Fragen Sie Ethan: Kann das Universum eine Simulation sein?

Der Vier-Qubit-Computer von IBM, ein fortgeschrittenes Wort in der Computerbranche, kann den Weg für Computer ebnen, die leistungsfähig genug sind, um das Universum zu simulieren.

Jeden Tag nehmen wir an, dass das, was wir als Realität wahrnehmen, tatsächlich ein Spiegelbild der objektiven Realität ist. Dass die Atome und Moleküle, aus denen unser Körper besteht, tatsächlich existieren; dass die mit uns wechselwirkenden Photonen Energie und Impuls besitzen; dass Neutrinos, die durch unseren Körper gehen, tatsächlich Quantenteilchen sind. Aber vielleicht existiert das Universum, von den kleinsten subatomaren Teilchen bis zu den größten Sammlungen von Galaxien, nicht physikalisch, sondern ist nur eine Simulation, die in einer anderen, realen Realität arbeitet. Zwei meiner Leser (und ein alter Schulfreund) möchten mehr über diese Simulationsidee erfahren.

Rudy: Ich bin skeptisch gegenüber dieser Idee, aber sie ist ziemlich interessant.
Samir: Dies ist ein sehr interessantes Thema und ich würde gerne hören, was Ethan sagen wird.

Dies mag wie eine Science-Fiction-Geschichte klingen, wird jedoch durch bestimmte physikalische Überlegungen gestützt.


Photonen mit völlig unterschiedlichen Energieniveaus bewegen sich mit der gleichen Geschwindigkeit. Diese und andere Merkmale können als Beweis dafür dienen, dass unser Universum nur eine Simulation ist.

Eines der größten Geheimnisse der Natur ist, warum genau solche Größen in den Gesetzen der Physik existieren. Warum gibt es eine begrenzte Anzahl grundlegender Teilchen, Wechselwirkungen und Konstanten, die das Universum beschreiben? Wir haben keine mathematischen oder physikalischen Prinzipien gefunden, die bestimmen, woraus unser Universum bestehen soll, oder die es uns ermöglichen, einige grundlegende Dinge abzuleiten. Wir selbst befinden uns im Universum und können nur einen begrenzten Teil davon mit einem begrenzten Maß an Sensibilität beobachten. Dies ist teilweise auf die mit unseren Geräten verbundenen Einschränkungen zurückzuführen, teilweise sind diese Einschränkungen jedoch von grundlegender Bedeutung.


Das beobachtbare Universum auf einer logarithmischen Skala, wobei der Rand des roten Lichts die für uns sichtbare Reliktstrahlung anzeigt.

Wir sehen nichts über 46 Milliarden Lichtjahre hinaus , da die Zeit, die seit dem Urknall vergangen ist, zusammen mit der Lichtgeschwindigkeit nicht ausreicht, um weiter zu schauen. Heute können wir aufgrund der Einschränkungen unserer Beschleuniger keine kürzeren Entfernungen als 10 bis ^{19 untersuchen} , aber das Universum selbst hat eine grundlegende Quantengrenze von 10 bis ³⁵ m. Selbst mit unbegrenzten Technologien konnten wir kürzere Entfernungen nicht untersuchen. Und Versuche, mehrere Parameter gleichzeitig zu messen, eröffnen grundlegende Unsicherheiten, die im Prinzip nicht überwunden werden können: die Quantenbeschränkungen des Erkennbaren.


Darstellung der grundsätzlichen Unsicherheit zwischen Ort und Impuls auf Quantenebene

Es ist möglich, dass es reale, physikalische Erklärungen dafür gibt, warum diese und andere Parameter des Universums genau diese Form haben, und wir haben diese Erklärungen nur noch nicht entdeckt. Man kann aber auch annehmen, dass ihre Bedeutungen so sind, weil sie in unser Universum programmiert wurden. Nicht im übertragenen Sinne, sondern im eigentlichen Sinne: Es ist möglich, dass das Universum wirklich eine Simulation ist. Unsere Rechenleistung hat in den letzten 70 Jahren mit alarmierender Geschwindigkeit weiter zugenommen. Wir sind von Taschenrechnern mit vier Funktionen, die mit einem Gebäude vergleichbar sind und langsamer als Mathematik arbeiten, zu Supercomputern in Druckergröße übergegangen, die Billionen von Partikeln und Milliarden von Jahren in Minuten simulieren können.



Wenn die Rechenleistung auf ein ziemlich großes Niveau ansteigt, können wir im Prinzip jedes Teilchen des Universums für den gesamten Zeitraum unserer Geschichte simulieren. Wenn der Computer, auf dem die Situation lief, ein Quanten wäre, der jedes Teilchen in einem unbestimmten Quantenzustand halten könnte, könnte er diese Quantenunsicherheit in alle Aspekte der Simulation integrieren. Wenn Planeten mit lebenden, intelligenten Organismen in dieser Simulation auftauchten, könnten sie dann feststellen, dass sie in der Simulation leben? Und natürlich ist es ziemlich einfach, Wissenschaftler zu finden, die nein sagen, das konnten sie nicht. Zum Beispiel macht Rich Teril, ein Wissenschaftler der NASA, folgende Aussagen :

Sogar was wir uns als kontinuierlich vorstellen - Zeit, Energie, Raum, Volumen - hat endliche Grenzen für seine Bedeutung. Dann ist unser Universum sowohl endlich als auch berechenbar. Diese Eigenschaften ermöglichen es dem Universum, eine Simulation zu sein.

