Ist das Universum eine Simulation? Wissenschaftler debattieren

NEW YORK – Ist das Universum nur eine riesige, fantastisch komplexe Simulation? Wenn ja, wie könnten wir das herausfinden und was würde dieses Wissen für die Menschheit bedeuten?

Dies waren die großen Fragen, mit denen sich eine Gruppe von Wissenschaftlern sowie ein Philosoph am 5. April während der 17. jährlichen Isaac Asimov-Debatte hier im American Museum of Natural History befasste. Die Veranstaltung ehrt Asimov, den visionären Science-Fiction-Autor, indem sie Experten aus verschiedenen Bereichen einlädt, drängende Fragen zu den wissenschaftlichen Grenzen zu diskutieren.

Neil deGrasse Tyson, Direktor des Hayden Planetariums des Museums und Gastgeber der diesjährigen Veranstaltung, lud fünf Intellektuelle auf die Bühne ein, um ihre einzigartigen Perspektiven auf das Problem zu teilen: Zohreh Davoudi, ein Kernphysiker am Massachusetts Institute of Technology (MIT); Max Tegmark, ein Kosmologe am MIT, dessen jüngstes Buch das Universum als Mathematik untersucht; James Gates, ein Physiker an der University of Maryland, der seltsame, fehlerkorrigierende Codes tief in den Gleichungen der; Lisa Randall, eine Physikerin an der Harvard University, die die Simulationsfrage für mehr oder weniger irrelevant hält; und David Chalmers, ein Philosoph an der New York University, der regelmäßig die Realität in Frage stellt, die der bewusste Verstand wahrnimmt.

Wie können wir das sagen?

Die Menschheit könnte niemals mit Sicherheit beweisen können, ob das Universum simuliert wird, sagte Chalmers.

“Es wird sicherlich keinen schlüssigen experimentellen Beweis dafür geben, dass wir uns nicht in einer Simulation befinden”, sagte er zu Beginn der Debatte. “Alle Beweise, die wir jemals bekommen könnten, würden simuliert!”

Aber andere Diskussionsteilnehmer sagten, dass, wenn das simulierte Universum ähnliche physikalische Grenzen hat wie unser wahrgenommenes reales Universum — in dem etwas unendlich Kompliziertes nicht ohne unendliche Ressourcen modelliert werden kann — Zeichen von Abkürzungen und Annäherungen in unserer eigenen Welt lauern können, wie ein Bild in seine konstituierenden Pixel zerfällt, wenn Sie nahe genug an einen Bildschirm herankommen.

Davoudi schlug einen möglichen Weg vor, eine dieser Abkürzungen zu erkennen: durch das Studium der kosmischen Strahlung, der energiereichsten Teilchen, die Wissenschaftler jemals beobachtet haben. Kosmische Strahlen würden subtil anders aussehen, wenn die Raumzeit aus winzigen, diskreten Brocken – wie diesen Computerpixeln — im Gegensatz zu kontinuierlichen, intakten Schwaden gebildet würde, sagte sie.

Damit das Universum auf diese Weise simuliert werden kann, müsste es berechnet werden — was bedeutet, dass es im Wesentlichen mathematisch wäre. Tegmarks jüngstes Buch “Our Mathematical Universe: My Quest for the Ultimate Nature of Reality” (Deckle Edge, 2014) konzentriert sich darauf, warum das Universum so eng mit Mathematik verbunden zu sein scheint.

“Je mehr ich später als Physiker darüber lernte, desto erstaunter war ich, dass, wenn man tief in die Funktionsweise der Natur eindringt, euch alle als einen Haufen von Quarks und Elektronen betrachtet, wenn man sich anschaut, wie sich diese Quarks bewegen, die Regeln sind völlig mathematisch, soweit wir sagen können”, sagte Tegmark. Wenn er ein Charakter in einem Videospiel oder einer Simulation wäre, würde er anfangen zu erkennen, dass die Regeln auf diese Weise starr und mathematisch waren, sagte Tegmark.

Während Davoudi vorschlug, nach konkreten Beweisen für Berechnungen in der Natur zu suchen, hat Gates, ein Physiker, der an der Superstringtheorie arbeitet (ein Versuch, alle Teilchen und Kräfte des Universums mit Gleichungen zu beschreiben, die winzige, vibrierende supersymmetrische Strings beinhalten), etwas Verdächtiges wie Berechnungen in den theoretischen Gleichungen gefunden, die die Funktionsweise des Universums bestimmen.

Er entdeckte, was wie Fehlerkorrekturcodes aussah, die verwendet werden, um Fehler zu überprüfen und zu korrigieren, die durch den physikalischen Prozess des Rechnens eingeführt wurden. Diese Art von Code in einem Universum zu finden, das nicht berechnet wird, sei “extrem unwahrscheinlich”, sagte Gates.

“Fehlerkorrekturcodes sind das, was Browser funktionieren lässt, also warum waren sie in den Gleichungen, die ich über Quarks und Leptonen und Supersymmetrie studierte?” er sagte. “Das hat mich zu dieser sehr krassen Erkenntnis gebracht, dass ich nicht mehr sagen konnte, dass Leute wie Max verrückt sind.”

“Oder anders ausgedrückt: Wenn Sie lange genug Physik studieren, können auch Sie verrückt werden”, fügte er hinzu.

