Tanya Ethan: Bisakah Semesta menjadi simulasi?

Komputer empat-qubit IBM, kata canggih dalam komputasi, dapat membuka jalan bagi komputer yang cukup kuat untuk mensimulasikan alam semesta.

Setiap hari, kita menerima begitu saja bahwa apa yang kita rasakan sebagai kenyataan sebenarnya adalah cerminan dari realitas objektif. Bahwa atom dan molekul yang membentuk tubuh kita benar-benar ada; bahwa foton yang berinteraksi dengan kita memiliki energi dan momentum; bahwa neutrino yang melewati tubuh kita memang partikel-partikel kuantum. Tapi, mungkin, Semesta, dari partikel sub-atomik terkecil hingga kumpulan galaksi terbesar, tidak ada secara fisik, tetapi hanya simulasi yang bekerja di realitas nyata yang lain. Dua pembaca saya (dan seorang teman sekolah lama) ingin tahu lebih banyak tentang ide simulasi ini.

Rudy: Saya skeptis tentang ide ini, tetapi ini cukup menarik.
Samir: Ini adalah topik yang sangat menarik dan saya ingin mendengarkan apa yang akan dikatakan Ethan.

Ini mungkin terdengar seperti cerita fiksi ilmiah, tetapi didukung oleh pertimbangan fisik tertentu.


Foton dengan tingkat energi yang sangat berbeda bergerak dengan kecepatan yang sama. Fitur ini dan lainnya dapat berfungsi sebagai bukti bahwa alam semesta kita hanyalah sebuah simulasi.

Salah satu misteri alam terbesar adalah mengapa kuantitas seperti itu ada dalam hukum fisika. Mengapa ada sekumpulan partikel fundamental, interaksi, dan konstanta terbatas yang menggambarkan alam semesta? Kami tidak menemukan prinsip-prinsip matematika atau fisik yang menentukan apa yang harus terdiri dari Semesta kita, atau yang memungkinkan kita menyimpulkan beberapa hal mendasar. Kita sendiri berada di dalam Semesta dan hanya dapat mengamati sebagian saja dengan tingkat sensitivitas yang terbatas. Ini sebagian disebabkan oleh keterbatasan yang melekat pada peralatan kami, tetapi sebagian pembatasan ini bersifat mendasar.


Alam semesta yang dapat diamati pada skala logaritmik, di mana tepi cahaya merah menunjukkan radiasi peninggalan yang terlihat oleh kita.

Kita tidak melihat apa pun di atas 46 miliar tahun cahaya , karena jumlah waktu yang telah berlalu sejak Big Bang, bersama dengan kecepatan cahaya, tidak cukup untuk melihat lebih jauh. Hari ini kita tidak dapat mempelajari jarak yang lebih pendek dari 10 ^-19 karena keterbatasan akselerator kita, tetapi Semesta sendiri memiliki batas kuantum mendasar 10 ^-35 m. Bahkan dengan teknologi tanpa batas, kita tidak dapat menyelidiki jarak yang lebih pendek. Dan upaya pengukuran simultan beberapa parameter membuka ketidakpastian mendasar yang, pada prinsipnya, tidak dapat diatasi: keterbatasan kuantum yang dapat diketahui.


Ilustrasi ketidakpastian mendasar antara lokasi dan momentum di tingkat kuantum

Ada kemungkinan bahwa ada penjelasan nyata dan fisik mengapa parameter ini dan parameter lain dari Semesta memiliki bentuk ini, dan kami belum menemukan penjelasan ini. Tetapi orang juga dapat berasumsi bahwa artinya seperti itu, karena diprogram ke dalam Semesta kita. Bukan dalam arti kiasan, tetapi dalam yang nyata: ada kemungkinan bahwa Semesta benar-benar sebuah simulasi. Kekuatan komputasi kami terus meningkat pada tingkat yang mengkhawatirkan selama 70 tahun terakhir. Kami pindah dari kalkulator dengan empat fungsi yang sebanding dengan bangunan, dan bekerja lebih lambat daripada matematika, ke superkomputer berukuran printer yang dapat mensimulasikan triliunan partikel dan mensimulasikan miliaran tahun dalam hitungan menit.



Jika daya komputasi meningkat ke tingkat yang agak besar, pada prinsipnya kita dapat mensimulasikan setiap partikel Alam Semesta untuk seluruh periode sejarah kita. Jika komputer tempat situasi berjalan akan menjadi kuantum, yang mampu menahan setiap partikel dalam keadaan kuantum tidak terbatas, ia dapat mengintegrasikan ketidakpastian kuantum ini ke semua aspek simulasi. Jika planet dengan makhluk hidup, organisme cerdas muncul dalam simulasi ini, dapatkah mereka menentukan bahwa mereka hidup dalam simulasi? Dan tentu saja, cukup mudah untuk menemukan ilmuwan yang mengatakan tidak, mereka tidak bisa. Sebagai contoh, Rich Teril, seorang ilmuwan dari NASA, membuat pernyataan seperti:

Bahkan apa yang kita bayangkan berkelanjutan - waktu, energi, ruang, volume - memiliki keterbatasan yang terbatas untuk artinya. Maka Alam Semesta kita terbatas dan dapat dihitung. Properti ini memungkinkan alam semesta menjadi simulasi.

