Гипотеза Бострома снова «ожила»: живем ли мы внутри симуляции?

Недавно физик Мелвин Вопсон предложил новый взгляд на гипотезу симуляции, впервые сформулированную шведским философом Ником Бостромом. В серии научных работ он утверждает, что информация обладает массой, а гравитация — не более чем побочный эффект цифровой Вселенной.

Но насколько обоснованы его громкие заявления? И может ли «код Вселенной» объяснить реальность?





Наука способна подорвать интуитивные представления о реальности: эффект наблюдателя в квантовой механике показал, что свойства частиц определяются в момент измерения. Эксперименты с квантовой запутанностью подтвердили: события, происходящие с одной частицей, мгновенно отражаются на другой — даже на космических расстояниях. Недавние исследования, о которых ранее рассказывал Naked Science, поставили под сомнение саму идею объективного мира, независимого от наблюдателя.

Параллельно гипотеза тонкой настройки в космологии предполагает, что фундаментальные константы будто специально «подогнаны» под возможность существования жизни. Прогресс в области искусственного интеллекта усилил интерес к природе реальности, а теория информации предложила рассматривать материю и энергию как производные данных.

Стоит ли удивляться, что идея компьютерной симуляции укоренились в массовой культуре, вдохновив создателей «Матрицы» и «Черного зеркала» на эксперименты с сознанием и устройством Вселенной? Интерес публики подогрел Илон Маск, заявив, что вероятность «реальной» Вселенной — одна на миллиард.

В академической среде отношение к подобным гипотезам в основном критическое — некоторые исследователи смело называют их спекуляцией чистой воды. Однако в условиях, когда ряд фундаментальных вопросов о природе Вселенной остается без ответа, интерес к громким заявлениям растет. Но состоятельны ли они и откуда взялись?


Платон, Декарт и тени цифровой эпохи

Люди сомневались в истинной природе реальности задолго до появления компьютеров. О различии между миром чувств и миром истины размышлял Парменид (VI–V веках до нашей эры), а Платон почти две с половиной тысячи лет назад в своем диалоге «Государство» изложил знаменитую аллегорию о пещере, намекнув на существование подлинной, скрытой от глаз реальности.

«Представь, что люди как бы находятся в подземном жилище наподобие пещеры, где во всю ее длину тянется широкий просвет. С малых лет у них на ногах и на шее оковы, так что людям не двинуться с места, и видят они только то, что у них прямо перед глазами, ибо повернуть голову они не могут из-за этих оков.»

По Платону пещера символизирует ограниченность чувственного восприятия, а люди, полагающиеся только на органы чувств, видят искаженные отражения реальности. Лишь немногие, разорвав цепи привычных представлений и задавая вопросы, могут выйти наружу и впервые увидеть настоящий мир. Массовый выход из иллюзий при этом невозможен, поскольку большинство продолжит цепляться за знакомые «тени на стене».

К слову, современные философы нередко проводят параллели между платоновской аллегорией и гипотезой симуляции. Дэвид Джон Чалмерс (David John Chalmers), например, считает, что в цифровую эпоху люди легко принимают искусственно созданные явления за подлинную картину мира, а аллегория пещеры все чаще воспринимается как ранний образ гипотезы симуляции, так как заставляет задуматься, не скрывается ли за тем, что мы называем реальностью, тщательно сконструированная иллюзия.

Через две тысячи лет после Платона внимание к проблеме привлек Рене Декарт — один из наиболее влиятельных философов Нового времени. В 1641 году в трактате «Размышления о первой философии» он усомнился в надежности органов чувств и разума, отметив, что даже сны могут быть настолько реалистичными, что отличить их от яви невозможно.



Рене Декарт — французский философ, математик и естествоиспытатель (1596 – 1650)


Одной из самых мощных интеллектуальных конструкций Декарта стала гипотеза злого гения (genius malignus) — мысленный эксперимент, призванный довести сомнение до предела. Он вопрошал: если в мире есть всесильное существо, намеренно обманывающее нас во всем — можем ли мы быть уверенными хоть в чем-то?

«Представьте, что могущественный и хитрый обманщик целенаправленно вводит вас в заблуждение, заставляя верить в ложную картину мира. Возможно, все, что вы видите, слышите и осязаете — иллюзия, созданная для обмана».

