Гипотеза симуляции не была и не может быть опровергнута

Наука

Содержание

Когда весь мир был потрясен трагедией в Лас-Вегасе, мне писали совсем о другом: Скотт, действительно ли физики доказали, что Вселенная — не компьютерная симуляция, и мы не можем жить в Матрице?

Эти вопросы были вызваны множеством популярных статей вроде этой(«Исследователи утверждают, что нашли доказательства: мы НЕ живем в симуляции»). Все эти публикации опирались на недавний материал из журнала Science Advances под названием «Квантованные гравитационные реакции, проблема знака и квантовая сложность». Авторы — Зоар Рингел из Еврейского университета и Дмитрий Коврижин из Оксфорда.

Вот что я вам скажу: прежде чем комментировать эту работу, я приведу здесь ее краткое содержание. Я предлагаю внимательно прочитать не весь материал, но только его конспект и задуматься, поддерживает ли он ту интерпретацию, которую ему приписывают популярные статьи.

Считается, что не все квантовые системы можно эффективно смоделировать, используя классические вычислительные методы. Это подтверждается тем, что физики до сих пор не знают, как в симуляциях квантового метода Монте-Карло для большого количества систем посчитать производящий функционал в неотрицательном представлении.

Вопрос о том, есть ли какие-нибудь существенные препятствия для использования таких отрицательных вероятностей в квантовых системах, до сих пор остается открытым. Сосредоточив свое внимание на бозонных степенях свободы, мы демонстрируем, что квантовые гравитационные реакции не допускают существования частных неотрицательных решений квантового метода Монте-Карло.

В условиях физики конденсированных сред эти реакции, например, холловскую температурную проводимость, связывают с дробным квантовым эффектом Холла.

Мы доказываем, что те же аргументы можно использовать и в случае спонтанного нарушения временной симметрии, как в киральном возбуждении квантового антиферромагнетика Кагоме. Связь между квантовыми гравитационными реакциями и проблемой знака также отражается в некоторых вершинных моделях, в которых временная симметрия сохраняется.

Для тех, кто еще не понял: «проблема знака» возникает, например, при попытке использовать ловкий прием, известный как квантовый метод Монте-Карло (Quantum Monte Carlo — QMC) для изучения начального состояния квантовой системы с помощью классического компьютера. Но когда приходит время посчитать вероятности, которые выражаются реальными числами от 0 до 1, операция может выдать отрицательные значения, а их нельзя использовать для дальнейшего описания адекватного пробного процесса.

(В некотором смысле неудивительно, что подобное происходит при попытках симулировать квантовую механику, в которой законы вероятности обобщаются так, что непременно появляются отрицательные и даже комплексные числа! Удивительно скорее то, что квантовый метод Монте-Карло позволяет избежать проблемы знака насколько это возможно.)

Как бы то ни было, я не особо разбираюсь в этих вопросах, но насколько могу судить, эта статья вносит серьезный вклад в понимание проблемы знака и того, почему при использовании квантового метода Монте-Карло для симуляции определенных бозонных систем точечные изменения основы не всегда могут эту проблему решить.

Хорошо, но доказывает ли это, что вселенная — не компьютерная симуляция, как утверждают популярные статьи (и что отрицает эта статья)?

По-моему, чтобы все-таки доказать это, придется преодолеть четыре огромных препятствия. Эти затруднения практически нерешаемы сами по себе и логически независимы друг от друга.

1.

Как компьютерный специалист, я обратил внимание на то, что статья Рингела и Коврижина в основном о сложности вычислений. В частности она о том, какие квантовые системы можно симулировать в полиномиальном времени на обычном компьютере, а какие — нет.

При этом в ней полностью отсутствуют термины и понятия теории сложности. Не упомянуты ни класс сложности BQP (bounded error quantum polynomial time), ни класс QMA (Quantum Merlin Arthur), нет ни одного доказательства трудности в сокращении, как нет и признания необходимости таких доказательств.

Напротив, все вертится вокруг недостатков одного единственного метода (а именно квантового метода Монте-Карло). И даже в рамках этого метода рассматриваются только «локальные» преобразования физических степеней свободы, хотя нелокальные могут быть доступны в алгоритмах в полиномиальном времени. Конечно, человек все сделает, чтобы достичь результата.

К чести авторов хочется сказать, что они, похоже, знают о существовании всех возможных эффективных алгоритмов. Например, они пишут об «обычном понимании в отношении классов теории сложности вычислений» (мол, некоторые квантовые системы сложно симулировать) и в особенности о существовании систем, которые поддерживают универсальное квантовое вычисление.

