Как выяснить: а таки не в матрице ли мы все (по Нику Бострому)?
Физики из США и Германии Силас Бин, Зохре Давоуди и Мартин Сэвидж предложили экспериментальный способ проверки одной философской идеи, известной как гипотеза симуляции. Согласно этой гипотезе, существует вероятность того, что мы живем внутри огромной компьютерной модели, которую запустили некие постлюди для изучения собственного прошлого. Несмотря на, будем честны, свою сомнительную естественнонаучную ценность, работа Бина, Давоуди и Сэвиджа заслуживает подробного освещения: тут и квантовая хромодинамика, и философия, да и вообще - не каждый день физики предлагают проверить идеи, вдохновленные фильмом "Матрица".
Подробнее - http://lenta.ru/articles/2012/10/12/system/
Исходная статья в Архиве здесь http://arxiv.org/abs/1210.1847
Физики и их подход
Бостром не скрывает, что на работу его вдохновили, среди прочего, фантастические фильмы. Среди них, конечно, "Матрица" (идея симуляции) и "13 этаж" (идея вложенных симуляций)
Фотогалерея
Некоторое время назад на сайте arXiv.org появился препринт работы физиков из США и Германии Силаса Бина, Зохре Давоуди и Мартина Сэвиджа. Эти ученые решили сыграть в предложенную Бостромом игру. Они задались вот каким вопросом: если вся Вселенная есть компьютерная симуляция, то можно ли найти доказательства этого физическими методами? Для этого они попытались представить себе, чем физика симулированного мира будет отличаться от физики мира настоящего.
В качестве возможного инструмента для моделирования они взяли квантовую хромодинамику - пожалуй, самую совершенную из существующих ныне физических теорий. Что же касается собственно моделирования, то они предположили, что постлюди будут проводить ее на пространственной сетке с некоторым достаточно небольшим пространственным шагом. Понятное дело, что оба допущения довольно спорны: во-первых, постлюди наверняка предпочли бы использовать для симуляции теорию всего (которая, несомненно, уже была бы в их распоряжении). Во-вторых, численные методы постлюдей должны отличаться от наших примерно так же, как ядерный реактор - от каменного топора. Однако без этих предположений работа физиков вообще оказалась бы невозможной.
Тут, кстати, уместно заметить, что моделирование процессов, происходящих в фиксированной области пространства, это довольно активно развивающееся направление вычислительной физики. Пока, конечно, успехи невелики: у физиков получается смоделировать кусочек мира диаметром не более нескольких (от 2,5 до 5,8) фемтометров (1 фемтометр равен 10-15 метра) с шагом b = 0,1 фемтометра. Тем не менее, модели такого рода представляют большой теоретический интерес. Например, они могут помочь при расчете того, что происходит в условиях, недостижимых в современных ускорителях. Или же, например, с помощью моделирования можно будет получить некоторые предсказания свойств вакуума и сравнить их с экспериментальными данными - а это, возможно, как раз и натолкнет физиков на идеи, касающиеся упомянутой теории всего.
Для начала Бин, Давоуди и Сэвидж оценили возможности симуляций. Оказалось, что для фиксированного шага в 0,1 фемтометра размер моделируемой области растет экспоненциально (то есть так же как вычислительная мощность компьютеров в законе Мура) - таков результат экстраполяции данных за почти 20-летнюю историю этой области исследований. Получается, что моделирования кубического метра материи на основе законов квантовой хромодинамики с шагом b = 0,1 фемтометра следует ожидать примерно через 140 лет (показатель растет примерно на порядок в 10 лет). Учитывая, что диаметр видимой Вселенной составляет порядка 1027 метров, при сохранении закономерного роста (что, как уже отмечалось выше, маловероятно) симуляции необходимого объема можно будет достичь через 140 + 270 = 410 лет (но это только при фиксированном параметре b). Впрочем, сами ученые таких цифр не приводят, ограничиваясь ближайшими 140 годами.
Затем ученые попытались оценить возможные ограничения на физику такой модели и обнаружили, прямо скажем, занятные вещи. Они установили, что в симулированной Вселенной в спектре космических лучей на определенных энергиях должен быть обрыв. В теории такой обрыв действительно имеется - это предел Грайзена - Зацепина - Кузьмина, который составляет 50 эксаэлектронвольт. Он связан с тем, что высокоэнергетические частицы должны взаимодействовать с фотонами фонового микроволнового излучения и, как следствие, терять энергию. Тут, однако, возникают две трудности. Во-первых, для того чтобы этот предел был артефактом компьютерной модели, ее пространственный шаг должен быть на 11 порядков меньше b = 0,1 фемтометра. Во-вторых, наличие предела Грайзена - Зацепина - Кузьмина пока не доказано на практике. В этом направлении имеется множество противоречивых результатов. Так, согласно одним из них, обрыв действительно есть. Согласно другим, поверхности Земли достигают частицы с энергией, превышающей этот предел, причем прилетают они из довольно темных областей космоса (то есть не являются продуктом деятельности ближайших к нам активных галактических ядер).
