¿Se pueden usar autómatas celulares para describir nuestro universo?

Un autómata celular es equivalente a una máquina de Turing, y una máquina de Turing es equivalente a las matemáticas (con ciertas advertencias pesadas *). Entonces, si crees que el universo puede ser completamente descrito por una computadora, entonces una CA también puede hacerlo.

Construir una computadora a partir de una CA es un proceso extremadamente poco intuitivo. No es tan simple como pintar el universo en píxeles y dejarlo ir. Nunca reconocerías una CA que se creó para calcular las leyes de la física.

Existe la idea de que hay una ruta completamente separada para modelar el universo con una CA, una ruta que es más directa. En esa idea, un conjunto relativamente simple de reglas de CA dan lugar al universo tal como lo vemos, y las leyes de la física son una aproximación que se deriva de ellas. Esto es algo que Stephen Wolfram presionó fuertemente en su libro A New Kind of Science (ver ¿Cuáles son algunos de los mensajes clave para llevar de “A New Kind of Science” de Stephen Wolfram? ) Como puede ver en las respuestas a esa pregunta, mucha gente piensa que Wolfram está en el campo izquierdo en esto.

* Una limitación clave de una máquina de Turing es que no es muy buena con números reales, que son el núcleo de la física. Hay muchas preguntas sobre cuán apropiadas son las matemáticas para describir la física. Obviamente, ha sido realmente genial hasta ahora, pero estamos empujando los límites tanto de la física como de la computabilidad. Me gusta pensar que los dos conjuntos de límites se informarán entre sí, que hay un momento a-ha que viene Real Soon Now. Sin embargo, dudo que vaya a involucrar a las AC, que parecen intrigantes pero me parecen un camino de jardín. Simplemente no parecen ir en la dirección correcta.

Eso creo. Si permite un enfoque más abierto sobre cómo configurar las reglas y la aplicación de esas reglas, entonces estoy bastante seguro de que puede generar un universo matemáticamente puro, aleatorio y determinista, con una entropía completamente preservada, y todos los patrones posibles de materia y energía se crean con el tiempo.

Las dos reglas aplicadas a cada “conjunto de cosas” actual son algo como lo siguiente: “dividir el conjunto a la mitad” y “combinar el nuevo medio conjunto con su medio conjunto vecino”. Este es el proceso que nos da el triángulo de Pascal, el quincuncio y la distribución normal / gaussiana (la curva de campana). Esto es pura aleatoriedad, que es determinista (totalmente calculable). También es evolución / entropía, ya que genera cada vez más detalles, diversidad y complejidad en todo el sistema. Si consideramos que la contracción / materia es un lado del triángulo, y la expansión / energía es la otra dirección, obtenemos todas las combinaciones posibles de materia y energía que se crean a medida que el cálculo continúa cambia el estado de las cosas de tiempo-0 a tiempo -1 a tiempo-2 y así sucesivamente.

La vida, como las cosas más complejas del universo, se encuentra en el medio del triángulo, donde hay un equilibrio encantador entre materia y energía, y donde las cosas continúan siendo cada vez más colaborativas, con más y más diversos tipos de cosas. combinado en sistemas cada vez más grandes.

Tengo una versión en borrador de video que es una introducción larga y sinuosa a esta idea en YouTube si buscas “Entropía, evolución y todo, una introducción (más algo de viento)”

El universo parece ser no determinista, mientras que los autómatas celulares clásicos son deterministas. A menos que haya una versión mecánica cuántica de autómatas celulares, no creo que sea posible describir el universo con ellos.

Si es posible (digamos que puede cocinar un autómata celular de mecánica cuántica con las propiedades correctas), debe preguntarse si esa descripción es más simple o no que el modelo estándar.