Korelasi tertentu dari pengamatan fisik mungkin merupakan tanda-tanda simulasi alam semesta, tetapi banyak asumsi tetap tidak pasti.

Tapi dari sudut pandang fisik, ini mungkin tidak benar. Ketidakpastian kuantum dapat menjadi nyata, tetapi ini tidak berarti bahwa ruang dan waktu dikuantisasi, atau bahwa energi foton tidak dapat secara sembarang kecil. Alam semesta yang dapat diamati mungkin terbatas, tetapi jika Anda menambahkan yang tidak dapat diobservasi padanya, ia mungkin berubah menjadi tidak terbatas. Kami juga menggunakan berbagai trik untuk mengurangi beban komputasi dalam simulasi, tetapi bukti bahwa Semesta menggunakan trik yang sama harus dilihat sebagai hasil "buram" pada jarak pendek yang cukup, yang tidak kami amati.


Salah satu saluran detektor GEO600 , yang berusaha mengaburkan sinyal yang sesuai dengan fakta bahwa Semesta adalah simulasi. Tidak ada blur yang terdeteksi.

Meskipun hasil dari teori informasi sering dimanifestasikan dalam penelitian mutakhir dalam fisika teoretis, ini mungkin merupakan hasil dari kedua disiplin ilmu ini menjadi bawahan hubungan matematika yang konsisten secara internal. Beberapa argumen adalah bahwa di masa depan akan mungkin untuk dengan mudah mensimulasikan pikiran, yang berarti bahwa pada titik tertentu akan ada lebih banyak pikiran yang disimulasikan daripada yang organik, yang berarti kemungkinan besar kita semua hidup dalam simulasi - sangat dangkal dan begitu mudah membantah bahwa itu menjadi sedih karena mereka digunakan sebagai hal yang masuk akal. Sebagai contoh, mengapa seseorang yang bisa mensimulasikan seluruh alam semesta peduli tentang simulasi pikiran manusia? Pada bulan April 2016, sebuah debat diadakan pada masalah ini dengan partisipasi beberapa ilmuwan, dan Lisa Randall berbicara terbaik tentang subjek hipotesis simulasi:

Saya sebenarnya bertanya-tanya mengapa begitu banyak orang menganggap pertanyaan ini menarik.

Kesempatan ini, tentu saja, mengganggu imajinasi. Dan kita, tentu saja, dapat memaksakan pembatasan pada hipotesis ini, mengukur dengan akurasi yang lebih baik dan pada ruang energi, waktu, materi dan energi yang semakin tinggi. Tetapi pemahaman kita tentang kenyataan selalu bergerak maju karena kita mengajukan pertanyaan yang lebih mendalam tentang alam semesta dengan cara-cara baru dan mendasar. Beralih ke prinsip antropik, sama seperti beralih ke hipotesis simulasi untuk mencari jawaban atas pertanyaan sulit hari ini, tampak seperti kekecewaan dalam sains.


Teleskop X-ray NASA Chandra mampu memaksakan pembatasan pada graininess ruang, mengamati quasar yang jauh

Jika Anda menemukan bukti - misalnya, dengan mempelajari sinar kosmik - bahwa ruangwaktu terpisah, ini menguntungkan mempengaruhi pengetahuan kita tentang Semesta, tetapi tidak membuktikan hipotesis simulasi. Secara umum tidak mungkin untuk membuktikan - gangguan apa pun yang dapat atau tidak dapat kita temukan dapat berupa properti dari Semesta itu sendiri, atau parameter yang ditempatkan atau diperbaiki oleh pemilik simulasi. Dari sudut pandang filosofis, hipotesis semacam itu mungkin menarik bagi peradaban yang meyakini bahwa ia berada di ambang penciptaan kecerdasan buatan. Mungkin saja untuk simulator yang cukup canggih, kami akan tampak sesederhana piksel dalam game Conway's Life.



Tetapi kami tidak menilai keutamaan ilmiah atau kepercayaan suatu ide berdasarkan daya tariknya. Fisika sangat menarik khususnya karena berlawanan dengan intuisi, dan juga karena seberapa kuatnya dalam hal prediksi. Sekalipun kita benar-benar hidup dalam sebuah simulasi, ini seharusnya tidak memengaruhi pencarian kita akan cara-cara untuk memahami hukum-hukum alam, asal-usulnya, alasan mengapa konstanta fundamental seperti itu, atau jawaban atas pertanyaan-pertanyaan lain yang dapat ditanyakan tentang sifat realitas. “Karena kita hidup dalam simulasi” bukanlah jawaban untuk pertanyaan di atas; itu hanya bisa menjadi bagian integral dari realitas kita.

Misteri-misteri alam tetap menjadi misteri yang perlu kita pecahkan, dan kitalah yang harus memutuskan untuk mencari jawaban bagi mereka.

Ethan Siegel - astrofisika, sains popularizer, penulis buku Starts With A Bang! Dia menulis buku-buku "Beyond the Galaxy" [ Beyond The Galaxy ], dan "Tracknology: the science of Star Trek" [ Treknology ].