какова вероятность что мы живем в матрице
Живем ли мы в матрице? Как философы повесили в воздухе вопрос без ответа
В начале нулевых на волне популярности кинотрилогии «Матрица» (тогда еще братьев) Вачовски и растущего потенциала компьютерной техники в создании виртуальных миров не такой уж глупой выглядела гипотеза о том, что мы и наша история — это всего лишь плод расчетов галактических масштабов суперкомпьютера. Да-да, а мы на этом суперкомпьютере лишь строчки кода, написанные неизвестным коллективом программистов.
Об иллюзорности нашего мира еще пару тысяч лет назад задумывались древнегреческие философы. И это они еще не видели «Матрицу» или «Начало», не читали фантастику ХХ века. В XVII веке Рене Декарт предположил, что внешний для нас мир придуман злокозненным гением, могущественным и склонным к обману. А весь физический мир не что иное, как расставленные им ловушки. Неудивительно, что витавшие на заре человеческой цивилизации идеи начали под давлением компьютеризации и подвижек в работе над искусственным интеллектом превращаться в осмысленные гипотезы. Кажется, философы нащупали, кто бы подошел на роль такого гения — программист более продвинутой, чем наша, цивилизации.
Сами представьте, со сколькими переменными сталкивается наш компьютер, когда мы играем в Europa Universalis, выслушиваем нотации от Ганди в очередной Civilization или гуляем по миру GTA V. Мы уже умеем симулировать отдельные мирки и пускать их жителей-болванчиков по заданному кругу ежедневных обязанностей. Наши нейросети умеют обучаться, пускай и в ограниченных масштабах. Глядишь, пройдет еще десяток (а скорее, пару десятков или сотен) лет, человечество подкопит компьютерных мощностей, соберет самостоятельный искусственный интеллект и вполне сможет порадовать себя качественными игровыми симуляциями, виртуальной реальностью, которую сложно будет отличить от настоящего. Звучит круто?
— Мы абсолютно точно идем к тому, что игры станут неотличимы от реальности. В них можно будет играть на любой приставке или компьютере, которых будут миллиарды по всему миру, и шансов, что наша реальность является базовой, тоже может быть один на миллиарды, — так высказывался Илон Маск о гипотезе симуляции нашего мира во время Code Conference пару лет назад.
А что если действительно у каждой развитой цивилизации со временем накапливается достаточное количество компьютерных ресурсов для того, чтобы запустить симуляцию. Воспользуется ли она этим и для чего? Или правильнее задать вопрос, почему бы этим не воспользоваться, если есть шанс?
Зачем нас программировать?
Хороший вопрос. Но сперва давайте определимся, в какой именно матрице мы могли бы жить.
Судя по философским дебатам, чаще всего люди, которые готовы серьезно рассматривать гипотезу о нашем существовании в матрице, как раз таки отрицают антиутопический способ из кинотрилогии «Матрица». Они склонны полагать, что если и симулировать жизнь, то по-крупному, превращая поток информации во Вселенную, а всех ее жителей в сложные строчки кода, которые формируют сознание. В таком случае нам некуда бежать за пределы матрицы, так как существование за ее пределами попросту невозможно. Для нас невозможно.
С одной стороны, наш мир мог бы оказаться качественной (даже чересчур качественной) развлекательной симуляцией. Этаким аттракционом наподобие «Мира Дикого Запада», куда наведываются настоящие люди будущего, чтобы окунуться в эпоху старины, максимально приближенную. Может быть, даже серверы нашей матрицы иногда ставят на паузу, проводят технические работы, но мы, к сожалению, этого не замечаем.
С другой стороны, в современных научных институтах постоянно проводится моделирование. Ученые моделируют взаимоотношения в обществе, работу государственной экономики, изменение климата. Будь у них инструмент, способный моделировать все и сразу, с сотнями миллиардов факторов, которые можно настроить и отпустить в свободное плавание, отказались бы они его использовать?
Все эти вероятности кажутся вполне очевидными. И будь шанс, их должны были бы реализовать. Остановить цивилизацию будущего могли бы разве что какие-то моральные ограничители, наложенные обществом.
