Matriisi tosielämässä: Onko täydellinen simulointi mahdollista?

2024 Kirjoittaja: Seth Attwood | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2023-12-16 16:04

20 vuotta ensimmäisen "Matrixin" julkaisun jälkeen ohjaajat päättivät kuvata neljännen. Tänä aikana paljon on muuttunut: Wachowski-veljeksistä tuli sisaria, ja tutkijat ottivat elokuvan pääidean sydämeensä: kuvittele, monet fyysikot keskustelevat vakavasti teoriasta, jonka mukaan maailmamme on vain matriisi ja me olemme digitaalisia. malleja siinä.

Miksi tutkijoiden pitäisi testata teoriaa elokuvasta?

Todellisuudessa käännettynä ajatus "Matrixista" näyttää absurdilta: miksi kukaan luoisi valtavan virtuaalimaailman - joka on selvästi työlästä - ja asuttaisi sen ihmisillä, meillä? Lisäksi tämän Wachowski-sisarten elokuvan idean toteutus ei kestä kritiikkiä: jokainen koululainen tietää, että hyötysuhde ei voi ylittää 100%, mikä tarkoittaa, että ei ole järkevää saada koneisiin energiaa ihmisiltä kapseleissa - enemmän energiaa kuluu niiden ruokkimiseen ja lämmittämiseen, enemmän kuin he voivat antaa koneille.

Nick Bostrom vastasi ensimmäisenä akateemisena vuonna 2001 kysymykseen, tarvitseeko joku kokonaisen simuloidun maailman. Siihen mennessä tiedemiehet olivat jo alkaneet käyttää tietokonesimulaatioita, ja Bostrom ehdotti, että ennemmin tai myöhemmin tällaisia tietokonesimulaatioita käytettäisiin menneisyyden tutkimiseen. Tällaisen simulaation puitteissa on mahdollista luoda yksityiskohtaisia malleja planeettasta, sillä asuvista ihmisistä ja heidän suhteistaan - sosiaalisista, taloudellisista, kulttuurisista.

Historiaa ei voi tutkia kokeellisesti, mutta malleissa voit ajaa lukemattomia skenaarioita ja luoda villeimpiä kokeita - Hitleristä postmoderniin maailmaan, jossa nyt elämme. Tällaiset kokeet eivät ole hyödyllisiä vain historian kannalta: olisi myös hyvä ymmärtää maailmantaloutta paremmin, mutta kuka antaa kokeita suoritettavaksi kahdeksalla miljardilla todellisella elävällä ihmisellä kerralla? Bostrom kiinnittää huomion tärkeään seikkaan. Mallin luominen on paljon helpompaa ja halvempaa kuin uuden, biologisesti todellisen ihmisen luominen. Ja tämä on hyvä, koska historioitsija haluaa luoda yhden yhteiskuntamallin, sosiologi - toisen, taloustieteilijä - kolmannen ja niin edelleen. Maailmassa on paljon tutkijoita, joten monissa tällaisissa simulaatioissa syntyvien digitaalisten "ihmisten" määrä voi olla hyvin suuri. Esimerkiksi satatuhatta tai miljoona tai kymmenen miljoonaa kertaa enemmän kuin "biologisten", todellisten ihmisten määrä.

Jos oletetaan, että teoria on oikea, niin puhtaasti tilastollisesti meillä ei ole juuri mitään mahdollisuutta olla digitaalisia malleja, vaan todellisia ihmisiä. Oletetaan, että missä tahansa ja aina minkä tahansa sivilisaation luomien "matriisiihmisten" kokonaismäärä on vain satatuhatta kertaa enemmän kuin tämän sivilisaation edustajien lukumäärä. Silloin todennäköisyys, että satunnaisesti valittu älykäs olento on biologinen eikä "digitaalinen", on pienempi kuin satatuhannen osa. Eli jos tällaista simulaatiota todella suoritetaan, olet näiden rivien lukija lähes varmasti vain joukko numeroita erittäin edistyneessä supertietokoneessa.

Bostromin johtopäätökset kuvataan hyvin yhden hänen artikkelinsa otsikossa: "… todennäköisyys, että asut Matrixissa, on erittäin korkea." Hänen hypoteesinsa on melko suosittu: Elon Musk, yksi hänen kannattajistaan, totesi kerran, että todennäköisyys, että elämme ei matriisissa, vaan todellisessa maailmassa, on yksi miljardeista. Astrofyysikko ja Nobel-palkittu George Smoot uskoo, että todennäköisyys on vielä suurempi, ja tätä aihetta käsittelevien tieteellisten julkaisujen kokonaismääräksi viimeisten kahdenkymmenen vuoden aikana on arvioitu kymmeniä.

