Поддержи Openmeetings

пятница, 26 октября 2012 г.

Как проверить, не является ли наша Вселенная компьютерной моделью

Команда физиков из Германии и США опубликовала работу, в которой доказывает, что если Вселенная — компьютерная модель, этому должны быть подтверждения в спектре высокоэнергичных космических лучей.

Одна из наиболее взлелеянных идей современной физики — квантовая хромодинамика. Она описывает сильные ядерные взаимодействия, которые связывают кварки и глюоны в протоны и нейтроны. Это вселенная в самой своей основе.

Интересная задача — смоделировать квантовую хромодинамику на компьютере, чтобы пронаблюдать, какого рода сложности возникнут. Скорее всего моделирование физики на таком фундаментальном уровне более или менее эквивалентно моделированию самой вселенной.

Конечно, тут есть проблемы. Физика умопомрачительно сложна и оперирует исчезающе малыми величинами. Таким образом, используя самые мощные суперкомпьютеры в мире, физикам смогли смоделировать только крошечные уголки космоса размером в несколько фемтометров (фемтометр — это 10 в минус 15-ой метра).

В данном случае важно то, что это моделирование исчезающе неотличимо от реальности.

Нетрудно предположить, что прогресс по закону Мура позволит физикам моделировать значительно более крупные области пространства. Область в несколько микрометров позволит воспроизвести все процессы в клетке человека.

Опять же поведение этой человеческой клетки будет неотличимо от реального.

Такого рода размышления заставляют физиков рассмотреть возможность того, что весь наш космос мог быть запущен на предельно мощном компьютере. А если так, есть ли какой-либо способ, с помощью которого мы могли бы об этом узнать?

Своего рода ответ дали Сайлас Бине из университета Бонна и несколько его соавторов. Они говорят, что есть способ увидеть доказательства, что мы смоделированы, по крайней мере, в определенных сценариях.

Проблема со всеми моделями состоит в том, что законы физики, которые кажутся непрерывными, должны быть нанесены на дискретную трехмерную решетку, которая пошагово раздвигается во времени.

Бине с командой задают вопрос: налагает ли интервал решетки какой-либо вид ограничения на физические процессы, наблюдаемые во вселенной? Они исследуют, в частности, высокоэнергетичные процессы, которые с ростом энергии проникают в более крошечные области пространства.

То, что исследователи обнаружили, занятно. Они говорят, что интервал решетки налагает фундаментальный предел на энергию, которую могут иметь частицы. Ни что не может быть меньше этого интервала.

Таким образом, если наш космос — просто моделирование, должен быть обрыв в спектре частиц высоких энергий.

Удивительно, что такой обрыв есть в энергии космических лучей. Он известен как предел Грайзена-Зацепина-Кузьмина или GZK-эффект.

Этот обрыв был хорошо изучен. Он возникает из-за того что высокоэнергетические частицы взаимодействуют с космическим микроволновым фоном и поэтому теряют энергию при путешествиях на большие расстояния.

Но Бине с командой вычислили, что интервал решетки налагает некоторые дополнительные функции на спектр. «Наиболее поразительная особенность... — то, что угловое распределение самых высоких энергетических компонентов показало бы кубическую симметрию в остальных структурах решетки, значимо отклоняясь от изотропии,» — сообщают они.

Другими словами, космические лучи предпочтительно должны двигаться вдоль осей решетки, таким образом, мы не сможем видеть их одинаково во всех направлениях.

Современные технологии позволяют произвести подобное измерение. Нахождение эффекта было бы эквивалентно способности «увидеть» то, как ориентирована решетка, по которой моделируется наша вселенная.

Это круто, просто вынос мозга. Но вычисления Бене и Ко не без некоторых пробелов. Одна проблема состоит в том, что компьютерную решетку можно построить способом, совсем не похожим на то, как описано этими исследователями.

Другая — что эффект можно измерить только в том случае, если разрыв решетки совпадает с пределом GZK. Это предполагает интервал решетки около 10^-12 фемтометров. Если интервал будет значительно меньше, мы ничего не увидим.

Не исключено, конечно, что мы — сами часть этой симуляции. Но, конечно, искать стоит — в тайной надежде получить достоверные свидетельства о наших повелителях, писавших код этой Вселенной.

Андрей Кульба

по материалам:

technologyreview

Комментариев нет :

Отправить комментарий