Matryca w prawdziwym życiu: czy możliwa jest idealna symulacja?

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2023-12-16 16:14

20 lat po premierze pierwszego „Matrixa” reżyserzy postanowili nakręcić czwartą. Przez ten czas wiele się zmieniło: bracia Wachowscy zostali siostrami, a naukowcy wzięli sobie do serca główną ideę filmu: wyobraźcie sobie, wielu fizyków poważnie dyskutuje o teorii, że nasz świat to tylko matryca, a my jesteśmy cyfrowi modele w nim.

Dlaczego naukowcy mieliby testować teorię z kina?

Przełożona na rzeczywistość idea „Matrixa” wydaje się absurdalna: po co ktoś miałby tworzyć ogromny wirtualny świat – który jest wyraźnie pracochłonny – i zaludniać go ludźmi, nami? Co więcej, realizacja tego pomysłu z filmu sióstr Wachowskich nie wytrzymuje krytyki: każdy uczeń wie, że sprawność nie może przekroczyć 100%, co oznacza, że nie ma sensu pobierać energii do maszyn od ludzi w kapsułkach – więcej energii wydadzą na ich karmienie i podgrzewanie, niż mogą dać maszynom.

Nick Bostrom jako pierwszy w środowisku akademickim odpowiedział na pytanie, czy ktoś może potrzebować całego symulowanego świata w 2001 roku. W tym czasie naukowcy zaczęli już używać symulacji komputerowych, a Bostrom zasugerował, że prędzej czy później takie symulacje komputerowe zostaną wykorzystane do badania przeszłości. W ramach takiej symulacji możliwe będzie stworzenie szczegółowych modeli planety, żyjących na niej ludzi i ich relacji – społecznych, ekonomicznych, kulturowych.

Historii nie można badać eksperymentalnie, ale w modelach można uruchamiać niezliczone scenariusze, przeprowadzając najdziksze eksperymenty – od Hitlera po postmodernistyczny świat, w którym teraz żyjemy. Takie eksperymenty są przydatne nie tylko dla historii: dobrze byłoby również lepiej zrozumieć światową gospodarkę, ale kto da eksperymenty do przeprowadzenia na ośmiu miliardach prawdziwych, żywych ludzi naraz? Bostrom zwraca uwagę na ważny punkt. Dużo łatwiej i taniej jest stworzyć model, niż stworzyć nową, biologicznie realną osobę. I dobrze, bo historyk chce stworzyć jeden model społeczeństwa, socjolog inny, ekonomista trzeci i tak dalej. Na świecie jest wielu naukowców, więc liczba cyfrowych „osób”, które powstaną w wielu tego typu symulacjach, może być bardzo duża. Na przykład sto tysięcy, milion lub dziesięć milionów razy więcej niż liczba „biologicznych”, prawdziwych ludzi.

Jeśli założymy, że teoria jest słuszna, to czysto statystycznie nie mamy prawie żadnych szans na to, by nie być modelami cyfrowymi, ale prawdziwymi ludźmi. Powiedzmy, że całkowita liczba ludzi „macierzystych” stworzonych gdziekolwiek i kiedykolwiek przez jakąkolwiek cywilizację jest tylko sto tysięcy razy większa niż liczba przedstawicieli tej cywilizacji. Wtedy prawdopodobieństwo, że losowo wybrane inteligentne stworzenie jest biologiczne, a nie „cyfrowe”, wynosi mniej niż sto tysięcznych. Oznacza to, że jeśli taka symulacja jest naprawdę przeprowadzana, ty, czytelniku tych wierszy, prawie na pewno jesteś tylko zbiorem liczb w niezwykle zaawansowanym superkomputerze.

Wnioski Bostroma dobrze oddaje tytuł jednego z jego artykułów: „… prawdopodobieństwo, że żyjesz w Matrixie jest bardzo wysokie”. Jego hipoteza jest dość popularna: Elon Musk, jeden z jej zwolenników, stwierdził kiedyś, że prawdopodobieństwo naszego życia nie w matrycy, ale w realnym świecie wynosi miliardy. Astrofizyk i laureat Nagrody Nobla George Smoot uważa, że prawdopodobieństwo jest jeszcze wyższe, a łączną liczbę prac naukowych na ten temat w ciągu ostatnich dwudziestu lat szacuje się na dziesiątki.

Jak zbudować „Matrix” w prawdziwym życiu, jeśli naprawdę chcesz?