Радикальный скептицизм, однако, не был самоцелью Декарта — философ хотел построить новое, абсолютно надежное основание знания: даже если злой демон обманывает во всем, сам факт сомнений свидетельствует о наличии мыслящего субъекта. Отсюда и знаменитое утверждение: Cogito, ergo sum — «Я мыслю, следовательно, я существую.»

Хотя впоследствии Декарт отказался от идеи злого гения в пользу доброго Бога как гаранта истины, эксперимент оказался невероятно плодотворным: в философии гипотеза злого гения рассматривается как один из первых примеров деконструкции «реальности» — и один из прямых предшественников гипотезы симуляции, которая нашла свое отражение в том числе в гипотезе Бострома (но об этом чуть позже).

Кстати, ранее упомянутый Дэвид Чалмерс напрямую связал декартово сомнение с современными сценариями симуляции: если наши чувства можно обмануть, то они вполне могут оказаться результатом чьих-то вычислений. Но, даже если базовый уровень бытия — виртуален, наши ощущения, мысли и сознание остаются подлинными. Это, по сути, перекликается с декартовым «Cogito»: независимо от природы окружающего мира, факт собственного существования неоспорим.


От философии к цифровой Вселенной

Философские размышления о природе реальности не потеряли актуальность к середине ХХ века — но перешли в новую плоскость. Если раньше различие между реальностью и иллюзией оставалось вопросом абстрактным, то становление физики привело к появлению гипотез, претендующих на практическое объяснение устройства мира как информационной системы.

В 1969 году немецкий инженер и изобретатель Конрад Цузе (в 1940-х создал первый работающий компьютер и первый высокоуровневый язык программирования) предположил, что Вселенная может быть вычисляющей системой, где все происходящее сводится к логическим операциям, распространяющимся по дискретной решетке пространства. В эссе «Вычисляющее пространство» (Rechnender Raum) он одним из первых «посмотрел» на реальность как на программируемый феномен.

Похожую мысль в 1980-х годах развивал американский физик и информатик Эдвард Фредкин, автор концепции цифровой физики. Он утверждал, что все в мире — от поведения элементарных частиц до макроскопических явлений — можно описать как результат вычислений. Пространство и время, по Фредкину, дискретны, а физические законы возникают из простых логических операций, исполняемых по определенным правилам.

Философское обобщение эти идеи получили в 1989 году в гипотезе «It from Bit» — «Все из бита», предложенной физиком-теоретиком Джоном Арчибальдом Уилером. В отличие от Цузе и Фредкина, Уилер — один из разработчиков квантовой теории гравитации — подошел к вопросу с позиции фундаментальной физики.

Физик предложил рассматривать материю, энергию, пространство и время не как первичные элементы реальности, а как носители более глубокой сущности — информации (например, заряд, спин и положение частицы). Для описания «строительного блока» реальности Уилер использовал понятие бита — единицы информации, знакомой из информатики.

Представим, что наша Вселенная — это своего рода вычислительная машина, в которой все физические явления, от элементарных частиц до галактик, «записаны» в виде информационных состояний. Мы воспринимаем их как материю, но по сути взаимодействуем с информацией — через измерения и наблюдения.

Вот как Уилер выразил эту мысль в книге «Геоны, черные дыры и квантовая пена: жизнь в физике» (опубликованной в 1998 году):

«Все — это информация. Чем больше я размышляю о квантовых тайнах и об информации как основе физической теории, нашей странной способности постигать тот мир, в котором мы живем, тем больше вижу фундаментальное, вероятно, значение логики».

Важно понимать, что Уилер не считал Вселенную компьютером в прямом смысле этого слова. Он лишь предполагал, что информация первична по отношению к материи и энергии, а физические законы могут быть производными от более фундаментальных информационных принципов. Реальность по мнению физика, представляет собой активный, постоянно изменяющийся процесс, а не статическую структуру.



Джон Уилер читает лекцию коллегам на конференции в Институте астрономии в Кембридже (Великобритания) летом 1971 года.


Выводы и предсказания Уилера вызывали все больше сомнений у коллег, а новые поколения ученых начали относиться к его работе с растущим недоверием. Физик Роджер Пенроуз, например, еще в 1989 году отметил, что «Все из бита» слишком абстрактна для физики. Гипотеза, тем не менее, вдохновила многих ученых и философов, позволив по-новому взглянуть на основы Вселенной.


Логика симуляции: почему мы не уникальны

Следующий шаг в 2003 году сделал Ник Бостром — правда, не в физике, а в философской логике. Как и Уилер, профессор Оксфордского университета рассматривал информацию как основу реальности, но задался другим вопросом: что, если вычислительная природа мироздания указывает не просто на ее структуру, но и на ее искусственное происхождение?