Kuinka rakentaa "Matrix" tosielämässä, jos todella haluat?

Vuonna 2012 ryhmä saksalaisia ja amerikkalaisia fyysikoita kirjoitti tästä aiheesta tieteellisen artikkelin, joka julkaistiin myöhemmin The European Physical Journal A -lehdessä. Mistä puhtaasti teknisestä näkökulmasta suuren maailman mallintamista kannattaisi aloittaa? Heidän mielestään tähän soveltuvat parhaiten nykyaikaisiin kvanttikromodynamiikan käsitteisiin perustuvat atomiytimien muodostumismallit (josta syntyy vahva ydinvuorovaikutus, joka pitää protonit ja neutronit kokonaisessa muodossa). Tutkijat ihmettelivät, kuinka vaikeaa olisi luoda simuloitu maailmankaikkeus erittäin suuren mallin muodossa, joka olisi peräisin pienimmistä hiukkasista ja niiden kvarkeista. Heidän laskelmiensa mukaan todella suuren universumin yksityiskohtainen simulointi vaatii liikaa laskentatehoa - melko kallista jopa hypoteettiselle sivilisaatiolle kaukaisesta tulevaisuudesta. Ja koska yksityiskohtainen simulaatio ei voi olla liian suuri, se tarkoittaa, että todella kaukana olevat avaruusalueet ovat jotain teatterimaisemaa, koska tuotantokapasiteetti ei yksinkertaisesti riittänyt niiden huolelliseen piirtämiseen. Tällaiset avaruuden alueet näyttävät vain kaukaisilta tähdiltä ja galakseilta ja näyttävät niin yksityiskohtaisesti, että nykyiset teleskoopit eivät pysty erottamaan tätä "maalattua taivasta" nykyisestä. Mutta siinä on vivahde.

Simuloidulla maailmalla ei yksinkertaisesti voi olla samaa resoluutiota kuin todellisella maailmalla sen laskelmissa käytettyjen tietokoneiden kohtuullisen tehon vuoksi. Jos huomaamme, että meitä ympäröivän todellisuuden "resoluutio" on huonompi kuin sen pitäisi perusfysiikan perusteella olla, elämme tutkimusmatriisissa.

"Simuloidulla olennolla on aina mahdollisuus havaita, että se on simuloitu", tutkijat päättelevät.

Pitäisikö minun ottaa punainen pilleri?

Vuonna 2019 filosofi Preston Greene julkaisi artikkelin, jossa hän kehotti julkisesti olemaan yrittämättä edes yrittää selvittää, elämmekö todellisessa maailmassa vai emme. Kuten hän toteaa, jos pitkän aikavälin tutkimukset osoittavat, että maailmallamme on rajattoman korkea "resoluutio" jopa avaruuden syrjäisimmissä kulmissa, niin käy ilmi, että elämme todellisessa universumissa - ja silloin tiedemiehet vain tuhlaavat aikaa yrittääkseen löytää vastaus tähän kysymykseen…

Mutta tämä on jopa paras mahdollinen vaihtoehto. Paljon pahempaa, jos käy ilmi, että näkyvän maailmankaikkeuden "resoluutio" on odotettua pienempi - eli jos me kaikki olemme olemassa vain joukkona lukuja. Asia on siinä, että simuloidut maailmat ovat arvokkaita luojilleen vain niin kauan kuin he mallintavat omaa maailmaansa tarkasti. Mutta jos simuloidun maailman väestö yhtäkkiä tajuaa virtualisuutensa, se lakkaa varmasti käyttäytymästä "normaalisti". Ymmärtämällä, että he ovat matriisin asukkaita, monet voivat lopettaa töissä käymisen, noudattaa julkisen moraalin sääntöjä ja niin edelleen. Mitä hyötyä on mallista, joka ei toimi?

Green uskoo, että siitä ei ole hyötyä - ja mallintavan sivilisaation tutkijat yksinkertaisesti irrottavat tällaisen mallin virtalähteestä. Onneksi vaikka sen rajallinen "resoluutio" simuloida koko maailma ei ole halvin ilo. Jos ihmiskunta todella ottaa punaisen pillerin, se voidaan yksinkertaisesti irrottaa virtalähteestä - minkä vuoksi me kaikki kuolemme ei-illusorisella tavalla.

Entä jos elämme simulaatiosimulaatiossa?

Mutta Preston Green ei ole täysin oikeassa. Teoriassa on järkevää simuloida mallia, jonka asukkaat yhtäkkiä tajusivat olevansa virtuaalisia. Tästä voi olla hyötyä sivilisaatiolle, joka jossain vaiheessa itse tajusi, että sitä mallinnetaan. Samaan aikaan sen luojat unohtivat tai eivät halunneet poistaa mallia käytöstä jostain syystä.

