Grandes preguntas He escrito más de unas pocas simulaciones físicas y, como la mayoría de los programadores de simulación (y muchos físicos), he pensado mucho en estas preguntas. Y cerveza.
Para la última investigación real sobre esto, vea La medición que revelaría el universo como una simulación por computadora
En primer lugar, la idea de que estamos viviendo en una simulación es infalible, lo que hace que la pregunta sea más filosófica que científica. En segundo lugar, QM (mecánica cuántica) es difícil de simular de manera eficiente (ver # 1 a continuación). Sin embargo, puede examinar la naturaleza de nuestro Universo para ver si al menos tiene características consistentes con una simulación. Aquí hay algunas características clave de cualquier simulación física bien diseñada que sería escrita por un programador como yo:
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1) Leyes físicas que son puramente matemáticas y computables de manera eficiente. Esto significa que las partículas (u otras entidades) dentro de la simulación deben comportarse mediante reglas matemáticas simples. “Eficientemente computable” es solo un buen diseño (suponiendo poder de cómputo finito). Quizás el diseño más eficiente sea uno con interacciones solo locales. Esto significa que cada partícula puede interactuar directamente solo con sus vecinos inmediatos. Si la partícula A va a ejercer, digamos, una fuerza eléctrica sobre otras partículas, entonces debe enviar “partículas transportadoras” en todas las direcciones para notificar a otras partículas sobre la fuerza ejercida. A medida que se aleja de A, las partículas transportadoras se vuelven más escasas, lo que resulta en una fuerza más débil (esto podría explicar por qué las fuerzas se debilitan proporcionalmente a la distancia al cuadrado, porque la geometría simple dice que así es como se reduciría la densidad de partículas transportadoras). De esta manera, la partícula B no tiene que escanear todo el universo para sumar todas las fuerzas eléctricas que ejercen sobre él todas las partículas; solo tiene que prestar atención a las partículas portadoras cercanas. Este es un diseño de software mucho más eficiente. Por cierto, así es exactamente como QM (mecánica cuántica) modela nuestro propio universo: todas las fuerzas son transmitidas por partículas transportadoras. Sin embargo, QM sigue siendo muy difícil de simular de manera eficiente dada nuestra comprensión actual. La mayoría de las “interpretaciones” de QM implican una gran multiplicidad de estados superpuestos, lo que resulta en requisitos computacionales inconcebibles. Ahora, todavía es teóricamente posible que haya una física subyacente más simple que aún no hemos descubierto, pero hasta que lo sea, diría que este sigue siendo el argumento más fuerte contra la hipótesis de la simulación.
2) Leyes de conservación. La base de cualquier sistema de leyes físicas son sus leyes de conservación (conservación de masa / energía, carga eléctrica, color quark, etc.) Estas leyes establecen que la masa / energía total (o carga o lo que sea) en el sistema no puede cambiar con el tiempo . Esto evita que la simulación se vuelva demasiado … loca. Mis primeros intentos de escribir simulaciones físicas no pudieron conservar correctamente la energía, y después de correr durante un tiempo, los objetos en la simulación comenzaron a volverse cada vez más enérgicos, hasta que rebotaron en la pantalla tan rápido que su movimiento fue dominado por un error computacional. . La mayor parte de la energía extra provino de pequeños errores (pero acumulativos) cuando los objetos colisionaron con los límites que encierran el universo simulado, ver # 3 a continuación. Nuestro propio universo tiene muchas leyes de conservación.
3) Finito pero ilimitado. Obviamente, un universo infinito no puede simularse sin una potencia de cálculo infinita. Sin embargo, el universo simulado tampoco debe tener límites. Por muchas razones técnicas, es casi imposible implementar colisiones fronterizas de una manera que conserve perfectamente la energía, especialmente si hay fuerzas externas involucradas (que siempre las hay). Entonces, ¿cómo se crea un universo que es tanto finito como ilimitado? Cualquiera que haya jugado Asteroides sabe la respuesta: si se sale del borde de la pantalla, se queda al otro lado. Del mismo modo, se cree que nuestro propio Universo es una hiperesfera: la superficie tridimensional de una esfera de 4 dimensiones (en términos generales). Puedes pensar en esto por analogía: imagina una hormiga caminando sobre la superficie de un globo. Esa es la superficie bidimensional de una esfera tridimensional (hablando en términos generales). La hormiga no conoce nada más que la superficie del globo. El universo de la hormiga es finito, pero puede caminar para siempre sin encontrar ningún límite. Esta es una solución obvia que ocurriría de inmediato a cualquier programador de simulación (bueno, a excepción de los asteroides, que en realidad es más un toro que una esfera).