Ответ оказался, мягко говоря, фантастическим: мы, вероятно, живем не в «реальной» Вселенной, а в компьютерной симуляции, созданной высокоразвитой цивилизацией. К такому выводу философ пришел, опираясь на простую, но мощную логическую цепочку: если технологический прогресс продолжится, цивилизации смогут запускать огромное количество симуляций сознательных существ. В таком случае количество симулированных «реальностей» многократно превзойдет число реальных миров.

По итогу Бостром предложил три возможных сценария развития событий:

Человечество вымрет до достижения уровня технологического развития, позволяющего создавать симуляции.
Развитые цивилизации сознательно откажутся от моделирования сознательных существ.
Мы почти наверняка живем в симуляции.
Поскольку отрицание первых двух пунктов делает третий практически неизбежным, гипотеза Бострома выдвигает крайне неудобный, но логичный вывод: наша реальность может быть всего лишь одной из множества виртуальных имитаций.

Для наглядности в своем знаменитом эссе он привел аналогию с виртуальной реконструкцией Древнего Рима: для «жителей» симуляции их мир будет столь же реальным, как наш для нас. Однако критики, в частности, философ Джон Серл, сочли симуляцию сознания невозможной (что подрывает второй сценарий).

Бостром, при этом, отсылает читателя к Декарту: если мы допускаем возможность фундаментального обмана (в данном случае технологического), то гипотеза симуляции становится альтернативой традиционному реализму. Более того, он не утверждает, что мы точно живем в симуляции. Его цель — показать, что при определенных условиях эта гипотеза рациональна и логически допустима.

«Если Вселенная вычислима, — пишет Бостром — и если разумные существа когда-нибудь научатся моделировать сознательные системы, то вероятность того, что мы сами находимся внутри такой симуляции, угрожающе высока.»

В результате о гипотезе симуляции стали говорить вообще все: и философы, и физики, и поп-культура. Тот же Чалмерс в итоге назвал «Все из бита» Уилера — естественной предпосылкой гипотезы симуляции, хотя и неявной.

В научной стезе идею Бострома подхватил американский физик Сет Ллойд. В книге «Программируя Вселенную» (2006) он развил концепцию мироздания как квантового компьютера, выполняющего логические операции с момента Большого взрыва и предположил, что если каждый квантовый процесс можно рассматривать как элемент вычисления, то эволюция Вселенной — это и есть программа.


От массы бита до информационной катастрофы

Хотя подобные идеи следовало оставить в философской плоскости по вполне объективным причинам, в 2019 году физик Мелвин Вопсон из Портсмутского университета (Великобритания) вывел их на новый уровень обсуждения, опубликовав серию научных работ в журнале AIP Advances. В них он назвал информацию не абстракцией, а физической величиной, обладающей массой и подчиняющейся законам природы.

В первой статье физик опирается на принцип Ландэура, согласно которому удаление одного бита информации — например, при очистке памяти компьютера — требует минимальной энергии, пропорциональной температуре системы. Поскольку энергия, по формуле Эйнштейна (E=mc²), эквивалентна массе, Вопсон вычислил массу одного бита: она составила около 3,19 × 10⁻³⁸ килограмма. Это почти в миллион раз меньше массы электрона и в триллионы триллионов раз меньше песчинки.

Именно на этой идее строится концепция цифровой Вселенной Вопсона, в которой главную роль играет информация. Но возникло противоречие: если информация действительно обладает массой, то должна влиять на гравитационные процессы — например, на движение галактик или расширение Вселенной. Однако подобных эффектов в наблюдаемых данных не выявили, а сам Вопсон этот диссонанс не комментировал.

Более того, результаты исследования 2020 года в области квантовой информации и голографического принципа показали, что информация в черных дырах подчиняется строгим законам, не требующим «массы бита».

Проблемы гипотезы обострились в работе 2020 года, когда физик предсказал «информационную катастрофу». Он подсчитал, что при росте объемов данных на 20 процентов в год через 350 лет число цифровых битов якобы превысит количество атомов на Земле, а через 500 лет их совокупная масса достигнет половины массы планеты.

Что здесь не так? Во-первых, идея массы информации, изложенная в первой статье — неподтвержденная гипотеза, основанная на вольной интерпретации принципа Ландэура. Ряд физиков назвал эти построения спекулятивной аналогией, далекой от науки.

