Kaip žinoti, ar gyvename ne grandiozinio masto kompiuterinėje simuliacijoje?

Idėja apie visatą kaip kompiuterinę simuliaciją grįsta kvantine chromodinamika, kuri aprašo, kaip stiprioji branduolinė jėga sujungia kvarkus ir gliuonus į protonus ir neutronus, o šie – į visus kitus fizinio pasaulio objektus. Kitaip tariant, minėta teorija gvildena fundamentalius fizikos pagrindus – procesus, kurių metu elementariosios dalelės sudaro stambesnes daleles, o šios – kūnus, gyvybę, visatą.

Mokslininkai seniai trokšta superkompiuteriais sumodeliuoti kvantinės dinamikos procesus, tačiau problema ta, kad kompiuteriniai modeliai būtų tokio mažo mastelio ir tokie sudėtingi, jog net ir galingiausi superkompiuteriai galėtų sumodeliuoti tik nepaprastai mažą mūsų didžiulės visatos fragmentą – maždaug kelių femtometrų skersmens (femtometras yra viena milijonoji nanometro dalis – taigi, kalbame išties apie neįsivaizduojamai mažą mastelį).

Kartu šis kompiuterinis modelis yra toks elementarus ir fundamentalus visatos susidarymo prasme, jog tai būtų ne kas kita, o naujos visatos modelis, simuliacija. Automatiškai iškyla klausimas: kaip tada žinoti, ar mes patys gyvename ne kompiuteriu sumodeliuotoje simuliacijoje?

Silas Bynas (Silas Beane) iš Bonos universiteto su kolegomis mano, jog jie sugalvojo būdą, kaip tai būtų galima išsiaiškinti. Kaip išmatuoti visatą ir sužinoti, ar mes gyvename realiame pasaulyje, ar tik dirbtinėje matricoje? Jų sumanymas grįstas dydžiu, kuris vadinamas Graizeno-Zacepino-Kuzmino riba arba tiesiog GZK. Teorinėje fizikoje kai kurie dalykai gali būti begaliniai, tačiau kompiuteriams priimtini tik baigtiniai dydžiai. Tai yra viena iš tokio tipo simuliacijų problemų; fizikos dėsniai turi būti sutalpinti į ribotoje trimatėje erdvėje – matricoje – kuri nėra begalinė ir turi ribas, nes kompiuteriuose, kaip jau minėjome, viskas turėtų būti baigtinio dydžio.

S. Bynas su bendradarbiais tyrinėja, ar tokios baigtinio dydžio matricos galėtų atstoti fizikinius procesus, kuriuos mes stebime visatoje. Reikalas tas, kad ši tyrėjų komanda mėgina stebėti didelės energijos procesus, kurie kuo didesnės energijos, tuo mažesnių fizinių išmatavimų. S. Bynas su kolegomis pastebėjo, jog tokios trimatės matricos minėtuose procesuose turėtų riboti energijos kiekį, nes simuliacijoje niekas negalėtų būti mažesnis už pačią matricą. Tad jei mes gyvename kompiuterinėje programoje, turėtų egzistuoti fundamentali energingųjų dalelių (pvz., kosminės spinduliuotės dalelių) spektro riba.

Tai ir yra Graizeno-Zacepino-Kuzmino riba. Ji yra gerai ištyrinėta ir apibrėžta, o atsiranda todėl, kad judėdamos erdvėlaikiu kosminės spinduliuotės dalelės sąveikauja su fonine mikrobangų spinduliuote ir praranda energiją. Tad jei S. Bynas su kolegomis yra teisus, turimomis technologijomis galima išmatuoti kosminės spinduliuotės daleles ir patikrinti, ar jos elgiasi taip, kaip numato teorinė fizika, ar taip, kaip jos elgtųsi baigtinio dydžio kompiuteriniame modelyje. Jei pasitvirtintų pastarasis atvejis, turėtų būti įmanoma pamatyti simuliacinės matricos konstrukciją ir tuo pačiu patvirtinti, jog mes gyvename kompiuterinėje simuliacijoje.