Trăim într-o simulare pe computer ca în Matrix? O nouă lege a fizicii susține această idee

Teoria universului simulat implică faptul că universul nostru, cu toate galaxiile, planetele și formele sale de viață, este o simulare computerizată meticulos programată. În acest scenariu, legile fizice care guvernează realitatea noastră sunt, pur și simplu, algoritmi. Experiențele pe care le avem sunt generate de procesele de calcul ale unui sistem extrem de avansat.

Deși este inerent speculativă, teoria universului simulat a atras atenția oamenilor de știință și filosofi datorită implicațiilor sale interesante. Ideea și-a pus amprenta în cultura populară, în filme, emisiuni TV și cărți – inclusiv filmul din 1999 The Matrix.

Credit: Shutterstock. canbedone/Shuttestock

Cele mai vechi înregistrări ale conceptului că realitatea este o iluzie sunt din Grecia antică. Acolo, întrebarea „Care este natura realității noastre?”, pusă de Platon (427 î.Hr.) și alții, a dat naștere idealismului. Gânditorii antici idealiști, cum ar fi Platon, considerau mintea și spiritul drept realitatea permanentă. Materia, susțineau ei, era doar o manifestare sau iluzie.

În timpurile moderne idealismul s-a transformat într-o nouă filosofie. Aceasta este ideea că atât lumea materială, cât și conștiința, fac parte dintr-o realitate simulată. Practic este, pur și simplu, o extensie modernă a idealismului, condusă de progresele tehnologice recente din informatică și tehnologii digitale. În ambele cazuri, adevărata natură a realității transcende fizicul.

În cadrul comunității științifice, conceptul de univers simulat a stârnit atât fascinație, cât și scepticism. Unii oameni de știință sugerează că, dacă realitatea noastră este o simulare, pot exista erori sau modele în țesătura universului care trădează natura sa simulată.

Cu toate acestea, căutarea unor astfel de anomalii rămâne o provocare. Înțelegerea noastră a legilor fizicii este încă în evoluție. În cele din urmă, ne lipsește un cadru definitiv pentru a distinge între realitatea simulată și cea nesimulată.

O nouă lege a fizicii

Dacă realitatea noastră fizică este un construct simulat, mai degrabă decât o lume obiectivă care există independent de observator, atunci cum am putea demonstra științific acest lucru? Într-un studiu din 2022, am propus un posibil experiment, dar acesta a rămas netestat până în prezent.

Totuși, există speranță. Teoria informației este studiul matematic al cuantificării, stocării și comunicării informațiilor. Dezvoltat inițial de matematicianul Claude Shannon, a devenit din ce în ce mai popular în fizică și este folosit într-o gamă tot mai mare de domenii de cercetare.

În cercetarea mea recentă, publicată în AIP Advances, am folosit teoria informației pentru a propune o nouă lege a fizicii, pe care o numesc a doua lege a infodinamicii. Și, mai important, aceasta pare să susțină teoria universului simulat.

În centrul celei de-a doua legi a infodinamicii se află conceptul de entropie – o măsură a dezordinii, care se măreşte întotdeauna în timp într-un sistem izolat.

Atunci când o ceașcă fierbinte de cafea este lăsată pe masă, după un timp se va stabili un echilibru termic, ceaşca având în cele din urmă aceeași temperatură cu mediul. Entropia sistemului este la maxim în acest punct, iar energia sa este minimă.

A doua lege a infodinamicii susţine că „entropia informațională” (cantitatea medie de informație transmisă de un eveniment), trebuie să rămână constantă sau să scadă în timp – până la o valoare minimă la echilibru. În consecinţă, este în opoziție totală cu cea de-a doua lege a termodinamicii (căldura trece întotdeauna spontan din regiunile fierbinți în cele reci ale materiei în timp ce entropia se măreşte).

Studiul meu indică faptul că a doua lege a infodinamicii pare a fi o necesitate cosmologică. Este universal aplicabilă cu imense ramificații științifice.

Știm că universul se extinde fără pierderea sau câștigul de căldură, ceea ce necesită ca entropia totală a universului să fie constantă. Cu toate acestea, știm și din termodinamică că entropia este mereu în creștere. Susțin că acest lucru arată că trebuie să existe o altă entropie – entropia informațională – pentru a echilibra creșterea.

Legea mea poate confirma modul în care se comportă informațiile genetice. Dar, de asemenea, indică faptul că mutațiile genetice sunt, la cel mai fundamental nivel, nu doar evenimente aleatorii, așa cum sugerează teoria lui Darwin. În schimb, mutațiile genetice au loc, conform celei de-a doua legi a infodinamicii, în așa fel încât entropia informațională a genomului să fie întotdeauna minimizată.

Legea poate explica, de asemenea, fenomene din fizica atomică și evoluția în timp a datelor digitale.

Cel mai interesant este că această nouă lege explică unul dintre marile mistere ale naturii. De ce în univers există mai degrabă simetrie decât asimetrie? Studiul meu demonstrează matematic că stările cu simetrie ridicată sunt alegerea preferată, deoarece astfel de stări corespund celei mai scăzute entropii a informațiilor. Așa cum este dictat de a doua lege a infodinamicii, aceasta este evoluţia naturală a unui sistem.

Cred că această descoperire are implicații profunde pentru cercetarea genetică, biologia evolutivă, terapiile genetice, fizică, matematică și cosmologie, pentru a numi câteva.

Teoria simulării

Principala consecință a celei de-a doua legi a infodinamicii este minimizarea conținutului informațional asociat cu orice eveniment sau proces din univers. Aceasta înseamnă, la rândul său, o optimizare a conținutului informațional sau cea mai eficientă compresie a datelor.

Traducere după Do we live în a computer simulation like în The Matrix? My proposed new law of physics backs up the idea