Барри Дайнтон в статье «Потеря невинности: симуляционные сценарии: перспективы и следствия» привел несколько этических возражений, которые со временем могут встать перед любой достаточно продвинутой цивилизацией:
— симуляции не должны создаваться, поскольку жизнь в симуляции хуже жизни в реальности;
— симуляции не должны создаваться, поскольку они неизбежно связаны с массовым обманом;
— симуляции должны быть запрещены цивилизацией, чтобы гарантировать, что она сама не находится в симуляции.
Последний аргумент кажется немного наивным, но первые два вполне могут вызвать дискуссию в обществе. Одно дело создать штучного андроида с продвинутым искусственным интеллектом, и совсем другое — многомиллиардный мир программок, которые осознают себя и находятся в иллюзии свободы. Где та моральная черта, за которую боги будущего не решатся ступить? Такие симуляции запускают для того, чтобы понять свою реальность, сделать ее лучше, избежать ошибок и спасти многие и многие жизни. Так будут ли волновать программистов будущего строчки кода, чьи эмоции и мысли стираются нажатием пары клавиш?
Какова вероятность, что я читаю этот текст в матрице?
В сентябре 2016 года довольно авторитетная организация Bank of America Merrill Lynch опубликовала для своих клиентов записку, где затронула тему симуляции реальности. Эксперты банка пришли к выводу, что с вероятностью от 20% до 50% мы живем в матрице, которую продвинутая «цивилизация запустила с целью симулировать жизнь своих предков». При этом составители заметки ссылались на цитаты Илона Маска и Нила Деграсс Тайсона.
Последний во время ежегодных дебатов памяти Айзека Азимова возразил физику Лизе Рэндалл, которая уверена, что в количественном измерении вероятность «нереальности» нашего мира равна примерно нулю. По мнению Тайсона, мы весьма самонадеянны в этом вопросе и всегда уверены, что являемся умнейшими среди всех живых существ. Но если провести мысленный эксперимент и представить более продвинутую цивилизацию. По мнению Тайсона, для такой не составило бы большого труда создать симуляцию нашего мира хотя бы ради того, чтобы просто развлечься.
Шведский философ Ник Бостром считается в современном мире одним из апологетов и основоположников гипотезы симуляции нашей Вселенной. Глядя, как развиваются цифровые технологии, искусственный интеллект и нанотехнологии, Ник практически уверен, что однажды человечество получит в свое распоряжение огромные вычислительные мощности (хотя как много бы их ни было, нам все равно их постоянно не хватает) для того, чтобы симулировать работу многих разумных существ.
В 2003 году он опубликовал статью в журнале Philosophical Quarterly под громким заголовком «Мы все живем в компьютерной симуляции?». В ней он пришел к выводу, что если человечество не самоуничтожится и сможет развиться в нечто большое и мощное, то будет способно моделировать жизнь в огромных масштабах. Правда, при этом мы сами находимся в симуляции, а создатели нашей симуляции, в свою очередь, также являются чьей-то компьютерной разработкой: получается такая многоуровневая матрешка.
Если ученым вы не доверяете, то хотя бы перед картинками из интернета, демонстрирующими баги и глюки в матрице, не устоите? Конечно, на большинстве таких фотографий запечатлены близнецы либо люди в похожей одежде и со схожими прическами. Это было бы слишком банальным проколом для создателей нашей симуляции.
Почему мы живем не в Матрице, а в матрице?
Бог — это вечная и бесконечная истина, не имеющая ценности и смысла.
Сегодня я хочу рассказать вам о самой смелой и красивой гипотезе в современной теоретической физике. Многие ученые относятся к ней крайне скептически, некоторые называют ее откровенно шизофреническим бредом, а другие находят крайне интересной. Давайте же пустимся в путешествие, которое может навсегда изменить ваше представление о Вселенной.
В поисках «теории всего»
Начиная с середины 20-ого века самой сложной и перспективной задачей теоретической физики является поиск так называемой «теории всего», которая объединит в себе общую теорию относительности и квантовую механику, тем самым дав точное объяснение всем наблюдаемым физическим явлениям. На роль такой теории претендуют многочисленные теории струн, теория квантовой петлевой гравитации и многие другие. Но мы будем говорить не о них. Мы сделаем шаг еще дальше.
