Живем ли мы на самом деле в матрице?

Оценка того, живем ли мы внутри чужого компьютера или нет, может быть сведена к передовым исследованиям ИИ — или измерениям на границе с космологией.

Не слишком часто можно увидеть комика, вызывающего у астрофизика мурашки по коже при обсуждении законов физики. Но Чак Найс сумел добиться подобного в недавнем эпизоде подкаста StarTalk. Ведущий шоу Нил де Грасс Тайсон только что объяснил аргумент симуляции — идею о том, что мы можем быть виртуальными жителями компьютерной симуляции. Если это так, то симуляция, скорее всего, будет создавать восприятие реальности по требованию, а не имитировать "текстуры" все время — аналогично видеоигре, оптимизированной таким образом, чтобы отображать только те части, которые игрок наблюдает в текущий момент. "Может быть, именно поэтому мы не можем путешествовать быстрее скорости света, потому что если бы мы могли, то смогли бы попасть в другую галактику", - сказал Ницца, соведущий шоу, заставив Тайсона радостно прервать его. "Прежде чем они смогут запрограммировать", - говорит астрофизик, радуясь этой мысли. "Значит, программист установил этот предел.”

Такие разговоры могут показаться легкомысленными. Но с тех пор, как Ник Бостром из Оксфордского университета написал в 2003 году основополагающую статью о симуляции, философы, физики, технологи и, да, комики боролись с идеей о том, что наша реальность является симулятором. Некоторые пытались найти способы, с помощью которых мы можем определить, являемся ли мы симулированными персонажами, другие пытались вычислить вероятность. Теперь новый анализ показывает, что шансы на то, что мы живем в "здоровой" реальности — то есть в месте, которое не моделируется, — в значительной степени равны. Исследование также показывает, что если бы люди когда-либо развили способность имитировать сознательных существ, шансы были бы в подавляющем большинстве склонены в пользу компьютерной теории.

В 2003 году Бостром представил идею технологически развитой цивилизации, которая обладает огромной вычислительной мощностью и нуждается в некоторой ее доле для моделирования новых реальностей с сознательными существами в них. Учитывая этот сценарий, его аргумент моделирования показал, что по крайней мере одно положение в следующей трилемме должно быть истинным: во-первых, люди почти всегда вымирают, не достигнув стадии моделирования. Во-вторых, даже если люди дойдут до этой стадии, они вряд ли будут заинтересованы в моделировании своего собственного предкового прошлого. И в-третьих, вероятность того, что мы живем в симуляции, близка к единице.

До Бострома фильм "Матрица" уже внес свою лепту в популяризацию понятия, и эта идея имеет глубокие корни в западных и восточных философских традициях, от аллегории пещеры Платона до сна бабочки Чжуан Чжоу. Совсем недавно Илон Маск дал дополнительное топливо концепции, что наша реальность — это симуляция: “Вероятность того, что мы находимся в базовой реальности, составляет один к миллиарду”, - сказал он на конференции в 2016 году.

Чтобы лучше разобраться в споре, Киппинг решил прибегнуть к байесовским рассуждениям. Этот тип анализа использует теорему Байеса, названную в честь Томаса Байеса, английского математика 18-го века. Байесовский анализ позволяет вычислить вероятность того, что что-то произойдет (так называемая “апостериорная” вероятность), предварительно сделав предположения об анализируемой вещи (присвоив ей “априорную” вероятность).

Киппинг начал с того, что превратил трилемму в дилемму. Он свел пункты один и два в единое утверждение, потому что в обоих случаях конечным результатом является отсутствие симуляции. Таким образом, дилемма противопоставляет физическую гипотезу гипотезе симуляции. “Вы просто присваиваете априорную вероятность каждой из этих моделей”, - говорит Киппинг. “Мы просто исходим из принципа безразличия, который является предположением по умолчанию, когда у вас нет никаких данных или склонностей”.

