Comment l'univers peut-il être un calcul?
Quelques physiciens (ou informaticiens) tiennent pour acquis que l'univers est un calcul. Cependant, je ne suis pas en mesure de comprendre comment l'univers PEUT être un calcul en premier lieu.
Je viens d'une formation en mécanique classique, et je n'ai pas formellement étudié la «théorie du calcul», alors pardonnez-moi les lacunes dans mes connaissances. Mais à partir d'une compréhension de base, je ne pouvais pas me réconcilier avec le fait que l'univers peut être un calcul.
J'ai 3 arguments contre l'hypothèse que l'univers est un calcul:
# 1: Continu vs discret
D'après ce que je comprends des connaissances de base, la plupart des modèles de calcul sont discrets et finis. Il existe des modèles idéaux comme la machine de Turing qui sont discrets mais infinis.
Existe-t-il une machine à états infinie «continue»? C'est une machine à la fois continue et infinie.
L'univers est ( à notre connaissance ) une entité continue. Cependant, s'il ne peut exister de machine de calcul dont l'état est un continuum, alors l'univers ne peut pas être un calcul.
# 2 Complexité informatique
Un autre argument contre le fait que l'univers soit un calcul est le suivant: toutes les fonctions mathématiques ne peuvent pas être calculées. Cependant, l'univers réalise toutes ces fonctions de manière transparente sans s'arrêter. Par conséquent, l'univers ne compte probablement pas du tout.
# 3 Schéma newtonien vs lagrangien
Même un autre argument contre le fait que l'univers soit un calcul est cet article: https://www.technologyreview.com/2012/12/04/84714/why-the-universe-is-not-a-computer-after-all/. Dans cet essai, le professeur Wharton soutient que si les théories de type newtonien s'accordent bien avec le modèle de calcul de l'univers, les théories de type lagrangien ne le font pas.
Les références
1est un article bien cité (plus de 600 citations) par un prof du MIT. Il suppose que l'univers est un calcul et procède ensuite au calcul de sa capacité de calcul. 2est un essai primé du professeur Wharton avec plus de 40 citations qui réfute l'hypothèse selon laquelle l'univers est un calcul. Plus de références peuvent être trouvées surhttps://en.wikipedia.org/wiki/Digital_physics.
- Lloyd, Seth. 2002. «Capacité de calcul de l'univers». Lettres d'examen physique 88 (23): 237901.https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.88.237901.
- Wharton, Ken. 2015. «L'univers n'est pas un ordinateur.» ArXiv: 1211.7081 [Gr-Qc, Physique: Physique, Physique: Quant-Ph], janvier.http://arxiv.org/abs/1211.7081.
questions connexes
Notez que des questions connexes ont déjà été posées, mais je n'ai trouvé aucune question qui pose cette énigme dans sa forme complète telle que posée ici. Par exemple, cette question soulève le premier argument que j'ai soulevé ci-dessus (Continuous-vs-Discrete), mais elle essaie de trouver des résolutions possibles, alors que je conteste le fait même que l'univers est un calcul. Pour moi, il est tout à fait clair que l'univers n'est pas un calcul, alors comment les physiciens en font-ils l'hypothèse? Qu'est-ce que je rate?
Réponses
Il existe une profonde différence philosophique entre l'univers étant un calcul et le fait que l'univers est calculable. Il y a aussi une question importante de quel modèle de calcul on suppose: la plupart des arguments de la question supposent des machines de Turing discrètes, mais ce n'est bien sûr qu'un choix (peut-être évident).
1: pouvez-vous faire une machine d'état continuum? Bien sûr! Vous avez juste une fonction de transition d'état comme$S_{n+1}=f_1(S_n,I_n)$ où les états $S_n$ et entrées $I_n$ sont maintenant membres d'un ensemble comme $R^n$. Vous n'aimez pas les étapes discrètes? Bien sûr, fais-le$S'(t)=f_2(S(t),I(t))$. On peut évidemment intégrer n'importe quelle machine à états discrète dans la première équation, et par le bon choix artificiel de$f_2$ vous pouvez intégrer une machine à pas discrète $f_1$ dans la deuxième équation.
2: Vous affirmez que l'univers réalise toutes les fonctions mathématiques. Ce n'est évidemment pas vrai et nécessite un argument puissant.