Профессор MIT Макс Тегмарк в своей книге «Наша математическая Вселенная» призывает нас задуматься о самом удивительном свойстве всех существующих физических теорий, которое обычно люди считают само собой разумеющимся — все наши физические теории описываются математикой.
С точки зрения эмпиризма (философия первичности материи по отношению к идее) в этом нет ничего удивительного, человек изобретал язык математики, наблюдая за реальным миром.Мы изобрели цифры и счет, чтобы считать предметы, мы изобрели геометрию, чтобы строить прочные здания. Со временем наши математические инструменты становились все более сложными и отдаленными от повседневных нужд — мы изобретали дифференциалы, интегралы, математический анализ, теорию групп, топологию. Но в конце концов мы всегда находили физические явления, которые поразительно хорошо описывались с помощью этих самых инструментов.
Но давайте взглянем на математичность физических законов с точки зрения идеализма (философия первичности идеи по отношению к материи). Все математические законы живут в пространстве идей и не зависят даже от существования нашей Вселенной. Если даже ничего не существовало бы, дважды два все также равнялось бы четырем. Рождение галактик и звезд, движение планет, химические реакции и генетические мутации строго следовали математическим формулам задолго до появления людей. Мы лишь открыли эти законы, но не изобрели их.
Так что же будет с теорией относительности, квантовой механикой или пресловутой теорией всего, если мы выкинем из них всю словесную шелуху, вроде слов «квант», «пространство», «свет». Там останутся только формулы, и ничего больше. И в этом месте рассуждений Макс Тегмарк задает интереснейший вопрос: что может полностью описываться чистой математикой? И он дает на него единственно разумный ответ. Чистой математикой может быть описана лишь сама чистая математика. Таким образом Тегмарк приходит к самой поразительной из возможных гипотез: вся наша Вселенная — это математическая структура.
Все из бита
Макс Тегмарк не был первым, кто пришел к такой идее. Задолго до него эту идею выдвигал знаменитый американский физик, научный руководитель Ричарда Фейнмана, Хью Эверетта и Кипа Торна, а также автор терминов «черная дыра» и «кротовая нора» Джон Уилер.
В своей статье «it from bit» Джон Уилер задумывался над тем фактом, что все свойства элементарных частиц вроде массы, заряда, спина, цвета, странности и красоты не имеют никакого собственного смысла, а лишь проявляются при взаимодействиях с другими частицами.
Таким образом, все эти свойства являются по сути битом информации в некоторой математической структуре. Уилер писал:
Все сущее — каждая частица, каждое силовое поле, даже сам пространственно-временной континуум — получают свою функцию, свой смысл и, в конечном счёте, самое своё существование — даже если в каких-то ситуациях не напрямую — из ответов, извлекаемых нами с помощью физических приборов, на вопросы, предполагающие ответ «да» или «нет», из бинарных альтернатив, из битов. «Всё из бита» символизирует идею, что всякий предмет и событие физического мира имеет в своей основе — в большинстве случаев в весьма глубокой основе — нематериальный источник и объяснение; то, что мы называем реальностью, вырастает в конечном счёте из постановки «да-нет»-вопросов и регистрации ответов на них при помощи аппаратуры
Чтобы вы лучше поняли, что имел в виду Джон Уилер, я приведу вам в пример картинку из книги Макса Тегмарка о том, как отношения между точками пространства (ребра куба) можно представить в виде матрицы битов:
Сами вершины этого куба, обозначенные индексом от 1 до 8, не несут никакого смысла, а вот матрица отношений между ними (ребер куба) уже обладает некоторыми уникальными свойствами: например, вращательной симметрией. Наша Вселенная, конечно же, устроена на порядки сложнее куба, но в ее основе лежат те же самые принципы. Поняв это, мы можем двигаться дальше.
Инфляционная модель Вселенной и фракталы
Если мы все-таки живем в математической модели, то в какой?
Давайте посмотрим на нашу Вселенную: она состоит из множества скоплений миллиардов галактик, галактики состоят из миллиардов звезд, у многих звезд есть несколько планет, а у многих планет есть некоторое количество спутников. Более того, согласно гипотезе вечной инфляции, являющейся объяснением и расширением инфляционной модели развития вселенной, в отдаленном от нас пространстве ежесекундно происходят миллионы «больших взрывов», порождающих свои пузыри Вселенных.