Bestimmte Korrelationen physikalischer Beobachtungen können Anzeichen einer Simulation des Universums sein, aber viele Annahmen bleiben ungewiss.

Aus physikalischer Sicht ist dies jedoch möglicherweise nicht der Fall. Quantenunsicherheit kann real sein, dies bedeutet jedoch nicht, dass Raum und Zeit quantisiert werden oder dass die Photonenenergie nicht beliebig klein sein kann. Das beobachtbare Universum mag endlich sein, aber wenn Sie das Unbeobachtbare hinzufügen, kann es sich als unendlich herausstellen. Wir verwenden auch verschiedene Tricks, um den Rechenaufwand in Simulationen zu verringern. Der Nachweis, dass das Universum dieselben Tricks verwendet, sollte jedoch als „verschwommenes“ Ergebnis bei ausreichend kurzen Entfernungen angesehen werden, die wir nicht beobachten.


Einer der Kanäle der GEO600- Detektoren, die Signale verwischen wollten, die der Tatsache entsprechen, dass das Universum eine Simulation ist. Es wurde keine Unschärfe festgestellt.

Obwohl sich die Ergebnisse der Informationstheorie häufig in Spitzenforschungen der theoretischen Physik manifestieren, kann dies darauf zurückzuführen sein, dass beide Disziplinen intern konsistenten mathematischen Beziehungen untergeordnet sind. Einige der Argumente sind, dass es in Zukunft möglich sein wird, den Geist leicht zu simulieren, was bedeutet, dass es irgendwann mehr simulierte als organische Geister geben wird, was bedeutet, dass es höchstwahrscheinlich ist, dass wir alle in einer Simulation leben - so oberflächlich und so einfach widerlegt, dass es traurig wird, weil sie als vernünftig verwendet werden. Warum sollte sich zum Beispiel jemand, der das gesamte Universum simulieren könnte, darum kümmern, den menschlichen Geist zu simulieren? Im April 2016 fand unter Beteiligung mehrerer Wissenschaftler eine Debatte zu diesem Thema statt, und Lisa Randall sprach am besten zum Thema der Simulationshypothese:

Ich frage mich eigentlich, warum so viele Leute diese Frage interessant finden.

Diese Gelegenheit stört natürlich die Vorstellungskraft. Und wir können dieser Hypothese natürlich Beschränkungen auferlegen, indem wir mit immer besserer Genauigkeit und bei immer höheren Energien Raum, Zeit, Materie und Energie messen. Unser Verständnis der Realität hat sich jedoch immer weiterentwickelt, weil wir auf neue und grundlegende Weise tiefere Fragen zum Universum gestellt haben. Sich dem anthropischen Prinzip zuzuwenden, genau wie sich der Simulationshypothese zuzuwenden, um Antworten auf die heutigen schwierigen Fragen zu finden, scheint eine Enttäuschung in der Wissenschaft zu sein.


Das NASA-Chandra-Röntgenteleskop konnte die Körnigkeit des Weltraums einschränken und entfernte Quasare beobachten

Wenn Sie Beweise finden - zum Beispiel durch Untersuchung der kosmischen Strahlung -, dass die Raumzeit diskret ist, wirkt sich dies günstig auf unser Wissen über das Universum aus, beweist jedoch nicht die Simulationshypothese. Es ist im Allgemeinen unmöglich zu beweisen, dass Störungen, die wir finden oder nicht finden können, Eigenschaften des Universums selbst oder Parameter sind, die von den Eigentümern der Simulation platziert oder korrigiert wurden. Aus philosophischer Sicht kann eine solche Hypothese für eine Zivilisation attraktiv sein, die glaubt, dass sie kurz davor steht, künstliche Intelligenz zu schaffen. Es ist möglich, dass wir für einen ziemlich fortgeschrittenen Simulator so einfach erscheinen wie die Pixel in Conways Life-Spiel.



Wir beurteilen die wissenschaftlichen Vorzüge oder die Glaubwürdigkeit einer Idee jedoch nicht anhand ihrer Attraktivität. Die Physik ist besonders faszinierend wegen ihrer Gegenintuitivität und auch wegen ihrer Stärke in Bezug auf Vorhersagen. Selbst wenn wir wirklich in einer Simulation leben, sollte dies unsere Suche nach Wegen zum Verständnis der Naturgesetze, ihrer Herkunft, der Gründe, warum die fundamentalen Konstanten einfach so sind, oder der Antworten auf andere Fragen, die über die Natur der Realität gestellt werden können, nicht beeinträchtigen. "Weil wir in einer Simulation leben" ist keine Antwort auf die obigen Fragen; es kann einfach ein wesentlicher Bestandteil unserer Realität sein.

Die Geheimnisse der Natur bleiben die Geheimnisse, die wir lösen müssen, und wir müssen über die Suche nach Antworten auf diese entscheiden.

Ethan Siegel - Astrophysiker, Wissenschafts-Popularisierer, Autor von Starts With A Bang! Er schrieb die Bücher „Beyond the Galaxy“ ( Jenseits der Galaxie ) und „Tracknology: the science of Star Trek“ ( Treknology ).