Во-вторых, Вопсон игнорирует ограничения: для производства чипов нужны редкие материалы (кремний и галлий), а дата-центры уже потребляют около двух процентов мировой энергии. Вопсон же утверждает, что через 250 лет человечество превысит энергетический предел планеты, правда, о том, как именно это произойдет, умалчивает. Критики в статье Nature отметили, что квантовые вычисления могут на порядок снизить энергозатраты и, по сути, опровергли сценарий катастрофы.

Поскольку Вопсон не учел будущие технологии, его прогноз напоминает «навозный кризис» конца XIX века: тогда экономисты и урбанисты предсказали экологическую катастрофу в крупных городах из-за растущего числа лошадей. Их расчеты показали, что при сохранении темпов роста конного транспорта улицы Лондона и Нью-Йорка будут завалены навозом и станут непригодными для жизни. В итоге ситуацию изменили автомобили, а «навозный кризис» стал популярной аналогией в научной литературе для критики спекулятивных прогнозов, в которых не учитываются технологические и/или социальные изменения.

Как потом выяснилось идея «навозного кризиса» была поздним информационным фейком, сконструированным лет через сто после конца XIX века. В реальности люди той эпохи не ожидали такой катастрофы и заваливания улиц навозом. Кстати, это неплохая иллюстрация того, что мы можем жить в информационной «матрице» из выдуманной информации всю жизнь, и даже не подозревать об этом.


Энтропия наоборот: второй закон инфодинамики

В своей третьей статье Вопсон сформулировал второй закон инфодинамики — информационный аналог второго закона термодинамики, но с противоположным знаком. В отличие от традиционного представления, согласно которому энтропия изолированной системы может либо возрастать, либо оставаться неизменной, новый закон предполагает, что информационная «энтропия» со временем будет уменьшаться.

Отсюда вытекает следующий вывод: Вселенная функционирует как вычислительная система и все происходящие в ней процессы — от квантовых флуктуаций до эволюции галактик — направлены на сокращение объема данных, то есть на сжатие, оптимизацию и структурирование. Эта тенденция, по мнению Вопсона, проявляется на всех масштабах — от элементарных частиц до космических структур.

Второй закон инфодинамики выглядит как логическое продолжение предыдущих трудов физика: если информация — это нечто вещественное и измеримое, то должна подчиняться своим законам, подобно массе и энергии. Таким образом, закон становится универсальным принципом, по которому развивается вся реальность — от структуры ДНК до формирования скоплений галактик.

В качестве примеров в статье приведены цифровые системы, генетические коды, атомные конфигурации, математические структуры и даже космологические параметры — все они якобы подчиняются стремлению к информационной сложности и компактности.





У критиков, разумеется, вопросов возникло еще больше: начиная от вольной трактовки понятия информационной энтропии (в которой переплетаются термины из физики, информатики и философии), заканчивая отсутствием экспериментальных подтверждений второго закона инфодинамики и ничем не подкрепленных утверждений об обладающей массой информацией (об этом, напомним, Вопсон писал в статье 2019 года).

Сомнения вызывает и методология: статья не содержит строгих математических вычислений, позволяющих хоть как-то проверить гипотезу. Вдобавок ко всему, Вопсон выборочно интерпретирует данные, игнорируя такие хаотические процессы, как турбулентность в звездах, где энтропия растет.


Вопсон против Ньютона: цифровая гравитация

О последней статье британского физика написали практически все крупные СМИ: в ней, ссылаясь на работу Эрика Верлинде (2011), Вопсон назвал гравитацию побочным эффектом информационной энтропии. Но, в отличие от Верлинде, который рассматривал гравитацию как энтропийную силу, возникающую на голографических экранах в рамках теории струн, Вопсон исходит из собственного «закона инфодинамики» и идеи эквивалентности информации, энергии и массы. Эти идеи, как мы отметили выше, критики не выдержали.

Не спас ситуацию и предложенный мысленный эксперимент. Он сводится к следующему: если расположить частицы в дискретной сетке пространства, аналогичной цифровой симуляции, они начнут сближаться, стремясь минимизировать суммарную информационную нагрузку, то есть будут действовать под влиянием силы.

Такая самоорганизация, по Вопсону, позволила бы уменьшить количество битов, необходимых для описания системы, и таким образом обеспечить информационно-выгодную конфигурацию. Отсюда и вывод: гравитация может быть не первичным взаимодействием, а продуктом сжатия данных в цифровой Вселенной.

