeme okolo seba. Teória simulácia je tomto smere veľmi zavádzajúca. Ak raz priznáme, že na nej niečo môže byť, okamžite začne v množine možných vysvetlení toho, ako funguje vesmír, zaberať disproporcionálne veľa miesta – ak beží jedna simulácia, môže ich bežať aj miliarda.

Ak je tvrdenie také, že simulácia v ktorej sa (vraj) nachádzame odráža pravidlá vesmíru, v ktorom (vraj) prebieha, tak si dovolím tvrdiť, že pri presnosti a detailoch, aké pozorujeme, je to fyzikálne nemožné (resp. nerealistické). Zaujímavá úvaha, ale myslím, že nikam nevedie.

[Samuel]