Como pode o universo ser uma computação?
Alguns físicos (ou cientistas da computação) dão como certo que o universo é uma computação. No entanto, não consigo entender como o universo PODE ser uma computação em primeiro lugar.
Eu venho de formação de Mecânica Clássica, e não estudei formalmente "Teoria da Computação", então me desculpem pelas lacunas no meu conhecimento. Mas, a partir de um entendimento básico, não consegui conciliar o fato de que o universo pode ser uma computação.
Eu tenho 3 argumentos contra a hipótese de que o universo é uma computação:
# 1: Contínuo vs Discreto
Pelo que entendi do conhecimento básico, a maioria dos modelos de computação são discretos e finitos. Existem modelos ideais, como a máquina de Turing, que são discretos, mas infinitos.
Existe uma máquina de estado infinito “contínua”? Essa é uma máquina contínua e infinita.
O universo é ( até onde sabemos ) uma entidade contínua. No entanto, se não pode existir uma máquina computacional cujo estado seja um continuum, então o universo não pode ser uma computação.
# 2 Complexidade computacional
Outro argumento contra o universo ser um cálculo é este: nem todas as funções matemáticas podem ser computadas. No entanto, o universo realiza todas essas funções perfeitamente, sem parar. Conseqüentemente, o universo provavelmente não está computando.
# 3 Esquema Newtoniano vs Lagrangiano
Mesmo outro argumento contra o universo ser um cálculo é este artigo: https://www.technologyreview.com/2012/12/04/84714/why-the-universe-is-not-a-computer-after-all/. Neste ensaio, o professor Wharton argumenta que, embora as teorias do tipo newtoniana se encaixem bem no modelo computacional do universo, as teorias do tipo lagrangeano não.
Referências
1é um artigo bem citado (mais de 600 citações) por um prof do MIT. Ele assume que o universo é um cálculo e, em seguida, passa a calcular sua capacidade computacional. 2é um ensaio premiado do Prof. Wharton com mais de 40 citações que argumenta contra a hipótese de que o universo é uma computação. Mais referências podem ser encontradas emhttps://en.wikipedia.org/wiki/Digital_physics.
- Lloyd, Seth. 2002. “Computational Capacity of the Universe.” Physical Review Letters 88 (23): 237901.https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.88.237901.
- Wharton, Ken. 2015. “The Universe Is Not a Computer.” ArXiv: 1211.7081 [Gr-Qc, Physics: Physics, Physics: Quant-Ph], janeiro.http://arxiv.org/abs/1211.7081.
Perguntas relacionadas
Observe que perguntas relacionadas já foram feitas antes, mas não consegui encontrar nenhuma pergunta que colocasse esse enigma em sua forma completa, conforme apresentado aqui. Por exemplo, esta questão levanta o primeiro argumento que levantei acima (Contínuo-vs-Discreto), mas está tentando encontrar algumas soluções possíveis, enquanto eu estou contestando o próprio fato de que o universo é uma computação. Para mim, está completamente claro que o universo não é uma computação, então como os físicos estão formulando essa hipótese? o que estou perdendo?
Respostas
Há uma profunda diferença filosófica entre o universo ser um cálculo e o fato de o universo ser computável. Há também uma questão importante de qual modelo de computação alguém está assumindo: a maioria dos argumentos na questão pressupõe máquinas de Turing discretas, mas essa é, obviamente, apenas uma escolha (talvez óbvia).
1: você pode fazer uma máquina de estado contínuo? Claro! Você só tem uma função de transição de estado como$S_{n+1}=f_1(S_n,I_n)$ onde os estados $S_n$ e entradas $I_n$ agora são membros de um conjunto como $R^n$. Não gosta de etapas discretas? Claro, apenas faça$S'(t)=f_2(S(t),I(t))$. Obviamente, pode-se incorporar qualquer máquina de estado discreto na primeira equação, e pela escolha artificial certa de$f_2$ você pode incorporar uma máquina de passos discretos $f_1$ na segunda equação.
2: Você está afirmando que o universo realiza todas as funções matemáticas. Isso não é obviamente verdade e requer um argumento poderoso.
