Библиография "Птицы России" ("Birds of Russia")

Глобальная Матрица: существует ли мир на самом деле?

a_marko — Mon, 06 Nov 2017 10:38:28 GMT

Философы и физики утверждают, что наша жизнь может быть всего лишь компьютерной симуляцией. Эта идея вызывает множество ассоциаций – от теологических построений У. Беркли до современных фантастических произведений вроде "Кибериады" С. Лема или фильма "Матрица". В любом случае, постановка вопроса дает повод поразмышлять над многими проблемами философии науки и даже теологии. Но можно ли дать на него точный ответ?

Мэтью Фрэнсис – американский популяризатор науки, специализирующийся в области астрономии и физики. Он ведет блог «Маятник Галилея» (Galileo’s Pendulum) и редактирует физико-математический раздел журнала «Наука ХХ века» (Double X Science)

Наш вид не будет существовать вечно. Рано или поздно человечество исчезнет из Вселенной, но прежде чем оно это сделает , люди могут создать достаточные вычислительные мощности для компьютерной эмуляции человеческого опыта во всей его полноте. Некоторые философы и физики полагают, что это уже состоялось. Современные компьютерные технологии способны на многое, а с появлением квантовых вычислений, вероятно, станут еще могущественней. Эти машины позволят нам создать модели сложнейших физических систем – возможно, даже живых организмов, а может и человека. А что, если продолжить рассуждение еще на шаг?.. Что, если наша реальность – и есть такая эмуляция, а воспринимаемая нами реальность – всего лишь часть компьютерной программы?

Эта мысль не столь безумна, как кажется на первый взгляд. Не так давно несколько философов заявили, что потенциальной сложности компьютерного «железа» вполне хватило бы для создания «модели жизни далеких предков» – виртуальной реинкарнации человеческого прошлого. А несколько физиков-ядерщиков даже предложили способ для проверки этой гипотезы. Любая модель основана на упрощающих допущениях, значит, если мы живем внутри виртуальной «матрицы», у нас есть способ для экспериментального выявления этих допущений и связанных с ними погрешностей.

В фильме-трилогии «Матрица» (1999) человеческая жизнь подменяется компьютерной программой, в то время как биохимия их тел производит энергию для разумных машин.

Однако и логика, и опыт подсказывают нам еще один вариант: не исключено, что отличить подлинную реальность от симуляции мы не способны в принципе. Ведь любую экспериментальную проверку всегда можно истолковать по-разному. Так есть ли способ узнать, реальна наша жизнь или нет? Перед нами стоит интересная проблема: как узнать, что мы – настоящие люди, а не чья-то имитация предков? Подходы для ее разрешения разрабатывает философ Ник Бостром. Он утверждает, что у нас есть три альтернативы:

Люди или человекоподобные существа исчезнут раньше, чем сумеют создать полноценную модель реальности.
«Пост-человеческой» цивилизации не интересны подобные эксперименты.
Вероятно, мы – часть компьютерной симуляции.

Почему же это вероятно? Потому, что если варианты 1 и 2 неверны, то у нас куда больше шансов «родиться» в симуляции, чем в реальном мире. Ведь таких симуляций может быть сколь угодно много, а реальность всего одна…

Бостром, разумеется, не первый философ, задумавшийся о возможной иллюзорности нашей жизни. Варианты иллюзий предлагались самые разные. Помимо философов и ученых, эта тема весьма популярна среди фантастов. В фильме-трилогии «Матрица» (1999) человеческая жизнь подменяется компьютерной программой, в то время как биохимия их тел производит энергию для разумных машин. Впрочем, эта симуляция была не особо совершенной: кое-кто был способен рассмотреть ее несообразности, а люди из «реального мира» могли посещать Матрицу.

Идея Бострома несколько иная: в его представлении, компьютерная эмуляция – это не только сознание людей, но и вся остальная Вселенная. Все аспекты человеческой жизни – часть программного кода. Однако, Бостром считает, что для полноценной эмуляции не нужно задавать все элементы до мельчайшей детали. Как и научные модели, симуляции, вероятно, основаны на каких-то правилах и допущениях. Они могут вступать в силу, когда мы проводим эксперименты: к примеру, «когда эмуляция видит человека, который собирается наблюдать микромир, она может наполнять его всеми необходимыми деталями» (Н. Бостром, «Живем ли мы в компьютерной симуляции», 2003). Программе не нужно постоянно следить за каждой частицей виртуального мира. И даже людей не обязательно эмулировать постоянно: ведь наше субъективное ощущение «себя» меняется в зависимости от условий. В отличие от Линуса из мультфильма «Арахис», мы не всегда следим за своим языком.