Но вернемся к нашему миру: все скопления, галактики, звезды и планеты, в какой бы части Вселенной они не находились, очень похожи между собой, но все же уникальны. Какая математическая структура обладает такими свойствами? Это фрактал.
Фрактал порождается простейшей рекуррентной формулой, но развивается в красивейшую циклическую картину, каждый маленький кусочек которой одновременно и уникален, и похож на общую структуру.
Асимметрия времени и вычисление рекурсивной функции
И как раз фрактальная структура нашей Вселенной открывает нам глаза на самую главную загадку современной физики — время. Идет ли время только вперед? Линейно ли оно?
Современная физика говорит о существовании так называемой асимметрии времени или стрел времени. Первая стрела времени — психологическая: мы помним прошлое, но не будущее. Эта ассиметрия является частным случаем более общей второй стрелы времени — причинно-следственной. Причины порождают следствия, но не наоборот. С другой стороны это может быть лишь частью нашего восприятия и при обратном ходе времени мы бы приняли причины за следствия, а следствия за причины. Но существуют третья абсолютно объективная асимметрия времени, также называемая вторым законом термодинамики — энтропия в замкнутой системе со временем всегда растет. То есть, при обратном ходе времени она бы падала.
Как это можно объяснить? Одним из первых объяснение, согласующееся с гипотезой математической Вселенной, дал немецкий пионер компьютеростроения и автор первого языка программирования высокого уровня Конрад Цузе. Он предположил, что наша Вселенная является не статичной математической моделью, а постоянно вычисляющийся чистой рекурсивной функцией. На вход такой функции поступает результат вычисления предыдущей итерации. Каждый тик такой функции является планковским временем, а проще говоря мгновением. Такая гипотеза очень хорошо объясняет все стрелы времени. Результат вычисления такой функции зависит от ее входа — будущее зависит от прошлого, но не наоборот. Со временем количество информации в такой системе будет расти, а значит будет расти и энтропия. И главное, эта гипотеза очень хорошо согласуется с фрактальностью нашей Вселенной, ведь фрактал — результат вычисления рекуррентной функции.
Таким образом, мы можем дать определение времени таким образом: время — это процесс вычисления чистой рекурсивной функции расчета развития нашей Вселенной.
Вы можете возразить, что наша Вселенная недетерминирована и при коллапсе волновой функции Шредингера результат выхода кванта из суперпозиции непредсказуем. Но согласно многомировой интерпретации квантовой механики Эверетта в момент коллапса волновой функции наша Вселенная просто разделяется на две параллельных реальности, в одной из которых суперпозиция переходит в одно состояние, а в другой в противоположное.
Также стоит учесть, что это время — не то же самое, что описывается в общей теории относительности Эйнштейна. Это абсолютное время — тики процессора вычисляющего нашу Вселенную.
Матрица и антропный принцип
Но если вся наша Вселенная — это вычислительная машина, то как определить, что мы живем не в Матрице? С одной стороны это недоказуемо и неопровергаемо. С другой стороны, если мы живем в Матрице и крутимся на компе у какого-то программиста из реальной вселенной, то его вселенная тоже будет подчинятся законам математики и тоже может оказаться Матрицей второго уровня, которая существует в реальном мире. Этот ряд можно продолжать до бесконечности и ни в одном уровне Матрицы не будет возможности доказать, существует или нет реальный мир более высокого уровня.
В любом случае, у Макса Тегмарка есть более красивое объяснение математичности нашей Вселенной. Для начала зададимся вопросом: почему мы живем именно в такой математической структуре, а не в какой-то другой? Тегмарк находит ответ на этот вопрос в антропном принципе: все непротиворечивые математические структуры существуют, но лишь в немногих из них может зародится такая тонко настроенная Вселенная, которая позволяет существовать нейронным сетям, способным осознать причинно-следственные связи.
Заключение
У гипотезы математической вычислимой Вселенной существуют интересные последствия: герои книг, фильмов, историй и даже ваш выдуманный друг столь же реальны, как и вы сами, так как точно так же являются математическими структурами, придуманными другой математической структурой внутри громадной математической структуры. Это заставляет задуматься над самим значением слова «реальность».