Tällaisten "pienten miesten" voi olla hyödyllistä simuloida tilannetta, jossa heidän yhteiskuntansa on. Sitten he voivat rakentaa mallin tutkiakseen, kuinka simuloidut ihmiset käyttäytyvät, kun he ymmärtävät olevansa vain simulaatiota. Jos näin on, ei tarvitse pelätä, että meidät sammutetaan sillä hetkellä, kun tajuamme elävämme matriisissa: tätä hetkeä varten mallimme lanseerattiin.

Voitko luoda täydellisen simulaation?

Jokin yhden planeetan yksityiskohtainen simulointi atomien ja subatomisten hiukkasten tasolle on erittäin resurssivaltaista. Resoluution pienentäminen voi heikentää ihmisen käyttäytymisen realistisuutta mallissa, jolloin siihen perustuvat laskelmat eivät välttämättä ole riittävän tarkkoja siirtämään simulaation johtopäätökset todelliseen maailmaan.

Lisäksi, kuten yllä totesimme, simuloidut voivat aina löytää todisteita siitä, että niitä simuloidaan. Onko mahdollista kiertää tämä rajoitus ja luoda malleja, jotka vaativat vähemmän tehokkaita supertietokoneita, mutta samalla äärettömän korkeaa resoluutiota, kuten todellisessa maailmassa?

Melko epätavallinen vastaus tähän kysymykseen ilmestyi vuosina 2012-2013. Fyysikot ovat osoittaneet, että teoreettisesta näkökulmasta universumimme alkuräjähdyksen aikana ei voinut syntyä jostain pienestä pisteestä, jossa on ääretön määrä ainetta ja ääretön tiheys, vaan hyvin rajallisesta avaruusalueesta, jossa oli melkein ei väliä. Kävi ilmi, että universumin "inflaation" mekanismien puitteissa sen kehityksen varhaisessa vaiheessa tyhjiöstä voi syntyä valtava määrä ainetta.

Kuten akateemikko Valeri Rubakov huomauttaa, jos fyysikot voivat luoda laboratoriossa avaruusalueen, jolla on varhaisen universumin ominaisuudet, niin tällainen "universumi laboratoriossa" muuttuu yksinkertaisesti oman universumimme analogiksi fysikaalisten lakien mukaan.

Tällaiselle "laboratoriouniversumille" resoluutio on äärettömän suuri, koska tarkalleen ottaen se on luonteeltaan aineellinen, ei "digitaalinen". Lisäksi sen työ "emouniversumissa" ei vaadi jatkuvaa energiankulutusta: riittää, että pumppaat sen sinne kerran luomisen aikana. Lisäksi sen on oltava erittäin kompakti - ei enempää kuin se osa kokeellisesta järjestelystä, jossa se "suositettiin".

Tähtitieteelliset havainnot teoriassa voivat osoittaa, että tällainen skenaario on teknisesti mahdollinen. Tällä hetkellä tämä on puhdasta teoriaa tämän päivän tekniikan tason mukaan. Jotta se voidaan toteuttaa käytännössä, sinun on tehtävä uusi kasa työtä: ensin löydettävä luonnosta "laboratoriouniversumien" teorian ennustamat fyysiset kentät ja sitten yritettävä oppia työskentelemään niiden kanssa (varovasti, jotta et tuhoa). meidän matkan varrella).

Tässä suhteessa Valeri Rubakov kysyy: eikö universumimme ole yksi sellaisista "laboratorio"? Valitettavasti tähän kysymykseen on nykyään mahdotonta vastata luotettavasti. "Leluuniversumin" luojien on jätettävä "portti" työpöytämallilleen, muuten heidän on vaikea tarkkailla sitä. Mutta tällaisia ovia on vaikea löytää, varsinkin kun ne voidaan sijoittaa mihin tahansa aika-avaruuspisteeseen.

Yksi asia on varma. Bostromin logiikkaa noudattaen, jos joku älykkäistä lajeista joskus päätti luoda laboratoriouniversumeja, näiden universumien asukkaat voivat ottaa saman askeleen: luoda oman "taskuuniversuminsa" (muista, että sen todellinen koko on kuin meidän, pieni ja kompakti siellä on vain sisäänkäynti siihen tekijöiden laboratoriosta).

Näin ollen keinotekoiset maailmat alkavat lisääntyä, ja todennäköisyys, että olemme ihmisen luoman maailmankaikkeuden asukkaita, on matemaattisesti suurempi kuin se, että elämme ikiaikaisessa universumissa.