Är universum en simulering? Forskare debatterar

NEW YORK — är universum bara en enorm, fantastiskt komplex simulering? Om så är fallet, hur kan vi ta reda på det, och vad skulle den kunskapen betyda för mänskligheten?

dessa var de stora frågorna som en grupp forskare, liksom en filosof, tacklade den 5 April under den 17: e årliga Isaac Asimov-debatten här på American Museum of Natural History. Evenemanget hedrar Asimov, den visionära science-fiction-författaren, genom att bjuda in experter på olika områden för att diskutera pressande frågor om de vetenskapliga gränserna.

Neil deGrasse Tyson, chef för museets Hayden Planetarium och värd för årets evenemang, bjöd in fem intellektuella till scenen för att dela sina unika perspektiv på problemet: Zohreh Davoudi, en kärnfysiker vid Massachusetts Institute of Technology (MIT); Max Tegmark, en kosmolog vid MIT vars senaste bok undersöker universum som matematik; James Gates, en fysiker vid University of Maryland som upptäckte konstiga, felkorrigerande koder djupt i ekvationerna för supersymmetri; Lisa Randall, en fysiker vid Harvard University som tycker att simuleringsfrågan är mer eller mindre irrelevant; och David Chalmers, en filosof vid New York University som regelbundet ifrågasätter den verklighet som medvetna sinnen uppfattar.

Hur kan vi berätta?

mänskligheten kanske aldrig kan bevisa med säkerhet om universum simuleras, sade Chalmers.

” det kommer verkligen inte att vara avgörande experimentellt bevis på att vi inte är i en simulering”, sa han nära debattens början. “Alla bevis vi någonsin kunde få skulle simuleras!”

men andra paneldeltagare sa att om det simulerade universum har liknande fysiska begränsningar som vårt upplevda verkliga universum — där något oändligt komplicerat inte kan modelleras utan oändliga resurser — kan tecken på genvägar och approximationer lura i vår egen värld, hur en bild bryts upp i sina beståndsdelar när du kommer tillräckligt nära en skärm.

Davoudi föreslog ett möjligt sätt att upptäcka en av dessa genvägar: genom att studera kosmiska strålar har de mest energiska partiklarna som forskare någonsin har observerat. Kosmiska strålar verkar subtilt annorlunda om rymdtid bildades av små, diskreta bitar — som de datorpixlarna — i motsats till kontinuerliga, intakta strängar, sa hon.

för att universum ska simuleras på detta sätt måste det beräknas — vilket betyder att det i huvudsak skulle vara matematiskt. Tegmarks senaste bok,” Our Mathematical Universe: My Quest for the Ultimate Nature of Reality ” (Deckle Edge, 2014), fokuserar på varför universum verkar så nära knutet till matematik.

” ju mer jag lärde mig om senare, som fysiker, desto mer slog jag mig att när du kommer djupt ner i hur naturen fungerar, ner i att titta på er alla som en massa kvarkar och elektroner om du tittar på hur dessa kvarkar rör sig, är reglerna helt matematiska, så långt vi kan säga,” sade Tegmark. Om han var en karaktär i ett videospel eller simulering, skulle han börja inse att reglerna var styva och matematiska på just det sättet, sa Tegmark.

medan Davoudi föreslog att söka efter konkreta bevis på beräkning i naturen, har Gates, en fysiker som arbetar med superstringteori (ett försök att beskriva alla universums partiklar och krafter med ekvationer som involverar små, vibrerande supersymmetriska strängar), hittat något misstänkt som beräkning i de teoretiska ekvationerna som styr hur universum fungerar.

han upptäckte vad som såg ut som felkorrigeringskoder, som används för att kontrollera och korrigera fel som har införts genom den fysiska processen för beräkning. Att hitta den typen av kod i ett universum som inte beräknas är “extremt osannolikt”, sa Gates.

” Felkorrigeringskoder är det som får webbläsare att fungera, så varför var de i ekvationerna som jag studerade om kvarkar, leptoner och supersymmetri?”sa han. “Det var det som förde mig till denna mycket starka insikt att jag inte längre kunde säga att människor som Max är galen.”

