Вселенная может быть компьютерной симуляцией — выводы физика

Гравитацию принято считать одной из фундаментальных сил природы — невидимой нитью, скрепляющей ткань Вселенной. Но что, если это не так? Что, если закон гравитации — всего лишь отголосок чего-то более глубокого: побочный продукт работы Вселенной, функционирующей в соответствии с компьютерной программой?

Это основная идея нового исследования в журнале AIP Advances, о котором его автор, физик Мелвин Вопсон из Портсмутского университета в Англии, рассказал на страницах The Conversation. Он допускает, что гравитация — не таинственная сила, притягивающая объекты друг к другу, а следствие информационного закона природы, который он назвал вторым законом инфодинамики.

Звучит как научная фантастика, но эта концепция основана на физике и свидетельствах того, что Вселенная ведет себя подозрительно похоже на компьютерную симуляцию.

В цифровых технологиях, от приложений в телефоне до аватаров в метавселенных, ключевой фактор — эффективность. Компьютеры постоянно сжимают и перестраивают данные, чтобы экономить память и вычислительные ресурсы. Возможно, то же самое происходит во всей Вселенной.

Разобраться в этом поможет теория информации — математическая наука о количественной оценке, хранении и передаче данных. Изначально разработанная математиком Клодом Шенноном, она становится все популярнее в физике и применяется в самых разных областях исследований.

Именно на ней основывался Вопсон, чтобы сформулировать второй закон инфодинамики. Он утверждает, что информационная «энтропия» (степень неупорядоченности информации) должна уменьшаться или оставаться неизменной в любой замкнутой информационной системе. Это противоположно второму закону термодинамики, согласно которому физическая энтропия (хаос) всегда возрастает.

В качестве примера можно рассмотреть остывающую чашку кофе. Энергия перетекает от горячего к холодному, пока температура кофе не сравняется с температурой комнаты, а его энергия не достигнет минимума — это состояние называется тепловым равновесием. В этот момент энтропия системы максимальна: все молекулы распределены равномерно, обладая одинаковой энергией. Это означает, что разброс энергий на молекулу в жидкости уменьшается.

Если рассматривать информационное содержание каждой молекулы на основе ее энергии, то в начале, когда кофе горячий, информационная энтропия максимальна, а в равновесии — минимальна. Это происходит потому, что почти все молекулы находятся на одном энергетическом уровне, становясь одинаковыми символами в информационном сообщении. Таким образом, разнообразие доступных энергий сокращается при тепловом равновесии.

Но если рассматривать не энергию, а расположение, то информационный хаос велик, когда частицы распределены в пространстве случайным образом — для их описания требуется много информации. А когда они объединяются под действием гравитации (как планеты, звезды и галактики), информация сжимается и становится более управляемой.

В симуляциях именно так и происходит, когда система стремится к большей эффективности. Поэтому движение материи под влиянием гравитации может быть вовсе не результатом силы, а следствием того, как Вселенная упорядочивает информацию, с которой работает.

В этой модели пространство не непрерывно и гладко. Оно состоит из крошечных «ячеек» информации, подобных пикселям на фото или квадратикам на экране компьютерной игры. В каждой ячейке содержится базовая информация о Вселенной — например, местоположение частицы — а все вместе они формируют ткань мироздания.

Если разместить в этом пространстве множество элементов, система усложняется. Но когда все они объединяются в один объект, информация снова упрощается.

Исходя из этой концепции, Вселенная естественным образом стремится к состояниям с минимальной информационной энтропией. Самое удивительное, что если произвести расчеты, «информационная сила», возникающая из этого стремления к простоте, в точности соответствует закону тяготения Ньютона.

Эта теория развивает более ранние исследования «энтропийной гравитации», но идет дальше. Связывая информационную динамику с гравитацией, физик приходит к любопытному выводу: Вселенная может работать на основе своего рода космического программного обеспечения. От искусственной Вселенной вполне естественно ожидать максимальной эффективности, симметрии, сжатия данных.

И закон — в данном случае гравитация — должен был бы возникать из этих вычислительных правил.