Живем ли мы в компьютерной симуляции? Экспериментальный тест
В преддверии моей следующей публичной лекции организатор попросил придумать ее название. Я предложил: «Охота на иностранцев». Организатор выразил опасение, что некоторые члены аудитории могут спутать меня с сотрудником правительства США, который ищет нелегалов у стены на южной границе. Я объяснил, что никакая двухмерная стена, возведенная на Земле, не защитит нас от инопланетян, потому что они прилетят сверху.
Это лишь вопрос времени, пока мы не заметим межзвездных путешественников, прибывающих без надлежащей визы. Политика депортации их обратно на родную экзопланету будет стоить дорого — более миллиарда долларов за полет. Путешествие также займет много времени — более миллиарда лет при использовании обычных химических двигателей. Нам придется научиться жить с этими инопланетянами и поощрять разнообразие и инклюзивность в галактическом контексте.
Солнце сформировалось в последней трети космической истории, так что мы относительно поздно появились на вечеринке межзвездных путешественников. Опытные путешественники, возможно, занимались своими межзвездными путешествиями миллиарды лет. Чтобы правильно интерпретировать их дневники и фотоальбомы с точки зрения конкретных звезд, которые они посетили, нам нужно точно определить их временные измерения.
Представьте себе межзвездного туриста, носящего механические аналоговые часы. Такие часы в лучшем случае точны до 3 секунд в день, или, эквивалентно, 30 000 лет на миллиард лет. Эта погрешность сопоставима с количеством времени, которое требуется, чтобы перепрыгнуть от одной звезды к другой с помощью химической тяги. Межзвездные путешественники должны носить более совершенные часы, чтобы надежно фиксировать время.
Наши лучшие атомные часы точны с погрешностью около миллиардной доли миллиарда. Они используют естественную частоту переходов атомов, например иттербия. Более высокочастотные переходы обеспечивают большую точность. Это было признано в одной из недавних работ, где предлагалось использовать ядерные переходы в будущих часах.
Какова предельная точность, достижимая часами? В контексте нашего нынешнего понимания квантовой механики и гравитации не может быть перехода между дискретными квантовыми состояниями, в которых испущенная частица несет в себе энергию, превышающую планковскую. Разделив эту максимальную энергию на постоянную Планка, мы получим максимальную частоту любых часов. Из этого следует, что ни одни часы не могут иметь цикл отсчета времени короче, чем обратная величина частоты Планка, 5,4×10^{-44} секунды. Возраст Вселенной составляет 8×10^{60} единиц Планка.
Поскольку каждый цикл часов обеспечивает независимое измерение, из теоремы о центральном пределе в статистике следует, что временная точность часов может повышаться обратно пропорционально квадратному корню из числа циклов. Часы Планка, работающие на протяжении всей космической истории, в лучшем случае достигли бы точности в 4×10^{-31} Планковских времен или 2×10^{-74} секунд. Этого вполне достаточно для всех практических целей межзвездных путешествий.
До сих пор мы предполагали, что время непрерывно, как это постулируется в современной физике. Но что, если время представлено в виде серии дискретных точек? Мы не заметим разницы между этими случаями, если будем использовать часы, которые не могут разрешить дискретность времени, потому что присущие им ошибки синхронизации вносят нечеткость, из-за которой дискретные временные шаги кажутся непрерывной последовательностью. При исследовании коллекции атомов с плохим пространственным разрешением, намного превышающим расстояние между атомами, система выглядит как непрерывная жидкость. При просмотре фильма с частотой кадров, превышающей частоту дискретизации нашей визуальной сенсорной системы, фильм кажется непрерывным. В действительности же фильм — это набор моментальных снимков.
Является ли реальность набором моментальных снимков?
Поскольку скорость света — универсальная константа, дискретность времени переходит в дискретность пространства. Пространственная длина пикселя равна временной длительности пикселя, умноженной на скорость света.
В компьютерных симуляциях используются дискретные пиксели в пространстве и времени. Если наш мир — это компьютерная симуляция, как предположил в 2003 году философ Ник Бостром, то усовершенствованные часы могли бы в конечном итоге разрешить дискретные временные интервалы симуляции. Точные часы позволят обнаружить физическую реальность, состоящую из моментальных снимков, в которой ничего не происходит между дискретными временными шагами.
Кинозритель с исключительно высокой частотой дискретизации увидит последовательность моментальных кадров. По той же причине часы будущего могут экспериментально показать, что мы живем в симуляции. Но получение Нобелевской премии по физике за такое открытие не принесет особого удовлетворения, поскольку церемония вручения премии — это часть симуляции, а не реальность в каком-либо значимом смысле. Открытие должно быть срежиссировано создателем симуляции.
Остается надеяться, что наши межзвездные гости будут иметь при себе планковские часы, которые с максимально возможной точностью продемонстрируют, что время непрерывно и что мы живем не в симуляции. В этом случае реальность их визита будет ощущаться гораздо лучше, чем голливудский сценарий для искусственной последовательности моментальных снимков.
Но есть и культурный нюанс в наших будущих встречах с инопланетянами. То, как мы выражаем возраст Вселенной в 13,8 миллиарда лет, отражает наше антропоцентрическое мировоззрение, в котором мы документируем космическую историю на основе орбитального периода нашей родной планеты вокруг Солнца. Инопланетяне могут использовать орбитальный период своей родной планеты. Просто имейте это в виду, когда будете пролистывать их фотоальбомы в хронологическом порядке.
Учитывая различия в системах отсчета, необходимо разработать универсальный календарь, независящий от конкретной планеты. Одним из вариантов является использование Планковского времени как основной единицы, что позволит избежать путаницы, возникающей из-за планетарных различий. Это обеспечит взаимопонимание в датировке событий и облегчит изучение инопланетных архивов.
Другой аспект, который следует учитывать, — это гравитационное замедление времени. Находясь вблизи массивных объектов, время течет медленнее, что важно учитывать при интерпретации данных, полученных от инопланетных цивилизаций, находящихся вблизи черных дыр или других массивных тел.
Наконец, само понятие времени может быть иным для инопланетных существ. Возможно, они воспринимают время нелинейно или вообще не как последовательность событий. Поэтому, помимо технических проблем, существуют глубокие философские вопросы, которые необходимо решить для установления полноценного межзвездного диалога.
Поделитесь в вашей соцсети👇