” eller, på ett annat sätt, om du studerar fysik tillräckligt länge, kan du också bli galen,” tillade han.

men Randall noterade att ett universum där fel kunde spridas snabbt skulle bryta ner. Så är det inte logiskt, sade hon, att det stabila universum vi befinner oss i kan införliva den typen av feedback? Forskarna påpekade att en liknande felkorrigeringsprocess fungerar under replikationen av DNA; organismer vars genetiska material blev för manglade skulle inte överleva.

typer av simulering

debatten undersökte också olika möjliga simuleringar och effekterna de skulle ha på vår värld. Tegmark diskuterade till exempel ett berömt “world as simulation” — argument av filosofen Nick Bostrom: om det är möjligt att simulera ett universum i vår värld, och mänskligheten kommer till det, är det mycket mer troligt att vi är i en simulering än i verkligheten-det skulle finnas mycket mer simulerade människor “i existens” än riktiga människor.

men argumentet slår Tegmark som felaktigt. För en frågade han, vad skulle förhindra en oändlig kedja av universum som var och en simulerar en annan under den?

ett universum som simulerar vårt använde annan fysik än de i vårt universum, eller innehöll en aktiv varelse som förändrade simuleringen som den gick (snarare än att vara ett universum som löper från första principer, som i simuleringarna Davoudi bygger), frågan skulle bli, hur mycket kan vi räkna ut om det större universum inifrån vårt eget? Med andra ord skulle det vara som Tegmarks videospelkaraktär som försöker förstå operativsystemet som hans spel körs på.

Chalmers tillade att om simuleringen var perfekt skulle det vara omöjligt att få information om världen utanför. Endast om det var buggy, eller interaktiv, skulle vi kunna ta reda på något om det. Men han skulle” vägra att dyrka ” simuleringens skapare, oavsett ursprung, sa Chalmers.

Gates påpekade att en sådan simulering skulle innebära reinkarnation var möjlig — simuleringen kunde alltid köras igen och få alla tillbaka till livet.

“det börjar bryta ner en mycket rolig barriär mellan vad folk ofta tycker är konflikten mellan vetenskap och tro”, sa han.

” om du inte är säker, i slutet av natten, oavsett om du faktiskt simuleras eller inte, är mitt råd till dig att gå ut och leva riktigt intressanta liv och göra oväntade saker, så att simulatorerna inte blir uttråkade och stänger av dig, ” sa Tegmark. Hur datorer simulerar universum (Infographic))

vad det skulle betyda

när de pressades gav de flesta forskarna sina förutsägelser om hur sannolikt världssimuleringsscenariot var. Davoudi skulle inte gissa, Tegmark sa att det var 17 procent troligt, Gates sa att det bara var en 1 procent chans, Randall sa effektivt noll och Chalmers sa 42 procent. (Dessa uppskattningar återspeglade en något högre sannolikhet än de gissningar de gav strax före debatten.)

Tyson liknade att förstå universum för att försöka lista ut reglerna för ett schackspel genom att bara titta på bitarna, som ursprungligen beskrivits av den berömda fysikern Richard Feynman. “Ganska enkelt kan du säga,” Tja, det här stycket rör sig så här; den här rör sig diagonalt. Du förstår det, ” sa Tyson. “Men senare når den lilla biten som hoppade två den andra änden av brädet och blir en helt annan bit! Det är lite freaky. Det är sällsynt, men det händer, och det är en viktig regel i spelet som du oftast inte ser. Så jag undrar, hur mycket av ett schackspel utan bruksanvisningen är själva universum där vi lever?”

frågan om universum som en simulering kan vara mer grundläggande om hur mycket människor kan förstå sitt universum inifrån och ut-det målet är mycket viktigare än att komma till botten av simuleringsfrågan, kom forskarna överens.

“vi vet inte svaret, och vi fortsätter bara att göra vetenskap tills det misslyckas”, sa Randall.

att tänka på världen som en simulering är bara användbar genom att den föreslår intressanta sätt att utforska världen vetenskapligt eller uppmuntrar forskare att ytterligare finslipa sina observationsförmåga, tillade hon.

” i den utsträckning det ger oss ett incitament att ställa intressanta frågor som verkligen är värda att göra, för att se vad som är omfattningen av fysikens lagar som vi förstår dem”, sa Randall. “Vi försöker lista ut det i den utsträckning vi kan.”

du kan titta på hela debatten på YouTube (och inbäddad ovan), med tillstånd av American Museum of Natural History.

e-post Sarah Lewin på [email protected] eller följ hennes @SarahExplains. Följ oss @Spacedotcom, Facebook och Google+. Originalartikel om Space.com.