Помимо философского применения, гипотеза о симуляции может помочь решить некоторые научные проблемы. Поскольку землеподобные планеты не столь уж редки, мы вправе ожидать, что возникающие во Вселенной цивилизации способны контактировать друг с другом или совершать межзвездные путешествия. Однако до сих пор мы ни разу не встречали инопланетян и не знаем, есть ли они вообще. Но если наш мир – это эмуляция, то на инопланетян могло попросту не хватить вычислительных мощностей. Не исключено, что единственная планетарная цивилизация – это максимум, который будет технически возможен в компьютерных «матрицах» наших далеких потомков.

То, что физики до сих пор не смогли создать обобщающую теорию мироздания, тоже может быть связано с неадекватностью симуляции. Такая гипотеза даже объясняет проблему «тонкой настройки» – тот факт, что малейшее изменение параметров нашей вселенной может сделать ее непригодной для жизни. Возможно, симуляция намеренно задумывалась такой. А может, ее создатели перепробовали много моделей и, наконец, получили подходящую. Уже сейчас космологи проводят подобные (хотя и куда более простые) симуляции, чтобы оценить вероятность возникновения нашего мира при случайных стартовых условиях.

В своем аргументе в пользу эмуляции Бостром идет еще дальше: «Если в программе возникает какая-то ошибка, программист может легко исправить ее последствия в мозгах всех людей, которые ее заметили. Или же просто откатить программу на несколько секунд назад, а затем продолжить эксперимент другим путем, уже без этой ошибки». Если окружающая нас симуляция действительно способна к постоянному контролю над погрешностями, то это должно сильно нас обеспокоить. Все наше научное знание оказывается тогда под вопросом. Ведь программист может изменять законы физики по своей прихоти – ради эксперимента или просто чтобы заморочить нам голову. Он может оказаться капризным, а то и злонамеренным божком, которого к тому же невозможно обнаружить.

Если Бостром ищет логические аргументы, то ученые отвечают на тот же вопрос иначе. В отличие от философии, наука строится на наблюдении и эксперименте, и этот подход может помочь нам кое-что узнать о любом мире, в котором мы находимся. Симуляция, если она существует на самом деле, явно подчиняется набору четких законов, которые мало, если вообще, меняются во времени. Об этом свидетельствует тот ошеломляющий успех, который достигнут наукой за последние века. Гипотеза о симуляции даже имеет некоторую объяснительную силу: Вселенная подчиняется сравнительно простым законам потому, что она запрограммирована соответствующим образом. В качестве примера «багов» симуляции приводили результаты о «сверхсветовых нейтрино», полученные в 2011 г. (теперь, впрочем, у нас нет необходимости привлекать столь радикальные идеи, поскольку ошибке нашлось прозаическое объяснение).

Все наше научное знание оказывается тогда под вопросом. Программист может оказаться капризным, а то и злонамеренным божком, которого к тому же невозможно обнаружить.

Однако упорядоченность космоса сама по себе еще не служит доводом ни за, ни против симуляции. Если программа достаточно хороша и не содержит грубых ошибок или скрытых посланий от создателей, то отличить ее от реальной вселенной путем эксперимента попросту невозможно. Если мы живем в такой симуляции, то она, подобно неперсонализированному богу, попросту никак не влияет на нашу деятельность. Но нам следует рассмотреть и другую возможность: законы, действующие в нашей симуляции, могут отличаться от законов мира, в котором живут программисты. В конце концов, ученые постоянно создают модели, не относящиеся напрямую к реальности, но помогающие совершенствовать теоретические представления. Если же симуляция несовершенна, то в ней могут оказаться места, в которых исходный код обнаруживает свое присутствие.