4) Límite de velocidad. Las velocidades deben estar limitadas por una variedad de razones técnicas, incluido el hecho de que ciertos errores computacionales son proporcionales a la velocidad. Y sin embargo, la conservación de la energía debe mantenerse. Por lo tanto, no puede simplemente tener un límite de velocidad plana, ya que eso violaría la conservación de la energía (porque la entrada de energía adicional no daría como resultado una velocidad adicional; la energía adicional simplemente se “perdería”). Entonces, quizás la mejor solución aquí es un “límite asintótico”: permite que las velocidades se acerquen (pero generalmente nunca alcanzan) el límite de velocidad. Puede implementar esto haciendo que las velocidades más altas requieran más entrada de energía, con energía infinita requerida para alcanzar el límite de velocidad. Por cierto, así es exactamente como funciona la velocidad de la luz en nuestro propio Universo (bueno, la luz misma puede alcanzar el límite de velocidad, pero está permitido porque no tiene masa). Mis propios intentos de crear un universo con un límite de velocidad asintótico me condujeron casualmente a la misma fórmula de movimiento que se encuentra en el corazón de la teoría de la relatividad especial de Einstein (v = a * t / sqrt (1 + a ^ 2 * t ^ 2 / c ^ 2)). No pude encontrar ninguna otra fórmula que conservara adecuadamente la energía y cumpliera con mis otros requisitos.
Entonces, ¿cómo podemos saber si estamos viviendo en un universo simulado?
1) Busque errores o límites inexplicables. Las simulaciones más detalladas de QM (mecánica cuántica) modelan el universo a nivel subatómico como una red de puntos de cuadrícula. Hace unos años, los físicos propusieron una forma interesante de detectar esta red si subyace a nuestro propio Universo. Una red impondría un límite sobre la forma en que los rayos cósmicos energéticos pueden convertirse (y de hecho existe un límite en nuestro Universo, que nadie ha podido explicar). También tenderá a reorientar las partículas con el tiempo para que sus formas de onda estén alineadas a la estructura (en su mayoría) cúbica de la red. Un programador clasificaría estos efectos como errores de simulación, por lo que su existencia sería muy sugerente de que vivimos en una simulación, y que no es perfecta. Pero solo podríamos detectar estos errores si la red es lo suficientemente gruesa, por lo que no hay garantías aquí. Ambas ideas están siendo investigadas activamente: la medición que revelaría el universo como una simulación por computadora
2) Obligar al administrador a intervenir. Si pudiéramos encontrar una manera de atascar la computadora que ejecuta nuestro universo simulado, entonces podríamos obtener una nota irritante del administrador, o podrían simplemente cerrar nuestra actividad de una manera obviamente divina. Nuestras compañías tecnológicas están trabajando actualmente en “computación cuántica”, que secuestra directamente la potencia de cómputo sin procesar del Universo de una manera que podría empantanarlo si construimos una computadora cuántica suficientemente grande. También se podría tratar de explotar errores o frustrar las optimizaciones de código, para forzar la intervención del administrador.
3) Hazte lo suficientemente interesante como para llamar la atención del administrador. Si nuestro Universo fue creado por una inteligencia (en este documento llamada “el administrador”), entonces uno debe asumir que fue creado por una razón, y que esta razón debe ser de alguna manera cumplible a través del funcionamiento normal del Universo. La función más interesante del Universo (en mi opinión) es el desarrollo de la vida. La vida tiende a volverse más compleja y avanzada con el tiempo, así que sigamos hasta su conclusión lógica final. Si una entidad viviente se volviera lo suficientemente grande y avanzada (por ejemplo, un cerebro del tamaño de una galaxia, o todo el Universo), entonces quizás el administrador lo consideraría digno de interacción directa. Sin duda, sería una maravillosa maravilla de la creación, que representa quizás la entidad más avanzada que nuestro Universo es capaz de producir, lo que tal vez fue el objetivo del administrador todo el tiempo. Tal vez. Por supuesto, estoy haciendo grandes suposiciones aquí sobre las motivaciones del administrador. Quiero decir, tal vez solo somos un protector de pantalla. 😉
4) Hackea el Universo y toma el control de la computadora que lo ejecuta. A ver si tiene una cámara web. 😉 Este podría ser el enfoque menos probable, ya que sería extremadamente difícil para un simulador piratear su propia simulación. Sería algo así como un personaje de dibujos animados que alcanza y golpea al dibujante en la cara. De acuerdo, tal vez podríamos encontrar y explotar algún tipo de error de desbordamiento del búfer, y luego aplicar ingeniería inversa al conjunto de instrucciones de la computadora, pero … sí, no es probable. Probablemente terminaríamos rompiendo el Universo (es decir, bloqueando el simulador), lo que podría obligar al administrador a borrar y restablecernos de nuevo al Big Bang, dependiendo del daño que hicimos y las capacidades de reversión del software.