Hoe test je of we in een computersimulatie leven

Hoe test je of we in een computersimulatie leven?

NASA, ESA, CSA, STScI

Natuurkundigen hebben lang geworsteld om te verklaren waarom het heelal begon met omstandigheden die geschikt waren voor de ontwikkeling van leven. Waarom nemen de natuurkundige wetten en constanten de zeer specifieke waarden aan waardoor sterren, planeten en uiteindelijk leven zich kunnen ontwikkelen? De expansieve kracht van het heelal, donkere energie, is bijvoorbeeld veel zwakker dan de theorie suggereert – waardoor materie kan samenklonteren in plaats van uit elkaar te vallen.

Een gangbaar antwoord is dat we leven in een oneindig multiversum van universums, dus we moeten niet verbaasd zijn dat ten minste één universum zo is geworden als het onze. Maar een ander antwoord is dat ons universum een computersimulatie is, met iemand (misschien een geavanceerde buitenaardse soort) die de voorwaarden fijn afstemt.

De laatste optie wordt ondersteund door een tak van wetenschap die informatiefysica heet, en die suggereert dat ruimte-tijd en materie geen fundamentele verschijnselen zijn. In plaats daarvan is de fysieke werkelijkheid fundamenteel opgebouwd uit stukjes informatie, waaruit onze ervaring van ruimte-tijd voortkomt. Ter vergelijking: temperatuur “ontstaat” uit de collectieve beweging van atomen. Geen enkel atoom heeft fundamenteel de temperatuur.

Dit leidt tot de buitengewone mogelijkheid dat ons hele universum in feite een computersimulatie is. Het idee is niet zo nieuw. In 1989 opperde de legendarische natuurkundige John Archibald Wheeler, dat het universum fundamenteel wiskundig is en gezien kan worden als voortkomend uit informatie. Hij bedacht het beroemde aforisme “it from bit”.

In 2003 formuleerde filosoof Nick Bostrom van de Universiteit van Oxford in het Verenigd Koninkrijk zijn simulatiehypothese. Deze stelt dat het eigenlijk zeer waarschijnlijk is dat we in een simulatie leven. Dat komt omdat een geavanceerde beschaving een punt zou bereiken waarop hun technologie zo geavanceerd is dat simulaties niet te onderscheiden zouden zijn van de werkelijkheid, en de deelnemers zich er niet van bewust zouden zijn dat ze zich in een simulatie bevinden.

Natuurkundige Seth Lloyd van het Massachusetts Institute of Technology in de VS bracht de simulatiehypothese op een hoger plan door te suggereren dat het hele universum een gigantische kwantumcomputer zou kunnen zijn.
En in 2016 concludeerde zakenmagnaat Elon Musk “We zitten hoogstwaarschijnlijk in een simulatie” (zie video hierboven).

Empirisch bewijs

Er zijn aanwijzingen dat onze fysieke werkelijkheid een gesimuleerde virtuele werkelijkheid zou kunnen zijn in plaats van een objectieve wereld die onafhankelijk van de waarnemer bestaat.

Elke virtuele realiteitswereld zal gebaseerd zijn op informatieverwerking. Dat betekent dat alles uiteindelijk wordt gedigitaliseerd of gepixeld tot een minimumgrootte die niet verder kan worden onderverdeeld: bits. Dit lijkt onze werkelijkheid na te bootsen volgens de theorie van de kwantummechanica, die de wereld van atomen en deeltjes beheerst. Deze stelt dat er een kleinste, discrete eenheid van energie, lengte en tijd bestaat. Evenzo zijn elementaire deeltjes, die alle zichtbare materie in het universum vormen, de kleinste eenheden van materie. Eenvoudig gezegd is onze wereld pixelachtig.

De wetten van de natuurkunde die alles in het universum besturen, lijken ook op computercode lijnen die een simulatie zou volgen bij de uitvoering van het programma. Bovendien zijn overal wiskundige vergelijkingen, getallen en geometrische patronen aanwezig – de wereld lijkt volledig wiskundig te zijn.