Как и прежде, работа построена на вольных аналогиях: в статье нет формальных расчетов, симуляций или математической модели, демонстрирующей, как именно происходит уменьшение информационной энтропии. Более того, Вопсон игнорирует искривление пространства-времени и ограничивается классическим законом Ньютона, что делает работу не применимой к космологии.

Это же верно в отношении альтернативных объяснений и оценки потенциала будущих технологий, способных радикально изменить понимание «информационной нагрузки». Наконец, философская основа гипотезы цифровой Вселенной — вдохновленная Бостромом, Уилером и аллегорией Платона — не выходит за рамки метафор.

Значит, громкие утверждения о том, что физические законы — это «код» в некой вычислительной системе, а гравитация — побочный эффект, просто эффектно звучат. Но что делать с такими гипотезами? И нужны ли они вообще?


Зачем нам такие гипотезы?

У физиков подобные идеи традиционно вызывают осторожность, если не прямое раздражение. Их часто называют нефальсифицируемыми и даже псевдонаучными. Однако история науки знает немало случаев, когда маргинальные гипотезы приводили к пересмотру устоявшихся основ бытия. Еще в начале XX века большинство ученых полагало, что атом — всего лишь удобная модель, а квантовая механика вызывала отторжение. Теория относительности казалась фантастикой, Альберт Эйнштейн так никогда и не получил за нее нобелевскую премию, хотя удостоился ее за открытия куда меньшей значимости.

Гипотеза симуляции, в том виде, в каком ее сформулировал Бостром, не претендует на лабораторную проверку. Она изначально построена как логический аргумент, задача которого — показать вероятность того, что мы существуем внутри сложной цифровой модели. Если симуляции сознания возможны, а вычислительная мощность цивилизаций способна расти неограниченно, то мы почти наверняка живем в симуляции.

Эмпирической ценности у этого рассуждения нет, однако оно позволяет задуматься о природе сознания, наблюдения, субъективного опыта и границ научного метода. Это, вероятно, сопоставимо с чтением «Задачи трех тел» Лю Цысиня, просмотром «Матрицы» или десятой серии восьмого сезона «Футурамы», в которой профессор создал точную копию нашей Вселенной, но в упрощенном виде.

Работы Мелвина Вопсона, напротив, претендуют на статус физики, чем и вызывают беспокойство. Его попытка придать идее цифровой Вселенной измеряемую основу — будь то масса бита или закон инфодинамики — может показаться смелой, но скорее выглядит как умозрительное заключение, замаскированное под науку. Формул мало. Проверяемых следствий — нет. Теоретической строгости — тоже.

Впрочем, даже такие идеи можно использовать как спусковой крючок для дискуссий о природе реальности, сознания и информации. В конечном итоге они могут стать источником вдохновения для исследований в области черных дыр или пригодиться в изучении аномалий в реликтовом излучении.

Более того, отсутствие доказательной базы, предсказаний и экспериментальных проверок у Вопсона — не повод игнорировать вопросы о природе информации, сформулированных Уилером. Если реальность возникает не из материи, а из акта измерения (из логического выбора между «да» и «нет»), то информация может оказаться фундаментальным элементом бытия. В этом контексте концепция Уилера «Все из бита» сопоставима со злым гением Декарта и обретает смысл не как гипотеза, а как метод интеллектуального поиска.

Наконец, эти безумства, проникая в искусство, литературу и образование порождают вопросы о нашем месте во Вселенной. Гипотеза симуляции Бострома, будучи философской концепцией, уже стала частью культурного и интеллектуального ландшафта XXI века и присутствует в кино, литературе, и все чаще — в теоретических разделах научных журналов. Последнее, хоть и тревожно, но объяснимо: такие гипотезы нельзя ни доказать, ни опровергнуть, а вот игнорировать — не получится.

Идеи Вопсона, увы, находятся в иной плоскости. Они заявлены как наука, но автор не пользуется научным методом. Вольные трактовки, отсутствие расчетов и предсказаний, наряду с игнорированием критики делают как второй закон инфодинамики, так и альтернативную модель гравитации — не революцией, а спекуляцией в красивой обертке. Так что смотреть на нее стоит с предельной осторожностью.



Обсуждаем околополитические темы на моем канале "Гражданин на диване", а интересную и познавательную информацию читаем на канале "Таблетка для головы", подписывайтесь.