Для более глубокого ознакомления с данной темой я рекомендую книгу Макса Тегмарка «Наша математическая Вселенная» и статью в википедии про цифровую физику.
Ученые всерьез обсуждают, в реальном мире мы живем или в «Матрице». Почему?
Зачем ученым понадобилось проверять теорию из кино?
При переложении на реальность идея «Матрицы» кажется абсурдной: зачем кому-то создавать огромный виртуальный мир — что явно трудоемко — и населять его людьми, нами? Тем более что реализация этой идеи из фильма сестер Вачовски не выдерживает никакой критики: любой школьник знает, что КПД не может превышать 100%, а значит, нет смысла получать энергию для машин от людей в капсулах — на их прокорм и обогрев уйдет больше энергии, чем они смогут отдать машинам.
Первым в научных кругах на вопрос о том, может ли кому-то понадобиться целый смоделированный мир, ответил в 2001 году Ник Бостром. К тому времени ученые уже начали использовать компьютерное моделирование, и Бостром предположил, что рано или поздно такие компьютерные симуляции будут использованы для изучения прошлого. В рамках такой симуляции можно будет создать детализированные модели планеты, живущих на ней людей и их взаимоотношений — социальных, экономических, культурных.
Историю нельзя изучать экспериментально, а вот в моделях можно запускать бессчетное количество сценариев, ставя самые дикие эксперименты — от Гитлера до мира постмодерна, в котором живем сейчас мы. Полезны такие опыты не только для истории: в мировой экономике тоже хорошо бы разбираться получше, но кто даст ставить эксперименты сразу над восьмью миллиардами настоящих, живых человек?
Бостром обращает внимание на важный момент. Создать модель значительно проще и дешевле, чем породить нового, биологически реального человека. И это хорошо, потому что историк захочет создать одну модель общества, социолог — другую, экономист — третью, и так далее. Ученых в мире очень много, поэтому число цифровых «людей», которые будут созданы во множестве таких симуляций, может быть очень большим. Например, в сто тысяч, или в миллион, или в десять миллионов раз больше, чем число «биологических», реальных людей.
Если допустить, что теория верна, то чисто статистически у нас почти нет шансов оказаться не цифровыми моделями, а реальными людьми. Допустим, общее число «матричных» людей, созданных где-либо и когда-либо любой цивилизацией, всего в сто тысяч раз больше, чем число представителей этой цивилизации. Тогда вероятность того, что случайно выбранное разумное существо биологическое, а не «цифровое», — меньше одной стотысячной. То есть если такое моделирование реально ведется, вы, читатель этих строк, почти наверняка лишь набор цифр в чрезвычайно продвинутом суперкомпьютере.
Как построить «Матрицу» в реальной жизни, если очень хочется?
По их расчетам, детальное симулирование действительно большой Вселенной потребует слишком большого объема вычислительных мощностей — довольно дорогого даже для гипотетической цивилизации из далекого будущего. А раз детальная симуляция не может быть слишком большой, значит действительно далекие области космоса — что-то типа театральных декораций, так как на их скрупулезную прорисовку просто не хватило производственных мощностей. Такие области космоса — нечто, что только выглядит как далекие звезды и галактики, и выглядит достаточно детально, чтобы нынешние телескопы не могли отличить это «нарисованное небо» от настоящего. Но есть нюанс.
Симулируемый мир, в силу умеренной мощности используемых для его обсчетов компьютеров, просто не может иметь такое же разрешение, как реальный мир. Если мы обнаружим, что «разрешение» окружающей нас реальности хуже, чем должно быть, исходя из базовой физики, значит мы живем в исследовательской матрице.
«Для симулируемого существа всегда остается возможность обнаружить, что оно симулированное», — заключают ученые.
Стоит ли принимать красную пилюлю?
В 2019 году философ Престон Грин (Preston Greene) опубликовал статью, в которой публично призвал даже не пытаться узнать, в настоящем мире мы живем или нет. Как он констатирует, если длительные изыскания покажут, что наш мир имеет неограниченно высокое «разрешение» даже в самых дальних уголках космоса, то выйдет, что мы живем в реальной Вселенной, — и тогда ученые лишь зря потеряют время, пытаясь найти ответ на этот вопрос.