W 2012 roku grupa fizyków niemieckich i amerykańskich napisała artykuł naukowy na ten temat, opublikowany później w The European Physical Journal A. Gdzie, z czysto technicznego punktu widzenia, należy zacząć modelować wielki świat? Ich zdaniem najlepiej nadają się do tego modele formowania się jąder atomowych oparte na nowoczesnych koncepcjach chromodynamiki kwantowej (która daje początek silnemu oddziaływaniu jądrowemu, utrzymującemu w całości protony i neutrony). Badacze zastanawiali się, jak trudno byłoby stworzyć symulowany wszechświat w postaci bardzo dużego modelu, pochodzącego z najmniejszych cząstek i ich składowych kwarków. Według ich obliczeń szczegółowa symulacja naprawdę dużego Wszechświata będzie wymagała zbyt dużej mocy obliczeniowej – dość drogiej nawet jak na hipotetyczną cywilizację z odległej przyszłości. A ponieważ szczegółowa symulacja nie może być zbyt duża, oznacza to, że naprawdę odległe obszary przestrzeni są czymś w rodzaju scenerii teatralnej, ponieważ po prostu nie było wystarczających zdolności produkcyjnych do ich drobiazgowego rysowania. Takie obszary przestrzeni są czymś, co tylko wygląda jak odległe gwiazdy i galaktyki i wygląda na tyle szczegółowo, że dzisiejsze teleskopy nie są w stanie odróżnić tego „malowanego nieba” od teraźniejszości. Ale jest niuans.

Symulowany świat, ze względu na umiarkowaną moc komputerów używanych do jego obliczeń, po prostu nie może mieć takiej rozdzielczości jak świat rzeczywisty. Jeśli stwierdzimy, że „rozdzielczość” otaczającej nas rzeczywistości jest gorsza niż powinna opierać się na podstawach fizyki, to żyjemy w matrycy badawczej.

„W przypadku symulowanego stworzenia zawsze istnieje możliwość odkrycia, że jest symulowane” – podsumowują naukowcy.

Czy powinienem wziąć czerwoną pigułkę?

W 2019 roku filozof Preston Greene opublikował artykuł, w którym publicznie apelował, aby nawet nie próbować dowiedzieć się, czy żyjemy w prawdziwym świecie, czy nie. Jak twierdzi, jeśli wieloletnie badania wykażą, że nasz świat ma nieograniczoną „rozdzielczość” nawet w najdalszych zakątkach kosmosu, to okazuje się, że żyjemy w prawdziwym Wszechświecie – a wtedy naukowcy będą tylko tracić czas na szukanie odpowiedź na to pytanie…

Ale to nawet najlepsza możliwa opcja. Dużo gorzej, jeśli okaże się, że „rozdzielczość” widzialnego Wszechświata jest niższa niż oczekiwano – to znaczy, jeśli wszyscy istniejemy tylko jako zbiór liczb. Chodzi o to, że symulowane światy będą miały wartość dla naukowców-twórców tylko tak długo, jak będą dokładnie modelować swój własny świat. Jeśli jednak populacja symulowanego świata nagle zda sobie sprawę ze swojej wirtualności, to na pewno przestanie zachowywać się „normalnie”. Zdając sobie sprawę, że są mieszkańcami matrycy, wielu może przestać chodzić do pracy, przestrzegać norm moralności publicznej i tak dalej. Jaki jest pożytek z modelu, który nie działa?

Green uważa, że nie ma z tego żadnych korzyści – i że naukowcy modelującej cywilizacji po prostu odłączą taki model od zasilania. Na szczęście nawet przy ograniczonej „rozdzielczości” symulowanie całego świata nie jest najtańszą przyjemnością. Jeśli ludzkość naprawdę zażyje czerwoną pigułkę, można ją po prostu odłączyć od zasilania – dlatego wszyscy umieramy w sposób nieiluzoryczny.

A jeśli żyjemy w symulacji symulacyjnej?

Jednak Preston Green nie ma całkowitej racji. Teoretycznie sensowne jest symulowanie modelu, którego mieszkańcy nagle zdali sobie sprawę, że są wirtualni. Może to być przydatne dla cywilizacji, która w pewnym momencie sama zdała sobie sprawę, że jest modelowana. Jednocześnie jego twórcy z jakiegoś powodu zapomnieli lub nie chcieli wyłączyć modelu.