Aber Randall bemerkte, dass ein Universum, in dem sich Fehler ausbreiten konnten, schnell zusammenbrechen würde. Ist es nicht logisch, sagte sie, dass das stabile Universum, in dem wir uns befinden, diese Art von Feedback enthalten könnte? Die Forscher wiesen darauf hin, dass ein ähnlicher Fehlerkorrekturprozess während der Replikation von DNA funktioniert; Organismen, deren genetisches Material zu verstümmelt wurde, würden nicht überleben.

Arten der Simulation

Die Debatte untersuchte auch verschiedene mögliche Simulationen und die Auswirkungen, die sie auf unsere Welt haben würden. Zum Beispiel diskutierte Tegmark ein berühmtes “Welt als Simulation” -Argument des Philosophen Nick Bostrom: Wenn es möglich ist, ein Universum in unserer Welt zu simulieren, und die Menschheit sich daran gewöhnt, ist es weitaus wahrscheinlicher, dass wir uns in einer Simulation befinden als im wirklichen Leben — es gäbe weit mehr simulierte Menschen als echte Menschen.

Aber das Argument erscheint Tegmark als fehlerhaft. Zum einen fragte er, was würde eine unendliche Kette von Universen verhindern, die jeweils ein anderes darunter simulieren?

Ein Universum, das unser Universum simulierte, verwendete eine andere Physik als die in unserem Universum oder enthielt ein aktives Wesen, das die Simulation veränderte (anstatt ein Universum zu sein, das von den ersten Prinzipien ausging, wie in den Simulationen, die Davoudi baute), die Frage würde werden, wie viel könnten wir aus unserem eigenen heraus über das größere Universum herausfinden? Mit anderen Worten, es wäre wie Tegmarks Videospielcharakter, der versucht, das Betriebssystem zu verstehen, auf dem sein Spiel läuft.

Chalmers fügte hinzu, wenn die Simulation perfekt wäre, wäre es unmöglich, Informationen über die Welt draußen zu erhalten. Nur wenn es fehlerhaft oder interaktiv wäre, könnten wir etwas darüber herausfinden. Aber er würde sich “weigern, den Schöpfer der Simulation anzubeten”, unabhängig von ihrer Herkunft, sagte Chalmers.

Gates wies darauf hin, dass eine solche Simulation bedeuten würde, dass Reinkarnation möglich wäre — die Simulation könnte immer wieder ausgeführt werden und jeden wieder zum Leben erwecken.

“Es beginnt, eine sehr lustige Barriere zwischen dem, was die Leute oft denken, ist der Konflikt zwischen Wissenschaft und Glauben zu brechen”, sagte er.

“Wenn Sie sich am Ende der Nacht nicht sicher sind, ob Sie tatsächlich simuliert werden oder nicht, rate ich Ihnen, dorthin zu gehen und ein wirklich interessantes Leben zu führen und unerwartete Dinge zu tun, damit sich die Simulatoren nicht langweilen und Sie herunterfahren”, sagte Tegmark. Wie Computer das Universum simulieren (Infografik))

Was es bedeuten würde

Auf Druck gaben die meisten Forscher ihre Vorhersagen darüber ab, wie wahrscheinlich das Szenario der Welt als Simulation war. Davoudi würde nicht raten, Tegmark sagte, es sei 17 Prozent wahrscheinlich, Gates sagte, es gebe nur eine Chance von 1 Prozent, Randall sagte effektiv Null und Chalmers sagte 42 Prozent. (Diese Schätzungen spiegelten eine etwas höhere Wahrscheinlichkeit wider als die Vermutungen, die sie kurz vor der Debatte gemacht hatten.)

Tyson verglich das Verständnis des Universums mit dem Versuch, die Regeln eines Schachspiels herauszufinden, indem er nur die Figuren beobachtete, wie ursprünglich vom berühmten Physiker Richard Feynman beschrieben. “Ziemlich leicht kann man sagen:’Nun, dieses Stück bewegt sich in diese Richtung; Dieses Stück bewegt sich diagonal. Du verstehst das “, sagte Tyson. “Aber später erreicht das kleine Stück, das zwei gesprungen ist, das andere Ende des Bretts und wird zu einem ganz anderen Stück! Das ist irgendwie ausgeflippt. Es ist selten, aber es passiert, und es ist eine wichtige Regel des Spiels, die man meistens nicht sieht. Also frage ich mich, wie viel von einem Schachspiel ohne die Bedienungsanleitung ist das Universum, in dem wir leben?”

Die Frage nach dem Universum als Simulation könnte grundlegender sein, inwieweit Menschen ihr Universum von innen nach außen verstehen können — dieses Ziel ist viel wichtiger, als der Simulationsfrage auf den Grund zu gehen, waren sich die Forscher einig.

“Wir kennen die Antwort nicht, und wir machen einfach weiter Wissenschaft, bis sie versagt”, sagte Randall.

Das Denken über die Welt als Simulation ist nur insofern nützlich, als es interessante Wege vorschlägt, die Welt wissenschaftlich zu erforschen, oder Wissenschaftler ermutigt, ihre Beobachtungsfähigkeiten weiter zu verbessern, fügte sie hinzu.

“In dem Maße, in dem es uns einen Anreiz gibt, interessante Fragen zu stellen, die sich sicherlich lohnen, um zu sehen, wie groß die Gesetze der Physik sind, wie wir sie verstehen”, sagte Randall. “Wir versuchen, es so weit wie möglich herauszufinden.”

Sie können die gesamte Debatte auf YouTube (und oben eingebettet) mit freundlicher Genehmigung des American Museum of Natural History ansehen.

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