Поэтому вместо того, чтобы ругать авторов за своего рода ограничения в их работе, я буду считать их статью приглашением к более тесному сотрудничества между теорией сложности вычислений и квантовым методом Монте-Карло, ведь оба подхода во многом рассматривают одни и те же вопросы, но с разных точек зрения. Официальным посредником между этими сферами я назначаю Мэтта Гастингса.

2.

Даже если авторы действительно обращались к теории сложности вычислений, в статье они написали только о том, что компьютерные специалисты считают класс BPP (bounded-error, probabilistic, polynomial) не равным классу BQP (bounded error quantum polynomial time) (то есть квантовые компьютеры могут справляться с большим количеством проблем разрешимости в полиномиальном времени, чем классические вероятностные).

Они также указали, что эту разницу можно подтвердить в мирах сложности запросов и коммуникационной сложности и что на любой скорости квантовые компьютеры могут решать задачи, которые невозможно решить классическим способом, пока полиномиальная иерархия не разрушится (как утверждают в статье BosonSampling и некоторые другие ученые — Бремнер, Джозса, Шепард).

Увы, пока кто-нибудь не докажет, что класс P не равен классу PSPACE, нет никакой надежды на безусловное доказательство того, что возможно эффективно симулировать квантовый компьютер на классическом компьютере. (Между прочим, авторы отмечают, что «создание препятствия для классической симуляции — задача довольно неопределенная» По-моему, стоит изменить формулировку: она не просто неопределенная, она безумно сложная.)

3.

Но даже если вдруг докажут, что BPP≠BQP, а для пущей убедительности экспериментально продемонстрируют возможность расширенного квантового вычисления в нашей вселенной — даже тогда никто не сможет исключить вероятность того, что вселенная — это компьютерная симуляция! Доказательством могут служить письма от многих людей. В личной переписке они спрашивают себя (в то время как в статьях об этом нет ни слова), почему нельзя предположить, что вселенная моделируется на квантовом компьютере? Неожиданно, правда?

4.

И напоследок: даже если каким-то образом теорию об использовании квантового компьютера для симуляции вселенной отвергнут, гипотезу о симуляции все равно нельзя будет списывать со счетов. Ведь почему бы Богу не потратить триллион лет и на классическом компьютере не смоделировать одну секунду земного существования? Что значит растущее в геометрической прогрессии время для существа, у которого в запасе целая вечность?

В любом случае, если бы не четыре аргумента выше, физики уже давно доказали бы, что мы живем не в Матрице.

Scott Aaronson retouched.jpgОригинал: Shtetl-Optimized.

Автор: Скотт Ааронсон.

Переводили: Мария ЕлистратоваВиктория СтаровойтоваАлена Мосягина.

Редактировали: Елена ОстапчукСергей Разумов.

Оцените статью
Добавить комментарий
  1. Сергей Родин
    Сергей Родин

    Тэк-с, я зря предыдущий перевод читал получается?)

    1. Владимир Камионко
      Владимир Камионко

      Сергей, нет, у тебя была возможность потренировать критическое мышление

  2. Леван Куция
    Леван Куция

    видно почитал умных людей в комментах к предыдущему переводу)

  3. Владислав Булатов
    Владислав Булатов

    Да там какая-то фигня была написана

  4. Василий Строгов
    Василий Строгов

    Почему вопрос о том, что ни на что не влияет, так волнует людей?

    Тот факт, что вселенная — симуляция/не симуляция заставит кого-то не cpaть у меня в подъезде?

    1. Богдан Чемодан
      Богдан Чемодан

      Anton, неужели кто-то еще не знает что это подъезд Антона Чигура?)

      1. Василий Строгов
        Василий Строгов

        Богдан, то есть, если есть чей-то еще подъзд, то гадить там можно?

        1. Богдан Чемодан
          Богдан Чемодан

          Anton, я думаю они от страха. пойми и прости

          1. Василий Строгов
            Василий Строгов

            Bogdan, люди от страха гадят в штаны, а не раскорячившись на лестничной клетке.

    2. Андрей Зимин
      Андрей Зимин

      Anton, можно будет делать кабинки для суицидов без моральных дилемм.

      1. Василий Строгов
        Василий Строгов

        Andrey, лучше просто убивать.

        1. Андрей Зимин
          Андрей Зимин

          Anton, ну тут напрягаться нужно, выжидать или искать их… а так – в кабинку вошел – и все, нет проблем.