Поговорим о ядрах атомов. Они состоят из протонов и нейтронов, которые в свою очередь «сделаны» из кварков. Чтобы запрограммировать всю эту канитель, нужно знать принципы сильного взаимодействия, объединяющего частицы. Рассчитать взаимодействие для сложных комплексов намного сложнее, чем для отдельных частиц, таких как электроны. Для физиков нередко бывает затруднительно провести расчет взаимодействия более чем двух частиц одновременно – особенно в условиях высоких энергий, присутствующих в ядре.

Физики рассматривают элементарные частицы как трехмерные объекты, располагающиеся в пространстве наподобие атомов в кристаллической решетке. Сближение кварков требует затрат энергии, поэтому считается, что между ними поддерживается постоянная дистанция. Это позволяет производить вычисления, которые затем проверяются экспериментально; данная область численного моделирования известна как квантовая хромодинамика на решетке (КХДР).

Но принципы, на которых строится КХДР, и которые позволяют описывать кварки, находятся в противоречии с принципом относительности, сформулированном Альбертом Эйнштейном. В теории относительности пространство-время – континуум, в котором нет каких-то определенных направлений. А в КХДР непрерывное пространство-время заменено дискретной решеткой, в которой присутствуют особые точки (узлы решетки) и направления (вдоль линий, соединяющих узлы). Тем не менее, высокоэнергетические процессы, такие как космические лучи, лучше описываются в рамках КХДР, а не теории относительности. Это может быть признаком того, что мы находимся в симуляции, создатели которой «срезали» те острые углы, которые не дают покоя современным физикам.

Силас Бин и его коллеги из Боннского университета (Германия) рассмотрели и другие отклонения, в частности аномальное поведение мюона – сходной с электроном, но более тяжелой частицы. Впрочем, не исключено, что и этот подход не принесет желаемого ответа. Во-первых, авторы симуляции могут основываться на моделях, отличающихся от моделей современных физиков. Во-вторых, отклонения могут проявляться при столь высоких энергиях, которые не станут доступными человечеству в сколь-нибудь обозримой перспективе. Наконец, пространство-время действительно может оказаться дискретной решеткой – эту возможность всерьез рассматривают многие физики.

Ученый может получить финансирование, работая в общепринятой парадигме современной физики, а вот раздобыть средства на разработку философских проблем куда сложнее.

Справедливости ради отметим, что Бин, Давади и Сэвэдж – физики-ядерщики, предложившие метод для тестирования гипотезы симуляции – вполне осознают эти трудности. Данная гипотеза – отнюдь не главное, чему они посвящают свою научную работу. Если вы просмотрите библиографию работ Бина в интернет-библиотеке INSPIRE (которая посвящена физике высоких энергий), то увидите, что он написал всего лишь одну статью об обсуждаемой нами проблеме; все остальное – обычные исследования КХДР. Я уверен, что вопрос об эмуляции Вселенной сформулирован авторами вполне серьезно, но все же они, как и большинство ученых, не намерены посвятить ему свою жизнь.

Отчасти это связано с прагматическими соображениями: ученый может получить финансирование, работая в общепринятой парадигме современной физики, а вот раздобыть средства на разработку философских проблем куда сложнее. Да и сама проблема слишком уж скользкая для того, чтобы от нее можно было ожидать какого-то практического выхода. Вопреки впечатлению, которое может сложиться при чтении популярной литературы, попытки решить глобальные вопросы о жизни и Вселенной обычно не приносят успеха. Научные прорывы наподобие квантовой механики в 1920-х гг. случаются редко. Наука развивается медленно и постепенно, и это вовсе не плохо само по себе, хотя и может приносить разочарования.

Итак, главная сложность в проверке гипотезы симуляции состоит в том, что сформулировать корректный научный вопрос, который давал бы проверяемые результаты, крайне затруднительно, а то и невозможно. Так живем ли мы в симуляции? Лично мне кажется, что нет – просто потому, что я не хочу верить в существование разума, которому безразличны страдания программируемых ими существ. Почему бы ему не сделать симуляцию раем?..

Сила науки часто лежит в ее обобщениях, абстракциях и даже упрощениях. Симуляция целой вселенной потребовала бы огромных затрат. Пожалуй, было бы излишне создавать такую громоздкую модель, если те же самые результаты можно получить более простыми путями.