Таким образом, каждая гипотеза получает априорную вероятность в половину, как если бы кто-то подбросил монету, чтобы решить пари.

Следующий этап анализа требовал осмысления “пародийных” реальностей — тех, которые могут порождать другие реальности — и “бесплодных” реальностей — тех, которые не могут имитировать реальности потомства. Если бы физическая гипотеза была верна, то вероятность того, что мы живем в бесплодной Вселенной, было бы легко вычислить: она составила бы 100 процентов. Затем Киппинг показал, что даже в гипотезе симуляции большая часть моделируемых реальностей была бы бесплодной. Это происходит потому, что по мере того, как симуляция производит все больше, вычислительные ресурсы, доступные каждому последующему поколению, сокращаются до такой степени, что подавляющее большинство реальностей будут теми, которые не имеют вычислительной мощности, необходимой для моделирования будущих реальностей, способных вместить сознательных существ.

Соедините все это в байесовскую формулу, и вы получите ответ: апостериорная вероятность того, что мы живем в базовой реальности, почти такая же, как и апостериорная вероятность того, что мы являемся симуляцией — с вероятностью, склоняющейся в пользу базовой реальности всего на каплю.

Эти вероятности резко изменились бы, если бы люди создали симуляцию с сознательными существами внутри нее, потому что такое событие изменило бы шансы, которые мы ранее приписывали физической гипотезе. “Вы можете просто исключить эту [гипотезу] сразу же. Тогда у вас остается только гипотеза симуляции", - говорит Киппинг. “В же тот день, когда мы изобретаем эту технологию, она переворачивает шансы от немного лучше, чем '50-50', что мы реальны, к 'мы почти наверняка не реальны', согласно этим расчетам. Было бы очень странное празднование нашего гения”.

Вывод из анализа Киппинга состоит в том, что, учитывая текущие данные, Маск ошибается относительно вероятности один к миллиарду.

Но Бостром возражает против выбора Киппинга, назначающего равные предварительные вероятности физической и имитационной гипотезам в начале анализа. “Обращение к принципу безразличия здесь довольно шатко”, - говорит он. "С таким же успехом можно было бы применить его к моим первоначальным трем альтернативам, что дало бы им по одной трети шанса каждому. Или можно было бы вырезать пространство возможностей каким-то другим способом и получить любой желаемый результат”.

Такие придирки справедливы, потому что нет доказательств, подтверждающих одно утверждение по сравнению с другими.

Хоуман Овади, специалист по вычислительной математике из Калифорнийского технологического института, задумался над этим вопросом. “Если симуляция обладает бесконечной вычислительной мощностью, вы ни за что не увидите, что живете в виртуальной реальности, потому что она может вычислять все, что вы хотите, с той степенью реализма, которую вы хотите”, - говорит он. “Если эта штука может быть обнаружена, вы должны исходить из принципа, что [у нее] ограниченные вычислительные ресурсы.” Подумайте еще раз о видеоиграх, многие из которых полагаются на умное программирование, чтобы свести к минимуму вычисления, необходимые для построения виртуального мира.

Для Овади наиболее перспективным способом поиска потенциальных парадоксов, создаваемых такими вычислительными ярлыками, являются эксперименты по квантовой физике. Квантовые системы могут существовать в суперпозиции состояний, и эта суперпозиция описывается математической абстракцией, называемой волновой функцией. В стандартной квантовой механике акт наблюдения приводит к случайному коллапсу этой волновой функции в одно из многих возможных состояний. Физики расходятся во мнениях относительно того, является ли процесс коллапса чем-то реальным или просто отражает изменение наших знаний о системе. "Если это просто чистая симуляция, то никакого коллапса нет", - говорит Овади. "Все решается, когда наблюдаешь".

С этой целью Овади и его коллеги разработали пять концептуальных вариаций эксперимента с двумя щелями, каждая из которых предназначена для запуска моделирования. Но он признает, что на данном этапе невозможно знать, могут ли такие эксперименты работать. “Эти пять экспериментов — всего лишь предположения", - говорит Овади.

