Mērījums, kas atklātu Visumu kā datora simulāciju

Viena no mūsdienu fizikas lolotākajām idejām ir kvantu hromodinamika, teorija, kas apraksta spēcīgo kodolspēku, kā tas saista kvarkus un gluonus protonos un neitronos, kā tie veido kodolus, kas paši mijiedarbojas. Šis ir visums savā būtiskākajā nozīmē.

Tāpēc interesants uzdevums ir simulēt kvantu hromodinamiku datorā, lai redzētu, kāda veida sarežģītība rodas. Solījums ir tāds, ka fizikas simulēšana šādā fundamentālā līmenī ir vairāk vai mazāk līdzvērtīga paša Visuma simulācijai.

Protams, ir viens vai divi izaicinājumi. Fizika ir prātam neaptverami sarežģīta un darbojas izzūdoši mazā mērogā. Tātad, pat izmantojot pasaulē jaudīgākos superdatorus, fiziķiem ir izdevies simulēt tikai nelielus kosmosa stūrus, kas ir tikai daži femtometri. (Femtometrs ir 10^-15 metri.)

Tas var neizklausīties daudz, bet būtiskākais ir tas, ka simulācija būtībā nav atšķirama no reālās lietas (vismaz tiktāl, cik mēs to saprotam).

Nav grūti iedomāties, ka Mūra likuma tipa progress ļaus fiziķiem simulēt ievērojami lielākus telpas reģionus. Reģions, kura diametrs ir tikai daži mikrometri, var ietvert visu cilvēka šūnas darbību.

Atkal šīs cilvēka šūnas uzvedību nevarētu atšķirt no reālās lietas.

Tieši šāda domāšana liek fiziķiem apsvērt iespēju, ka viss mūsu kosmoss varētu darboties ar ļoti jaudīgu datoru. Ja tā, vai ir kāds veids, kā mēs kādreiz varētu uzzināt?

Šodien mēs saņemam sava veida atbildi no Silas Beane no Bonnas universitātes Vācijā un dažiem draugiem. Viņi saka, ka ir veids, kā redzēt pierādījumus, ka mēs tiekam simulēti, vismaz noteiktos scenārijos.

Pirmkārt, nedaudz fona. Visu simulāciju problēma ir tāda, ka fizikas likumi, kas šķiet nepārtraukti, ir jāuzliek uz diskrētas trīsdimensiju režģa, kas virzās uz priekšu laika soļos.

Bīns un kolēģi uzdod jautājumu, vai režģa atstatums uzliek jebkāda veida ierobežojumus fiziskajiem procesiem, ko mēs redzam Visumā. Viņi jo īpaši pārbauda augstas enerģijas procesus, kas zondē mazākus telpas reģionus, kad tie kļūst enerģiskāki

Tas, ko viņi atrod, ir interesanti. Viņi saka, ka režģa atstatums nosaka būtisku ierobežojumu daļiņu enerģijai. Tas ir tāpēc, ka nevar pastāvēt nekas, kas būtu mazāks par pašu režģi.

Tātad, ja mūsu kosmoss ir tikai simulācija, lielas enerģijas daļiņu spektram vajadzētu būt nogrieztam.

Izrādās, ka kosmisko staru daļiņu enerģijā ir tieši šāds nogrieznis, robeža, kas pazīstama kā Greisena–Zatsepina–Kuzmina vai GZK nogriešana.

Šī robežvērtība ir labi izpētīta un rodas tāpēc, ka lielas enerģijas daļiņas mijiedarbojas ar kosmisko mikroviļņu fonu un tādējādi zaudē enerģiju, pārvietojoties lielos attālumos.

Bet Beane un co aprēķina, ka režģa atstatums uzliek spektram dažas papildu funkcijas. Visspilgtākā iezīme…

Citiem vārdiem sakot, kosmiskie stari virzītos pa režģa asīm, tāpēc mēs tos neredzētu vienādi visos virzienos.

Tas ir mērījums, ko mēs tagad varētu veikt ar pašreizējām tehnoloģijām. Efekta atrašana būtu līdzvērtīga iespējai “redzēt” režģa orientāciju, uz kuras tiek simulēts mūsu Visums.

Tas ir forši, pat satriecoši. Bet Beane un co aprēķini ir bez dažiem svarīgiem brīdinājumiem. Viena problēma ir tā, ka datora režģi var uzbūvēt pavisam citādi, nekā to ir iecerējuši šie puiši.

Vēl viens ir tas, ka šis efekts ir izmērāms tikai tad, ja režģa nogriešana ir tāda pati kā GZK nogriešana. Tas notiek, ja režģa atstatums ir aptuveni 10^-12 femtometri. Ja atstarpe ir ievērojami mazāka par šo, mēs neko neredzēsim.

Tomēr to noteikti ir vērts meklēt, lai tikai izslēgtu iespēju, ka mēs esam daļa no šāda veida simulācijas, bet slepeni cerot, ka mēs uz visiem laikiem atradīsim labus pierādījumus par mūsu robotiem.

Atsauce: arxiv.org/abs/1210.1847 : Visuma ierobežojumi kā skaitliskā simulācija

paslēpties