  5. Вася Печкин
    Вася Печкин

    Я ничего не понял 😲 маркируйте статьи *не для средних умов*

    1. Руслан Павлиогло
      Руслан Павлиогло

      Вася, да всё понятно. Типа даже для записи данных симуляции сотни частиц нужен объем данных, превышающий общее количество известных частиц в известной нам вселенной. Проще говоря, нужен хард с дохулиардом терабайт, чего при нынешнем уровне развития человечества не возможно. Вкратце – исходя из известных на данный момент фактов, мы не можем жить в симуляции.

      1. Андрей Зимин
        Андрей Зимин

        Русланъ, а я вот читал книжку по физической информатике, где было написано, что для моделирования квантовой системы нужна система аналогичная ей по размерам.

        1. Руслан Павлиогло
          Руслан Павлиогло

          Андрей, да я в этих вещах вообще не разбираюсь. Просто пересказал все так, как понял. Ой, всё.

      2. Вадим Казнин
        Вадим Казнин

        Руслан, только проблема в том, что мы строим представления о настоящей реальности на основании опыта взаимодействия с реальностью, в которой мы живем, которая гипотетически имитируется. Ничто не запрещает неизвестной “истинной” реальности иметь совершенно другие законы мироздания, которые позволяют ей имитировать всю нашу вселенную с минимальными затратами. Может быть, наши сложные физические законы для материнской реальности как раз простые?

        1. Руслан Павлиогло
          Руслан Павлиогло

          Вадим, я это и написал. Но намного проще.

          1. Вадим Казнин
            Вадим Казнин

            Ну не знаю, написали, что мы не можем жить в симуляции, я это немного отрицнул) Ну да ладно)

          2. Руслан Павлиогло
            Руслан Павлиогло

            Вадим, “Вкратце – ИСХОДЯ ИЗ ИЗВЕСТНЫХ НА ДАННЫЙ МОМЕНТ ФАКТОВ, мы не можем жить в симуляции.” Где написано, что мы не можем жить в симуляции?

          3. Вадим Казнин
            Вадим Казнин

            Руслан, вот это скандал! Да мне все равно.

          4. Руслан Павлиогло
            Руслан Павлиогло

            Вадим, “написали, что мы не можем жить в симуляции”. Я этого не писал. Думаю, все все поняли. Кажется, мне в следующий раз просто стоит яснее излагать свои мысли. Извини.

  6. Александр Степанов
    Александр Степанов
  7. Антон Гузун
    Антон Гузун

    Если пространство недискректно, то для его модуляции потребуются бесконечные вычислительные мощности

    1. Вадим Казнин
      Вадим Казнин

      Антон, вроде бы мысленный эксперимент “Ахилесс и черепаха” доказывает конечную делимость пространства.

      1. Антон Гузун
        Антон Гузун

        Вадим, вроде бы мысленные эксперименты без возможности эмпирического подтверждения являются нефальсифицируемыми и уже оттого не относятся к области науки.

      2. Василий Строгов
        Василий Строгов

        Vadim, Ахиллес будет бесконечно бежать за черепахой, в каком месте там конечная делимость?

        1. Вадим Казнин
          Вадим Казнин

          Anton, в реальности же не бесконечно.

          1. Василий Строгов
            Василий Строгов

            Vadim, ты начал с апории Зенона, о какой реальности ты пишешь?

          2. Вадим Казнин
            Вадим Казнин

            Все, сдаюсь

  8. Александр Мункуев
    Александр Мункуев

    https://youtu.be/jd9NW89HteY
    даже теннисисты смотрят про ПЛОСКУЮ ЗЕМЛЮ))

  9. Никита Ильчук
    Никита Ильчук

    слишком много компуктерной херни, можно было просто упомянуть корпускулярно волновой дуализм, и что нить про число пи, для доказатльства возможного существования симуляции

  10. Илья Иванов
    Илья Иванов

    В компьютерных играх не обрабатываются полигоны которые не видит в данный момент игрок. То же самое и с квантами. Да и вообще кванты наблюдают только ученые за ними следящие, для обычного обывателя мир упрощается до более крупных форм и понятий. Просто более продвинутая система lod, как unreal engen. Так что ни хрена они не опровергли, голубчики. Мы мать вашу в Матрице!

  11. alexlotov

    Действительно, как обнаружить симуляцию, если на каждый черепной нерв подавать импульсы в реальном режиме времени от рождения до смерти. Но этого мало. Должен еще работать Критерий истины, что все факты должны складываться в целостную картину Мира, в том числе все факты, которые будут известны в будущем. Причем это должно касаться всех разумных существ на всех планетах во всех вселенных.

    Отсюда следует разгадка парадокса Ферми. Никаких мощностей компьютеров не хватит, если все существа соберутся вместе и будут сравнивать все свои версии симуляции.