Но это еще лучший из возможных вариантов. Куда хуже, если окажется, что «разрешение» видимой Вселенной ниже ожидаемого — то есть, если все мы существуем только как набор цифр. Дело в том, что моделируемые миры будут иметь для своих создателей-ученых ценность только до тех пор, пока они точно моделируют их собственный мир. Но если население моделируемого мира вдруг осознает свою виртуальность, то оно точно перестанет вести себя «нормально». Осознав себя жителем матрицы, многие могут перестать ходить на работу, подчиняться нормам общественной морали и так далее. Какая польза от модели, которая не работает?
Грин считает, что пользы никакой — и что ученые моделирующей цивилизации просто отключат такую модель от питания. Благо даже при ограниченном ее «разрешении» моделировать целый мир — не самое дешевое удовольствие. Если человечество действительно примет красную пилюлю, его могут просто отключить от питания — отчего все мы неиллюзорно умрем.
Что если мы живем в симуляции симуляции?
И все же Престон Грин не вполне прав. В теории — есть смысл моделировать модель, жители которой внезапно поняли, что они виртуальны. Такое может пригодиться цивилизации, которая в какой-то момент сама осознала, что является моделируемой. При этом ее создатели по какой-то причине забыли или не захотели отключить модель.
Таким «человечкам» может пригодиться моделирование ситуации, в которой оказалось их общество. Тогда они могут построить модель, чтобы изучить, как ведут себя симулируемые люди, когда осознают, что они — лишь симуляция. Если это так, то не надо бояться, что нас отключат в момент, когда мы осознаем, что живем в матрице: ради этого момента нашу модель и запускали.
Можно ли создать идеальную симуляцию?
Любое детальное симулирование даже одной планеты до уровня атомов и субатомных частиц очень ресурсоемко. Снижение разрешения может снизить реализм поведения людей в модели — а значит, расчеты на ее основе могут иметь недостаточную точность для переноса выводов моделирования на реальный мир.
К тому же, как мы отметили выше, симулируемые всегда могут найти свидетельства того, что их симулируют. Нет ли способа обойти такое ограничение и создать модели, которые будут требовать меньше ресурсов мощных суперкомпьютеров, но при этом бесконечно высокое разрешение, как в реальном мире?
Как отмечает академик Валерий Рубаков, если физики смогут в лаборатории создать область пространства со свойствами ранней Вселенной, то такая «Вселенная в лаборатории» просто по физическим законам превратится в аналог нашей собственной Вселенной.
У подобной «лабораторной Вселенной» разрешение будет бесконечно большим, поскольку, строго говоря, по своей природе она материальна, а не является «цифровой». Плюс на ее работу в «родительской» Вселенной не нужен постоянный расход энергии: достаточно закачать ее туда один раз, при создании. К тому же она должна быть очень компактной — не больше, чем та часть экспериментальной установки, в которой ее «зачали».
Астрономические наблюдения в теории могут указать на то, что такой сценарий технически возможен. На данный момент, при сегодняшнем уровне техники, это чистая теория. Чтобы реализовать ее на практике, нужно переделать еще целый ворох работы: сперва найти в природе предсказываемые теорией «лабораторных Вселенных» физические поля и затем уже попытаться научиться с ними работать (аккуратно, чтобы попутно не разрушить нашу).
Валерий Рубаков в связи с этим задается вопросом : не является ли наша Вселенная одной из таких «лабораторных»? К сожалению, на сегодняшний день достоверно ответить на этот вопрос невозможно. Создатели «игрушечной Вселенной» должны оставить «ворота» в свою настольную модель, иначе им будет сложно за ней наблюдать. Но найти подобные двери сложно, тем более что они могут быть размещены в любой точке пространства-времени.
Одно можно сказать точно. Следуя логике Бострома, если кто-то из разумных видов когда-либо решился на создание лабораторных Вселенных, обитатели этих Вселенных могут пойти на такой же шаг: создать свою «карманную Вселенную» (напомним, ее реальный размер будет как у нашей, маленьким и компактным будет только вход в нее из лаборатории создателей).
Соответственно, искусственные миры начнут множиться, и вероятность того, что мы — обитатели именно рукотворной Вселенной, математически выше, чем того, что мы живем в первичной Вселенной.