Il est trivial de construire des fonctions calculables qui ne peuvent pas être réalisées en physique standard car il n'y a pas assez de ressources. Par exemple, prenez la fonction Ackermann et imbriquez-la un peu pour faire bonne mesure:$f(n)=A(A(n+10,n+10))$. Mathématiquement, c'est bien défini et calculable, mais le nombre d'étapes à calculer$f(1)$et la quantité d'informations impliquées dépasse largement ce que nous pensons être les limites des parties distinctes de l'univers accessible et de son avenir causal. Si vous voulez prétendre qu'il peut être calculé, vous devez montrer comment nous pouvons accéder aux ressources de calcul brisant la limite de Bekenstein et / ou persistant indéfiniment dans le futur sans erreur.
3: La physique n'est pas obligée de suivre un schéma particulier. Le fait que l'extrémisation variationnelle lagrangienne soit difficile à calculer en utilisant nos ordinateurs courants ne signifie pas qu'aucun ordinateur n'est bon dans ce domaine (en effet, comme le montre le calcul quantique, il existe des modèles de calcul qui rendent possibles des problèmes très difficiles dans le calcul classique), et il y a bien sûr, aucune raison de penser que l'univers doit être une mécanique lagrangienne parfaite sauf que jusqu'à présent, ce modèle fonctionne bien. Warton souligne que pour relier QM à GR, vous devez utiliser la mécanique lagrangienne, mais cela est basé sur notre compréhension actuelle et incomplète de la physique: GR, QM et la gravité quantique pourraient tous fonctionner différemment des attentes et s'adapter à nos observations.
Je pense que les gens sous-estiment à la fois à quel point la physique pourrait être étrange et à quel point les ordinateurs pourraient l'être. Bien que peu de gens pensent que l' hypercalcul est une possibilité réelle, nous ne pouvons pas simplement l'exclure a priori. Affirmer en toute confiance que l'univers ne peut pas être calculé nécessite de spécifier à la fois la puissance de calcul de l'univers et de quel ordinateur nous parlons. Puisque cet ordinateur n'a même pas besoin de s'intégrer dans l'univers, c'est un défi de taille.
- Notre meilleur modèle de microstructure universelle est en fait un modèle discret et non continu comme vous le suggérez. Tout est quantifié, même l'espace et le temps. En raison de l'incertitude quantique, des distances inférieures à la longueur de Planck et des périodes de temps plus courtes que le temps de Planck ne peuvent pas se produire. Les équations continues que nous utilisons pour modéliser des événements à plus grande échelle se décomposent à cette plus petite échelle. La gravitation quantique en boucle est construite sur ce principe et est un concurrent sérieux des théories des cordes. Il convient également de noter que discret n'implique pas de binaire. Même un ordinateur analogique est discret dans le sens où il se résout au quantum d'énergie de signal le plus proche et pas plus loin.
- et 3. Bien que toutes les fonctions ne puissent pas être calculées exactement, elles peuvent être répétées indéfiniment - ce que semble faire l'Univers. Des astuces de programmation sont utilisées pour maintenir les fonctions divergentes dans des limites gérables. (astuces qui manquaient étrangement à ma première calculatrice de poche). Des phénomènes tels que le principe d'incertitude et la renormalisation pourraient être des exemples de telles astuces de calcul.
Postez une intelligence suffisamment puissante avec de vastes ressources dans un univers de dimension supérieure, et pourquoi leurs ordinateurs d'une sophistication inimaginable ne pourraient-ils pas simuler le nôtre? (Voir au moins une autre réponse)
Et là, bien sûr, réside la faiblesse de tout l'édifice naïf; malgré tout ce qui précède, votre inquiétude est bien fondée. Il ne fait qu'habiller le Dieu idéaliste de l'évêque Berkeley en technobabble SF. Pour «l'esprit de Dieu», lisez «un super-ordinateur super extraterrestre». Pourquoi s'embêter avec l'ordinateur? Le Dieu de Berkeley n'a pas délégué la création à l'archange Gabriel, il s'est juste mis à appliquer le rasoir d'Occam, comme le ferait tout bon super-extraterrestre.
Il est vrai que la théorie moderne de l'information joue un rôle de plus en plus fondamental dans la thermodynamique et la cosmologie, au point qu'au moins un physicien respecté a remarqué que «L'Univers commence à ressembler plus à une grande pensée qu'à une grande machine». Mais faire ce saut, et dire que l'Univers équivaut donc à l'information, pose la question de savoir pourquoi les structures les plus complexes de l'Univers (nos têtes) sont si pleines d'illusions, d'erreurs, de paradoxes, de contradictions, de fantasmes et de mensonges purs et simples, pourtant aucune de ces informations ne se manifeste physiquement.
Juste un autre exemple de la vieille vision d'Einstein selon laquelle les philosophes peuvent faire de mauvais scientifiques, mais les scientifiques font des philosophes encore pires.