É trivial construir funções computáveis que não podem ser realizadas na física padrão, pois não há recursos suficientes. Por exemplo, pegue a função Ackermann e aninhe-a um pouco para uma boa medida:$f(n)=A(A(n+10,n+10))$. Matematicamente, isso é bem definido e computável, mas o número de etapas para calcular$f(1)$e a quantidade de informação envolvida excede amplamente o que pensamos ser os limites dos bits distinguíveis no universo acessível e seu futuro causal. Se você quiser afirmar que pode ser calculado, você precisa mostrar como podemos obter acesso a recursos computacionais quebrando o limite de Bekenstein e / ou persistindo indefinidamente em um futuro distante sem erros.
3: A física não é obrigada a seguir nenhum esquema particular. Que a extremização variacional Lagrangiana seja difícil de calcular usando nossos computadores comuns não significa que nenhum computador seja bom nisso (na verdade, como mostra a computação quântica, existem modelos de computação que tornam viáveis problemas que são muito difíceis na computação clássica), e há é claro que não há razão para pensar que o universo tem que ser uma mecânica Lagrangiana perfeita, exceto que até agora esse modelo funciona bem. Warton aponta que para vincular QM a GR você precisa usar a mecânica Lagrangiana, mas isso é baseado em nossa compreensão atual e incompleta da física: GR, QM e gravidade quântica poderiam funcionar de forma diferente do esperado e ainda se encaixar em nossas observações.
Acho que as pessoas subestimam o quão esquisitos a física pode ser e o quão esquisitos os computadores podem ser. Embora poucos acreditem que a hipercomputação seja uma possibilidade real, não podemos simplesmente descartá-la a priori. Afirmar com confiança que o universo não pode ser computado precisa especificar tanto o poder computacional do universo quanto de qual computador falamos. Já que aquele computador nem mesmo precisa se encaixar no universo, é uma tarefa difícil.
- Nosso melhor modelo da microestrutura universal é de fato discreto e não contínuo como você sugere. Tudo é quantizado, até mesmo o espaço e o tempo. Devido à incerteza quântica, distâncias abaixo do comprimento de Planck e períodos de tempo menores que o tempo de Planck não podem ocorrer. As equações contínuas que usamos para modelar eventos em grande escala se dividem nessa escala menor. A gravidade quântica de loop é construída com base neste princípio e é um forte competidor das teorias das cordas. Também é importante notar que discreto não implica em binário. Até mesmo um computador analógico é discreto no sentido de que resolve até o quantum mais próximo de energia do sinal e não mais.
- e 3. Embora nem todas as funções possam ser calculadas exatamente, elas podem ser iteradas indefinidamente - que é o que o Universo parece estar fazendo. Truques de programação são usados para manter funções divergentes dentro de limites gerenciáveis. (truques que minha primeira calculadora de bolso intrigantemente faltou). Fenômenos como o princípio da incerteza e renormalização podem ser exemplos de tais truques computacionais.
Posicione uma inteligência suficientemente poderosa com vastos recursos em um universo de dimensão superior, e por que seus computadores inimaginavelmente sofisticados não seriam capazes de simular os nossos? (Veja pelo menos uma outra resposta)
E aí está, é claro, a fraqueza de todo o edifício ingênuo; apesar de tudo isso, sua inquietação é bem fundamentada. É apenas vestir o Deus idealista do Bispo Berkeley com a technobabble de FC. Para "a mente de Deus" leia "um supercomputador super-alienígena". Por que se preocupar com o computador? O Deus de Berkeley não delegou a Criação ao Arcanjo Gabriel, Ele apenas continuou aplicando a navalha de Occam, como qualquer bom super-estrangeiro faria.
É verdade que a teoria da informação moderna está desempenhando um papel cada vez mais fundamental na termodinâmica e cosmologia, a tal ponto que pelo menos um físico respeitado observou que, "O Universo começa a parecer mais um grande pensamento do que uma grande máquina". Mas dar esse salto, e dizer que o Universo, portanto, equivale à informação, levanta a questão de por que as estruturas mais complexas do Universo (nossas cabeças) estão tão cheias de ilusões, erros, paradoxos, contradições, fantasias e mentiras descaradas, no entanto, nenhuma dessas informações se manifesta fisicamente.
Apenas mais um exemplo da velha visão de Einstein de que os filósofos podem ser maus cientistas, mas os cientistas tornam-se filósofos ainda piores.