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Come verificare se viviamo in una simulazione al computer

I fisici hanno lottato a lungo per spiegare perché l’universo sia iniziato con condizioni adatte all’evoluzione della vita.

Perché le leggi e le costanti fisiche assumono i valori molto specifici che consentono alle stelle, ai pianeti e, in ultima analisi, alla vita di svilupparsi?

La forza espansiva dell’universo, l’energia oscura, ad esempio, è molto più debole di quanto la teoria suggerisce che dovrebbe essere, permettendo alla materia di aggregarsi piuttosto che essere lacerata.

Una risposta comune è che viviamo in un multiverso infinito di universi, quindi non dovremmo sorprenderci se almeno un universo si è rivelato nostro. Ma un altro è che il nostro universo è una simulazione al computer, con qualcuno (forse una specie aliena avanzata) che mette a punto le condizioni.

Quest’ultima opzione è supportata da una branca della scienza chiamata fisica dell’informazione, che suggerisce che lo spazio-tempo e la materia non sono fenomeni fondamentali.

Invece, la realtà fisica è fondamentalmente costituita da bit di informazione, da cui emerge la nostra esperienza dello spazio-tempo. In confronto, la temperatura “emerge” dal movimento collettivo degli atomi. Nessun singolo atomo ha fondamentalmente temperatura.

Ciò porta alla straordinaria possibilità che il nostro intero universo possa in realtà essere una simulazione al computer. L’idea non è così nuova. Nel 1989, il leggendario fisico John Archibald Wheeler suggerì che l’universo è fondamentalmente matematico e può essere visto emergere dall’informazione. Ha coniato il famoso aforisma “it from bit”.

Nel 2003, il filosofo Nick Bostrom dell’Università di Oxford nel Regno Unito ha formulato la sua ipotesi di simulazione. Ciò sostiene che in realtà è altamente probabile che viviamo in una simulazione.

Questo perché una civiltà avanzata dovrebbe raggiungere un punto in cui la sua tecnologia è così sofisticata che le simulazioni sarebbero indistinguibili dalla realtà e i partecipanti non sarebbero consapevoli di trovarsi in una simulazione.

Il fisico Seth Lloyd del Massachusetts Institute of Technology negli Stati Uniti ha portato l’ipotesi della simulazione al livello successivo suggerendo che l’intero universo potrebbe essere un gigantesco computer quantistico.
E nel 2016, il magnate degli affari Elon Musk ha concluso “Siamo molto probabilmente in una simulazione” (guarda il video sopra).

Evidenza empirica

Ci sono alcune prove che suggeriscono che la nostra realtà fisica potrebbe essere una realtà virtuale simulata piuttosto che un mondo oggettivo che esiste indipendentemente dall’osservatore.

Qualsiasi mondo di realtà virtuale sarà basato sull’elaborazione delle informazioni. Ciò significa che tutto viene infine digitalizzato o pixelato fino a una dimensione minima che non può essere ulteriormente suddivisa: bit. Questo sembra imitare la nostra realtà secondo la teoria della meccanica quantistica, che governa il mondo degli atomi e delle particelle.

Afferma che esiste una più piccola unità discreta di energia, lunghezza e tempo. Allo stesso modo, le particelle elementari, che costituiscono tutta la materia visibile nell’universo, sono le più piccole unità di materia. Per dirla semplicemente, il nostro mondo è pixelato.

Le leggi della fisica che governano ogni cosa nell’universo assomigliano anche alle linee di codice del computer che una simulazione seguirebbe nell’esecuzione del programma. Inoltre, equazioni matematiche, numeri e schemi geometrici sono presenti ovunque: il mondo sembra essere interamente matematico.

Un’altra curiosità in fisica che supporta l’ipotesi della simulazione è il limite massimo di velocità nel nostro universo, che è la velocità della luce. In una realtà virtuale, questo limite corrisponderebbe al limite di velocità del processore o al limite di potenza di elaborazione.

Sappiamo che un processore sovraccarico rallenta l’elaborazione del computer in una simulazione. Allo stesso modo, la teoria della relatività generale di Albert Einstein mostra che il tempo rallenta in prossimità di un buco nero.

Forse la prova più a sostegno dell’ipotesi della simulazione viene dalla meccanica quantistica. Questo suggerisce che la natura non è “reale”: le particelle in determinati stati, come luoghi specifici, non sembrano esistere a meno che non le si osservi o si misuri realmente.

Invece, si trovano simultaneamente in un mix di stati diversi. Allo stesso modo, la realtà virtuale ha bisogno di un osservatore o di un programmatore affinché le cose accadano.

L'”entanglement” quantico consente anche a due particelle di essere collegate in modo spettrale in modo che se ne manipoli una, automaticamente e immediatamente manipoli anche l’altra, non importa quanto siano distanti tra loro – con l’effetto apparentemente più veloce della velocità della luce, che dovrebbe essere impossibile.

Ciò potrebbe, tuttavia, essere spiegato anche dal fatto che all’interno di un codice di realtà virtuale, tutte le “posizioni” (punti) dovrebbero essere approssimativamente ugualmente lontane da un processore centrale.

Quindi, mentre possiamo pensare che due particelle siano distanti milioni di anni luce, non lo sarebbero se fossero create in una simulazione.

Possibili esperimenti

Supponendo che l’universo sia davvero una simulazione, allora che tipo di esperimenti potremmo implementare dall’interno della simulazione per dimostrarlo?

È ragionevole presumere che un universo simulato conterrebbe molti bit di informazione ovunque intorno a noi. Questi bit di informazione rappresentano il codice stesso.

Quindi, il rilevamento di questi bit di informazione dimostrerà l’ipotesi della simulazione. Il principio di equivalenza massa-energia-informazione (M/E/I) recentemente proposto – suggerendo che la massa può essere espressa come energia o informazione, o viceversa – afferma che i bit di informazione devono avere una massa piccola. Questo ci dà qualcosa da cercare.

Ho postulato che l’informazione sia di fatto una quinta forma di materia nell’universo. Ho persino calcolato il contenuto informativo previsto per particella elementare. Questi studi hanno portato alla pubblicazione, nel 2022, di un protocollo sperimentale per testare queste previsioni.

L’esperimento prevede la cancellazione delle informazioni contenute all’interno delle particelle elementari lasciando che esse e le loro antiparticelle (tutte le particelle hanno versioni “anti” di se stesse che sono identiche ma hanno carica opposta) si annichilino in un lampo di energia – emettendo “fotoni”, o particelle di luce.

Ho previsto l’esatta gamma di frequenze attese dei fotoni risultanti sulla base della fisica dell’informazione. L’esperimento è altamente realizzabile con i nostri strumenti esistenti e abbiamo lanciato un sito di crowdfunding) per realizzarlo.

Ci sono anche altri approcci. Il defunto fisico John Barrow ha sostenuto che una simulazione creerebbe piccoli errori computazionali che il programmatore dovrebbe correggere per continuare a funzionare.

Ha suggerito che potremmo sperimentare tale fissazione come risultati sperimentali contraddittori che appaiono all’improvviso, come le costanti della natura che cambiano. Quindi monitorare i valori di queste costanti è un’altra opzione.

La natura della nostra realtà è uno dei più grandi misteri là fuori. Più prendiamo sul serio l’ipotesi della simulazione, maggiori sono le possibilità che un giorno possiamo provarla o confutarla.

Melvin M. Vopson, Professore Associato di Fisica, Università di Portsmouth

Questo articolo è ripubblicato da The Conversation con una licenza Creative Commons. Leggi l’articolo originale.

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