(Нажмите, чтобы увеличить)
Впрочем, у ученых есть еще один способ проверки - распределение высокоэнергетических космических лучей должно быть анизотропно (то есть неодинаково по разным пространственным направлениям). Это связано с предположением, что расчеты проводятся на кубической сетке - именно такой и должна быть сетка, по мнению физиков, из соображения изотропии пространства-времени. Вместе с тем, возможность обнаружения анизотропии излучения физики не обсуждают. Непонятно даже, какого рода приборы нужны для подобных исследований - достаточно ли уже существующих приборов (космической обсерватории "Ферми", например)? В общем, однозначного ответа на вопрос "Живем ли мы в Матрице?" от физиков тоже ожидать не приходится.
Надо сказать, что со времени вывешивания текста в Архиве, статья была процитирована более дюжины раз. Можно так посмотреть: http://scholar.google.fi/scholar?start=0&hl=en&as_sdt=0,33&sciodt=0,33&cites=7782490376763187365&scipsc=
Вот, например, милейшая чушь, к тому же по-русски: http://chaosandcorrelation.org/Chaos/CR_2_10_2013.pdf
Еще вот на форуме Новосибирского Академгородка идет свежий holy war на сей предмет:
Там есть небезынтересные соображения, например:
"Тут у индивида прозвучала верная идея: чтобы проверить, не живем ли мы в эмуляторе, надо искать баг в системе, внутри которой исполняется код. И в случае удачи можно будет выудить пароль админа. Без проблем путешествовать в параллельные миры и открыть все прочие таинства бытия, а то и узнать, как оно все на самом деле. Однако, тут есть некоторые проблемы."
Во-первых, к бабке не ходи, - это псевдокод. Компилятор из псевдокода в систему команд процессора скорей всего недоступен просто потому, что он нам не нужен. Модель выполняется на миллиардах процессоров с разной архитектурой. Интерпретация псевдокода - функция некой ОС. Более того, псевдокод выполняется в виртуальной машине, аки на Андроиде, а железо спрятано снаружи оной. Физические устройства мы видим через драйвера, но это в лучшем случае. Скорее всего доступ к DDK запаролен или его вапще не включили в комплект поставки. Тогда мы видим железо через библиотеки стандартных функций. Но, даже если предположить, что система команд процессора и физическое адресное пространство нам таки доступны. Ну, например, как в .NET. Будучи сэмулированными в .NET и имея доступ к компилятору мы могли бы изучить систему команд процессора и качественно смоделировать его поведение. (Впрочем, гораздо раньше выпали бы в экран смерти, странно, что до сей поры этого не случилось). Но тут и конец познанию. Как устроен процессор внутри - мы не узнаем никогда. Мы даже сможем создать эмулятор процессора. Он, правда, будет в миллиард раз медленнее.
Во-вторых, представим себя компьютерным вирусом, который ищет уязвимость, чтобы добраться до иных миров. Ну, например, типовую уязвимость: программа не проверяет длину строки текста, потому что индус работал на от..бись и решил, что никто не будет вводить пароль длиннее 256 символов. Если пароль длиннее, то символы пароля продолжают записываться в память, но теперь они наползают на область кода и, если эти символы представляют собой код трояна, то управление рано или поздно попадет в этот код - и вуаля. При наличии уязвимости написать такой код несложно, но несложно - только для надмозга, который располагает исходниками ОС (как это было с первым вирусом), либо имеет декомпиллятор. А что можно сделать, если ни того ни другого нет? Мы можем открыть, что при большой длине пароля некоторые удаленные машины ведут себя необычно: перезагружаются. Шансы создать вирус не зная кода ОС и СК процессора совершенно нулевые.
Или вот:
"Не, я бы сделал так:
Землю поместил бы примерно в центр мироздания. Пускай вращается вокруг солнца, неважно. Человеков - единственными разумными существами во вселенной (для простоты). Все остальные звезды и галактики необязательно моделировать с точностью до элементарных частиц, - пусть это будут простейшие макеты - dummy. Надо их изолировать просто в пространстве и времени от людей, что и наблюдается. Так, чтоб до них никак нельзя было добраться и посмотреть, что там на самом деле. "
Большой взрыв тоже не требуется, ведь происхождение вселенной все равно необъяснимо, был взрыв, не было взрыва - без разницы. Экспериментально его воспроизвести нельзя. Оно, конечно, было бы интересно долететь хотя бы до ближайшей звезды и убедиться, что это именно звезда с той же физикой, что и у Солнца, а не симулятор звезды. Только это невозможно. Впрочем, даже и Солнце необязательно моделировать с высокой точностью. Мы же все равно никогда не узнаем, что внутри. Можем только создать несложную модель Солнца, наблюдая то, что видно снаружи. Да чего там, не надо даже в деталях моделировать Землю на глубинах свыше 100 км (например). А тем более Юпитер. Его вапще писал какой-то ленивый тупой кодер, которому платили за мегатонну веса планеты. Индус, наверно. Все равно никто никогда туда не доберется. Ну и т.д. В итоге весь эмулятор сильно упрощается.
И еще пару ссылок в довершение:
Сингулярный компьютер http://www.abitura.com/modern_physics/computer.html
Цифровой космос http://modcos.com/articles.php?id=198