Реальный мир или «Матрица»: почему ученые всерьез обсуждают, где мы живем

Спустя 20 лет после выхода на экраны первой «Матрицы» режиссеры снимают четвертую. За это время многое изменилось: братья Вачовски стали сестрами, а ученые приняли главную идею фильма близко к сердцу: представьте, многие физики всерьез обсуждают теорию о том, что наш мир — лишь матрица, а мы в ней — цифровые модели.

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.

Выводы Бострома хорошо описываются заголовком одной из его статей: «…вероятность того, что вы живете в «Матрице», весьма велика». Его гипотеза вполне популярна: Илон Маск, один из ее сторонников, как-то заявил, что вероятность нашего проживания не в матрице, а в реальном мире — одна к миллиардам. Астрофизик и нобелевский лауреат Джордж Смут считает, что вероятность еще выше, а общее число научных работ на эту тему за последние двадцать лет исчисляется десятками.

Как построить «Матрицу» в реальной жизни, если очень хочется?

В 2012 году группа немецких и американских физиков написала по этому поводу научную работу, позже опубликованную в The European Physical Journal A. С чего чисто технически надо начинать моделирование крупного мира? По их мнению, лучше всего для этого подходят модели образования ядер атомов, основанные на современных представлениях о квантовой хромодинамике (дающей начало сильному ядерному взаимодействию, удерживающему в целом виде протоны и нейтроны). Исследователи задались вопросом, насколько сложно будет создать симулируемую Вселенную в виде очень большой модели, идущей от самых малых частиц и составляющих их кварков. 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.

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.

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.

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?

Достаточно необычный ответ на этот вопрос появился в 2012—2013 году. Физики показали, что с теоретической точки зрения наша Вселенная в ходе Большого взрыва могла возникнуть не из некоей малой точки с бесконечным количеством материи и бесконечной плотностью, а из очень ограниченной области пространства, где почти не было материи. Оказалось, что в рамках механизмов «раздувания» Вселенной на ранней стадии ее развития из вакуума может возникнуть огромное количество материи.

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.

Материал был впервые опубликован в издании Esquire