Représentation artistique de la distorsion de l'espace-temps dans un cristalQuelle est la chance que notre univers soit le résultat de simulations informatiques? Cette idée a longtemps été discutée par des scientifiques et des spécialistes, et ils ne sont pas d'accord. Il est clair que nos lointains descendants auront des ressources informatiques pratiquement illimitées et pourront créer des mondes virtuels comme le nôtre. Étant donné le grand nombre de ces mondes, il y a peu de chances que nous ayons la chance de vivre dans le monde réel, et non dans une simulation. Par exemple, Elon Musk estime nos chances à 0,1% et l'astrophysicien Neil Degrass Tyson à 50%. En général, la question est controversée.
Maintenant, deux physiciens théoriciens d'Israël et de Russie ont avancé un nouvel argument en faveur du fait que notre monde ne peut pas être une simulation informatique. Certaines propriétés de l'espace-temps sont trop difficiles à calculer sur un ordinateur de toute performance.
L'idée que notre monde est une simulation informatique a été défendue par le professeur de l'Université d'Oxford Nick Bostrom, co-fondateur de la World Transhumanist Association et directeur de l'Institut pour l'avenir de l'humanité. Dans son
article de 2003, il discute des possibilités de la civilisation post-humaine et des simulations historiques qu'elles vont créer:
Imaginez de futurs historiens modélisant divers scénarios de développement historique. Ce ne seront pas les modèles simplifiés d'aujourd'hui. Compte tenu de l'énorme puissance de calcul de ces historiens, ils peuvent avoir à leur disposition des simulations très détaillées dans lesquelles chaque bâtiment, chaque détail géographique, chaque personne se distingueront. Et chacun de ces individus sera doté du même niveau de puissance de calcul, de complexité et d'intelligence qu'une personne vivante. Comme l'agent Smith, ils seront créés sur la base d'un logiciel, mais ils auront en même temps les caractéristiques mentales d'une personne. Bien sûr, ils peuvent ne jamais se rendre compte qu'ils sont un programme. Pour créer un modèle précis, il sera nécessaire de rendre la perception des personnalités modélisées indiscernable des perceptions des personnes vivant dans le monde réel.
Comme les habitants de la matrice, ces personnes existeront dans le monde artificiel, le considérant réel. Contrairement au scénario avec la matrice, ces personnes seront entièrement constituées de programmes informatiques ...
Ces hypothèses sont très curieuses. Avec une puissance de calcul suffisante, les humains peuvent créer des modèles de personnalités historiques qui auront une pleine conscience et qui se considéreront comme des personnes biologiques vivant à une époque antérieure ...
Aujourd'hui, en 2003, environ six milliards de personnes biologiques vivent sur la planète. Il est très possible qu'à l'ère posthume, des milliers de milliards de personnes créées sur la base de programmes informatiques vivront en 2003 simulées pour eux, convaincues qu'elles sont d'origine biologique - tout comme vous et moi. Le calcul ici est simple, comme deux fois deux: la grande majorité de ces personnes se trompent; ils croient qu'ils sont de chair et de sang, mais en fait ils ne le sont pas. Il n'y a aucune raison d'exclure notre civilisation de ces calculs. Presque toutes les chances se résument au fait que nous vivons dans le 2003 simulé et que nos corps physiques sont une illusion informatique.
Bien que tout cela ressemble davantage à une expérience de pensée, les physiciens théoriciens Zohar Ringel du Centre de physique théorique de Rudolf Peierls à l'Université d'Oxford et Cancer de l'Institut de physique de l'Université hébraïque de Jérusalem, ainsi que Dmitry Kovrizhin du Centre de physique théorique de Rudolf Peierls à l'Université d'Oxford et au Centre national de recherche Kurchatovsky Institute »a avancé un argument qui pourrait prouver l’impossibilité de créer des simulations informatiques comme notre monde.
Une thèse clé de l'argument de Ringel et Kovrizhin est que la science ne sait pas simuler efficacement les effets quantiques, tels que la
conductivité thermique du Hall (
effet Riga-Leduc ). Ce sont les soi-disant anomalies gravitationnelles, qui sont extrêmement difficiles à observer directement. Ils reflètent les distorsions de l'espace-temps à petite échelle et apparaissent à des températures suffisamment basses dans des champs magnétiques puissants.
L'effet thermomagnétique Riga-Leduc consiste en ce que lorsqu'un conducteur avec un gradient de température est placé dans un champ magnétique constant perpendiculaire au flux de chaleur, une différence de température secondaire apparaît, perpendiculaire au champ magnétique et au flux de chaleur.
La
méthode de Monte Carlo est utilisée pour simuler des systèmes quantiques, mais Ringel et Kovrizhin expliquent que les anomalies gravitationnelles sont un phénomène trop complexe qui ne peut jamais être calculé. En gros, il existe un nombre infini d'options, ce qui rend impossible la simulation de la méthode de Monte Carlo en raison du problème de signe - l'apparition de probabilités formellement négatives. Selon la plupart des physiciens, le problème des signes est insoluble en principe, donc un système hors d'équilibre plus ou moins complexe ne peut pas être calculé sur un ordinateur de n'importe quelle puissance en un temps fini.
D'un autre côté, si le problème des signes est résolu, la simulation de Monte Carlo deviendra théoriquement possible. Mais Ringel et Kovrizhin ne croient pas que de tels algorithmes apparaîtront à l'avenir.
Les scientifiques disent qu'à mesure que la taille de la simulation augmente, la quantité de calcul nécessaire augmentera de façon linéaire ou exponentielle. Dans le cas d'une croissance exponentielle, la simulation de plusieurs centaines d'électrons même nécessitera un ordinateur composé de plus d'atomes que l'Univers n'en contient. Compte tenu du nombre d'atomes dans l'Univers (10
80 ), la création d'un tel ordinateur deviendra une tâche incompréhensible et extrêmement incroyable, écrivent les auteurs.
Le terme «calculabilité» lui-même implique que le problème peut être résolu sur un ordinateur en un temps fini en utilisant une quantité finie de mémoire. En ce sens, les physiciens ont fourni des arguments convaincants selon lesquels notre univers n'est pas calculable. Bien que la discussion entre scientifiques ne s'arrête certainement pas là. Il est possible que les créateurs de la simulation - nos descendants ou représentants d'un esprit étranger - aient néanmoins trouvé un moyen de contourner les difficultés avec le volume des calculs. En fin de compte, les scientifiques ont seulement prouvé que l'Univers n'est pas calculable pour
nous en utilisant des méthodes que nous connaissons. Autrement dit, nous ne pouvons pas nous-mêmes faire une simulation similaire, mais cela ne signifie pas du tout que quelqu'un d'autre ne peut pas faire une telle simulation en utilisant des approximations, en changeant les lois de la physique dans la simulation en conséquence pour simplifier les calculs et en utilisant des ordinateurs quantiques.
«Notre travail montre une connexion intrigante entre deux domaines apparemment sans rapport: les anomalies gravitationnelles et la complexité informatique»,
explique Zohar Ringel, co-auteur du travail scientifique. «Cela montre également que la conductivité thermique de Hall est un véritable effet quantique: l'un de ceux pour lesquels il n'y a pas d'analogues en physique classique.»
L'article scientifique a été
publié le 27 septembre 2017 dans la revue
Science Advances (doi: 10.1126 / sciadv.1701758).