Впрочем, все это лишь интуитивные соображения, которые ничего не доказывают. Лучшее убежище – это эмпирицизм, как бы неромантично это не звучало. Если мы не можем решить вопрос о симуляции научными методами, значит, он носит отвлеченный характер. А наша реальность такова, какова она есть – у нас нет ничего другого.

Источник: AEON Magazine

Перевод (с незначительными изменениями и сокращениями): А.А. Морковин

Наш мозг воспринимает красоту математики так же, как живопись или музыку

a_marko — Sun, 30 Nov 2014 14:40:51 GMT

Математики тоже люди, и им также присуще чувство прекрасного, только в отличие от остальных они видят красоту в сухих наборах цифр и символов. Исследователи из Лондонского университета провели эксперимент над 15-тью коллегами-математиками, предъявив каждому из них 60 математических формул для оценки их красоты, при этом сканируя активность участков мозга методом функциональной магнито-резонансной диагностики. Читать далее >>>

Программируем на R: как перестать бояться и начать считать

a_marko — Fri, 28 Nov 2014 09:27:17 GMT

R — язык программирования с интерфейсом типа командной строки. Да-да, совсем как DOS на заре компьютерной эры. Но это не должно вас настораживать: R — современный многофункциональный продукт, а строковый интерфейс лишь придает гибкости его работе. Читать далее... >>>

Альберт Эйнштейн и Большой Взрыв: почему великий физик искал ему альтернативу

a_marko — Wed, 22 Oct 2014 17:41:26 GMT

Поразительный факт: великий физик Альберт Эйнштейн стоял у истоков важнейших концепций физики XX в., но при этом с большим трудом принимал многие выводы из собственных открытий! Работы Эйнштейна в области электродинамики положили начало квантовой механике, подтвердив ранее высказанную Максом Планком гипотезу о существовании минимального количества энергии – кванта. Читать далее...

Откуда берутся аквариумные рыбки?

a_marko — Sat, 18 Oct 2014 08:18:35 GMT

Приятно любоваться пестро окрашенными рыбками, мелькающими в морском аквариуме. Но если вы узнаете, откуда они там появились и как именно были пойманы, это может повергнуть вас в шок. Читать далее >>>

Большой адронный коллайдер начал долгую перезагрузку

a_marko — Thu, 10 Apr 2014 19:07:46 GMT

Самая сложная из построенных человеком машин готовится к новому циклу уникальных физических исследований. Но для старта недостаточно просто нажать кнопку «Пуск». Читать далее...

Компьютеры самостоятельно обучают друг друга, играя в Pac Man

a_marko — Tue, 08 Apr 2014 08:30:06 GMT

Электронные игры могут приносить пользу в учебе – правда, компьютеров, а не школьников. Исследователи из Вашингтонского университета под руководством Мэтью Э. Тэйлора, специалиста в области искусственного интеллекта, разработали особый развивающий алгоритм. С его помощью машины могут перенимать опыт друг друга. Читать далее...

Исследования Марса начнутся с глубоких шахт

a_marko — Sun, 06 Apr 2014 08:49:26 GMT

В пятницу 4 апреля двадцать исследователей из Европы, а также многочисленные журналисты собрались на прииске Боулби в Великобритании. Глубокая шахта станет площадкой для тестирования технологий исследования Марса, в частности – поиска жизни под поверхностью планеты. Читать далее...

Начала работу тренировочная марсианская экспедиция

a_marko — Sat, 05 Apr 2014 06:41:10 GMT

В ночь на 31 марта шесть астронавтов начали работу в рамках программы HI-SEAS. Эта программа – часть большого проекта НАСА по изучению влияния продолжительных космических перелетов на психику и взаимоотношения людей. Следующие 120 дней члены экипажа проведут практически без связи с внешним миром. Читать далее...

Весна наполнила энергией марсоход «Оппортьюнити»

a_marko — Sun, 30 Mar 2014 06:58:50 GMT

Жители северного полушария Земли наслаждаются весенним теплом, а тем временем на Марсе ровер «Оппортьюнити» тоже «празднует» окончание зимы. Если людям мартовская погода приносит радость и хорошее настроение, то марсоходу она обеспечивает эффективную работу солнечных батарей: выработка электроэнергии сейчас увеличилась на целых 70% по сравнению с уровнем января. Читать далее...