Takim „małym ludziom” może się przydać symulacja sytuacji, w której znajduje się ich społeczeństwo. Następnie mogą zbudować model, aby zbadać, jak zachowują się symulowani ludzie, gdy zdają sobie sprawę, że są tylko symulacją. Jeśli tak jest, to nie ma co się bać, że zostaniemy wyłączeni w momencie, gdy uświadomimy sobie, że żyjemy w matrycy: na ten moment wystartował nasz model.

Czy potrafisz stworzyć idealną symulację?

Każda szczegółowa symulacja nawet jednej planety, aż do poziomu atomów i cząstek subatomowych, wymaga bardzo dużych zasobów. Zmniejszenie rozdzielczości może zmniejszyć realizm ludzkich zachowań w modelu, co oznacza, że obliczenia na niej oparte mogą nie być wystarczająco dokładne, aby przenieść wnioski z symulacji do świata rzeczywistego.

Ponadto, jak zauważyliśmy powyżej, symulowani zawsze mogą znaleźć dowody na to, że są symulowani. Czy istnieje sposób na obejście tego ograniczenia i stworzenie modeli, które wymagają mniej potężnych superkomputerów, ale jednocześnie nieskończenie wysokiej rozdzielczości, jak w prawdziwym świecie?

Dość nietypowa odpowiedź na to pytanie pojawiła się w latach 2012-2013. Fizycy wykazali, że z teoretycznego punktu widzenia nasz Wszechświat podczas Wielkiego Wybuchu mógł powstać nie z jakiegoś małego punktu o nieskończonej ilości materii i nieskończonej gęstości, ale z bardzo ograniczonego obszaru przestrzeni, gdzie prawie bez znaczenia. Okazało się, że w ramach mechanizmów „inflacji” Wszechświata na wczesnym etapie jego rozwoju, z próżni może powstać ogromna ilość materii.

Jak zauważa akademik Valery Rubakov, jeśli fizycy mogą stworzyć w laboratorium region przestrzeni o właściwościach wczesnego Wszechświata, to taki „Wszechświat w laboratorium” po prostu zamieni się w odpowiednik naszego własnego Wszechświata zgodnie z prawami fizycznymi.

Dla takiego „laboratoryjnego wszechświata” rozdzielczość będzie nieskończenie duża, gdyż ściśle mówiąc, ze swej natury jest materialna, a nie „cyfrowa”. Dodatkowo jego praca we Wszechświecie „rodzicielskim” nie wymaga stałego wydatkowania energii: wystarczy ją tam wpompować raz, podczas tworzenia. Co więcej, musi być bardzo zwarty - nie więcej niż część zestawu eksperymentalnego, w którym został „poczęty”.

Obserwacje astronomiczne w teorii mogą wskazywać, że taki scenariusz jest technicznie możliwy. W tej chwili, przy dzisiejszym stanie techniki, jest to czysta teoria. Aby wprowadzić to w życie, trzeba wykonać całą masę pracy: najpierw znaleźć w przyrodzie pola fizyczne przewidywane przez teorię „wszechświatów laboratoryjnych”, a następnie spróbować nauczyć się z nimi pracować (uważnie, aby nie niszczyć nasz po drodze).

W związku z tym Valery Rubakov zadaje pytanie: czy nasz Wszechświat nie jest jednym z takich „laboratoryjnych”? Niestety dzisiaj nie da się rzetelnie odpowiedzieć na to pytanie. Twórcy „zabawkowego wszechświata” muszą pozostawić „bramę” do swojego stacjonarnego modelu, inaczej będzie im trudno go obserwować. Trudno jednak znaleźć takie drzwi, zwłaszcza że można je umieścić w dowolnym punkcie czasoprzestrzeni.

Jedno jest pewne. Idąc za logiką Bostroma, gdyby któryś z inteligentnych gatunków kiedykolwiek zdecydował się stworzyć laboratoryjne Wszechświaty, mieszkańcy tych Wszechświatów mogą zrobić ten sam krok: stworzyć swój własny „kieszonkowy Wszechświat” (przypomnijmy, że jego rzeczywisty rozmiar będzie taki jak nasz, tam mały i zwarty). będzie tylko wejściem do niego z laboratorium twórców).

W związku z tym sztuczne światy zaczną się mnożyć, a prawdopodobieństwo, że jesteśmy mieszkańcami stworzonego przez człowieka wszechświata, jest matematycznie wyższe niż w pierwotnym wszechświecie.