Een andere curiositeit in de natuurkunde die de simulatiehypothese ondersteunt is de maximumsnelheid in ons universum, namelijk de lichtsnelheid. In een virtuele werkelijkheid zou deze limiet overeenkomen met de snelheidslimiet van de processor, of de verwerkingskrachtlimiet. Wij weten dat een overbelaste processor de computerverwerking in een simulatie vertraagt. Evenzo toont de algemene relativiteitstheorie van Albert Einstein aan dat de tijd vertraagt in de nabijheid van een zwart gat.

Misschien wel het meest ondersteunende bewijs voor de simulatiehypothese komt van de kwantummechanica. Deze suggereert dat de natuur niet “echt” is: deeltjes in bepaalde toestanden, zoals specifieke locaties, lijken niet te bestaan tenzij je ze daadwerkelijk waarneemt of meet. In plaats daarvan bevinden ze zich in een mix van verschillende toestanden tegelijk. Evenzo heeft de virtuele realiteit een waarnemer of programmeur nodig om dingen te laten gebeuren.

Quantum “verstrengeling” maakt het ook mogelijk dat twee deeltjes op spookachtige wijze met elkaar verbonden zijn, zodat als je de ene manipuleert, je automatisch en onmiddellijk ook de andere manipuleert, ongeacht hoe ver ze van elkaar verwijderd zijn – met het effect dat schijnbaar sneller is dan de lichtsnelheid, wat onmogelijk zou moeten zijn.

Dit zou echter ook verklaard kunnen worden door het feit dat binnen een virtual reality code, alle “locaties” (punten) ongeveer even ver van een centrale processor verwijderd zouden moeten zijn. Dus terwijl wij kunnen denken dat twee deeltjes miljoenen lichtjaren van elkaar verwijderd zijn, zou dat niet zo zijn als zij in een simulatie werden gecreëerd.

Mogelijke experimenten

Aangenomen dat het universum inderdaad een simulatie is, wat voor experimenten zouden we dan vanuit de simulatie kunnen inzetten om dit te bewijzen?

Het is redelijk om aan te nemen dat een gesimuleerd universum overal om ons heen een heleboel informatiebits zou bevatten. Deze informatiebits vertegenwoordigen de code zelf. Daarom zal het detecteren van deze informatiebits de simulatiehypothese bewijzen. Het onlangs voorgestelde massa- energie-informatie (M/E/I) equivalentieprincipe – dat suggereert dat massa kan worden uitgedrukt als energie of informatie, of omgekeerd – stelt dat informatiebits een kleine massa moeten hebben. Dit geeft ons iets om naar te zoeken.

Ik heb gepostuleerd dat informatie in feite een vijfde vorm van materie is in het universum. Ik heb zelfs de verwachte informatie-inhoud per elementair deeltje berekend. Deze studies hebben geleid tot de publicatie, in 2022, van een experimenteel protocol om deze voorspellingen te testen. Het experiment houdt in dat de informatie in elementaire deeltjes wordt gewist door ze en hun antideeltjes (alle deeltjes hebben “anti”-versies van zichzelf die identiek zijn maar een tegengestelde lading hebben) in een flits van energie te laten annihileren – waarbij “fotonen”, of lichtdeeltjes, worden uitgezonden.

Ik heb het exacte bereik van de verwachte frequenties van de resulterende fotonen voorspeld op basis van informatiefysica. Het experiment is goed uitvoerbaar met onze bestaande instrumenten, en we hebben een crowdfundingsite gelanceerd) om het te realiseren.

Er zijn ook andere benaderingen. Wijlen natuurkundige John Barrow heeft betoogd dat een simulatie kleine rekenfouten zou opbouwen die de programmeur zou moeten herstellen om hem gaande te houden. Hij suggereerde dat we dit zouden kunnen ervaren als tegenstrijdige experimentele resultaten die plotseling verschijnen, zoals het veranderen van natuurconstanten. Het controleren van de waarden van deze constanten is dus een andere optie.

De aard van onze werkelijkheid is een van de grootste mysteries die er zijn. Hoe meer we de simulatiehypothese serieus nemen, hoe groter de kans dat we haar ooit zullen bewijzen of ontkrachten.

The Conversation

Melvin M. Vopson werkt niet voor, geeft geen advies, heeft geen aandelen in of ontvangt geen financiering van een bedrijf of organisatie die baat heeft bij dit artikel, en heeft geen relevante banden bekendgemaakt buiten zijn academische aanstelling.