Зохре Давуди, физик из Мэрилендского университета в Колледж-Парке, также придерживался идеи, что моделирование с конечными вычислительными ресурсами может раскрыть себя. Ее работа сосредоточена на сильных взаимодействиях, или сильном ядерном взаимодействии — одной из четырех фундаментальных сил природы. Уравнения, описывающие сильные взаимодействия, которые удерживают вместе кварки для образования протонов и нейтронов, настолько сложны, что их нельзя решить аналитически. Чтобы понять сильные взаимодействия, физики вынуждены проводить численное моделирование. И в отличие от любых предполагаемых суперцивилизаций, обладающих неограниченной вычислительной мощностью, они должны полагаться на короткие пути, чтобы сделать эти симуляции вычислительно жизнеспособными — обычно рассматривая пространство-время как дискретное, а не непрерывное. Наиболее продвинутый результат, который удалось получить исследователям из этого подхода, — это моделирование одного ядра гелия, состоящего из двух протонов и двух нейтронов.

"Естественно, вы начинаете спрашивать, если бы вы смоделировали атомное ядро сегодня, то, может быть, через 10 лет мы могли бы сделать более крупное ядро; может быть, через 20 или 30 лет мы могли бы сделать молекулу”, - говорит Давуди. “Через 50 лет, может быть, вы сделаете что-то размером с несколько дюймов материи. Может быть, через 100 лет или около того, мы сможем сделать [человеческий] мозг.”

Однако Давуди считает, что классические компьютеры скоро упрутся в стену. “В ближайшие, возможно, 10-20 лет, мы действительно увидим пределы классических физических систем”, - говорит она. Таким образом, она обращает свой взор к квантовым вычислениям, которые полагаются на суперпозиции и другие эффекты, чтобы сделать приемлемыми некоторые вычислительные задачи, невозможными для решения при применении классических подходов. "Если квантовые вычисления действительно оправдаются, в том смысле, что это крупномасштабный и надежный вычислительный вариант, то мы вступим в совершенно иную эру моделирования", - говорит Давуди. "Я начинаю думать о том, как выполнить мои эксперименты физики сильного взаимодействия и атомных ядер, если бы у меня был жизнеспособный квантовый компьютер".

Все эти факторы заставили Давуди задуматься о гипотезе симуляции. Если это правдивое предположение, то имитатор, вероятно, также дискретизирует пространство-время, чтобы сэкономить вычислительные ресурсы (предполагая, конечно, что он использует те же механизмы, что и наши физики). Сигнатуры такого дискретного пространства-времени потенциально можно было бы увидеть в тех направлениях, откуда приходят высокоэнергетические космические лучи: они имели бы предпочтительное направление в небе из-за нарушения так называемой вращательной симметрии.

"Телескопы пока не наблюдали никаких отклонений”, - говорит Давуди. И даже если бы такой эффект был замечен, это не было бы однозначным доказательством того, что мы живем в матрице.

Киппинг, несмотря на его собственное исследование, беспокоится, что дальнейшая работа над гипотезой моделирования находится на тонком льду. "Вероятно, это невозможно проверить, живем ли мы в симуляции или нет”, - говорит он.

Для него есть более очевидный ответ: Бритва Оккама говорит, что в отсутствие других доказательств самым простое объяснение окажется правильным. Гипотеза симуляции сложна, предполагая реальности, вложенные в реальности, а также моделируемые сущности, которые никогда не могут дать точный ответ на вопрос, подобный нашему. "Поскольку это такая чрезмерно сложная модель, она действительно должна быть отвергнута по сравнению с простым, естественным объяснением”, - говорит Киппинг.

Может быть, мы все-таки живем в базовой реальности — несмотря на Матрицу, Маска и странную квантовую физику.

Источник: https://www.scientificamerican.com/article/do-we-live-in-a-simulation-chances-are-about-50-50/