کنکاشی درباره حقیقت جهان، آیا دنیای ما واقعی است؟

سه سال پیش موزه تاریخ طبیعی آمریکا در نیویورک میزبان بحثی تاریخی درباره حقیقت جهان بود. ویدئوی این بحث در یوتیوب بیش از دو میلیون بار مشاهده شد و در آن چهار فیزیکدان و یک فیلسوف به همراه نیل دگرس تایسون دو ساعت تمام به بحث درباره این موضوع پرداختند که آیا جهانی که در آن زندگی می‌کنیم واقعی است و یا صرفا یک نسخه شبیه سازی شده است. اگر این طور باشد همه ما کاراکترهایی هستیم که در یک جهان کامپیوتری با داده‌های فشرده زندگی می‌کنیم. البته این لزوما به معنای آن نیست که ما توسط یک ذهن و شبیه ساز برتر کنترل می‌شویم. احتمالا آن ذهن برتر، قوانین طبیعت را بر این مجموعه اعمال کرده و دکمه شروع را فشار داده است تا جهان به شکلی که امروز می‌بینیم تکامل یابد. اما این فرضیه تا چه حد می‌تواند حقیقت داشته باشد؟ حقیقت جهان ما چیست؟ در این مقاله از دیجی رو ما به این پرسش پاسخ خواهیم داد.

در سال 2016 زمانی که این جلسه برگزار شد فرضیه مربوط به حقیقت جهان چیز تازه‌ای نبود اما بحثی که در نیویورک درگرفت بسیار جدی و چالش برانگیز بود و در بسیاری از مجلات علمی جهان انعکاس یافت. حتی چهره معروفی مثل ایلان ماسک نیز در این مورد اظهار نظر کرد و گفت که به احتمال زیاد ما در یک دنیای شبیه سازی زندگی می‌کنیم. البته اگر شما جزو افرادی هستید که شبیه سازی بودن حقیقت جهان را خنده دار فرض می‌کنند باید بگوییم که تنها نیستید و بسیاری از دانشمندان با شما هم نظر هستند. اما باید بدانید اگرچه این تئوری به طور کامل قابل هضم نیست اما ارزش جدی گرفتن را دارد.

در پایان گفتگوی دو ساعته در نیویورک، تایسون از هر یک از پنج اندیشمند حاضر در جلسه پرسید که از نظر آن‌ها احتمال غیرواقعی بودن جهان ما چقدر است. بالاترین درصد مربوط به فیلسوف گروه دیوید چالمر بود که این احتمال را 42 درصد عنوان کرد. ماکس تگمارک فیزیکدان دانشگاه MIT هفده درصد، جیم گیتس دانشمند دانشگاه براون یک درصد و لیسا رندال از هاروارد تقریبا عدد صفر را به عنوان پاسخ خود انتخاب کردند. تایسون گرداننده این گفتگو نیز، این احتمال را نسبتا بالا ارزیابی کرد. اما تنها دانشمندی که به این سوال با یک عدد پاسخ نداد زهره داوودی فیزیکدان نظری از دانشگاه مریلند بود. او اعلام کرد که جوابی برای این سوال ندارد، محتاط بودن او در پاسخگویی قابل تحسین بود چون بین افراد حاضر در صحنه بیشترین تحقیق را در مورد حقیقت جهان و شبیه سازی بودن یا نبودن آن، زهره داوودی انجام داده است.

فرضیه شبیه سازی جهان

زهره داوودی که فارغ التحصیل رشته فیزیک از دانشگاه صنعتی شریف است در حال تحقیق بر روی اجزای ماده برای کشف طبیعت هستی است. ما می‌دانیم که مواد اطراف ما ویژگی‌های متنوعی دارند اما چرا؟ چطور ذرات مختلف یک ماده از طریق قوانین اساسی مثل جاذبه و نیروی هسته‌ای قوی داخل اتم‌ها با هم تعامل دارند؟ یک راه برای درک این موضوع، شبیه سازی کامپیوتری این تعامل‌ها است. این کاری است که داوودی و همکارانش انجام می‌دهند، آن‌ها از یک نرم افزار قوی برای شبیه سازی رفتار مواد در فضای سه بعدی استفاده می‌کنند. از آنجایی که حتی ابرکامپیوترها نیز برای این کار بیش از حد کند هستند آن‌ها کوچک‌ترین ذرات ماده را در ابعاد زیراتمی شبیه سازی می‌کنند.

اما این صرفا یک نقطه شروع است و به زودی کامپیوترهای کوانتومی می‌توانند این کار را در ابعاد بزرگ‌تر و با سرعت بسیار بالاتری انجام دهند. در مقاله‌ای که در سال 2012 توسط داوودی و دو تن از همکارانش در دانشگاه واشنگتن منتشر شد آن‌ها اشاره کردند که این شبیه سازی‌ها دارای نقص‌هایی هستند و این نقص‌ها در ابعاد بزرگ‌تر نیز وجود خواهد داشت. بنابراین هر کسی که به فضیه شبیه سازی بودن حقیقت جهان علاقمند باشد باید به دنبال چنین نقص‌هایی در جهان ما نیز باشد. داوودی و همکارانش نشان می‌دهند که چنین نشانه‌ای احتمالا در تشعشعات کیهانی خاصی وجود دارد.

این تشعشعات، ذراتی با انرژی بسیار بالا هستند که در فضا سیر می‌کنند. مطالعه این تشعشعات بسیار دشوار است چون به ندرت از جو زمین قابل مشاهده هستند اما اگر این تشعشعات به تعداد کافی مشاهده و مطالعه شوند می‌توان منشاء آن‌ها را محاسبه کرد. پس از آن می‌توان گفت که آیا این تشعشعات از جاهای مختلفی می‌آیند و یا جهت و منبع مشخصی دارند. داوودی می‌گوید: “این می‌تواند نشانه‌ای باشد برای این که ساختار فضا-زمان نوعی هندسه و نظم خاص دارد” مانند چیزی که در شبیه سازی‌های او مشاهده می‌شود. این یافته همچین می‌تواند بحث قدیمی پیوستگی یا گسستگی فضا و زمان را نیز حداقل در مقیاس بسیار کوچک حل کند. اگر تشعشعات کیهانی ویژگی‌هایی را که داوودی به آن اشاره می‌کند داشته باشند حقیقت جهان ما نیز روشن خواهد شد اما باز هم نمی‌توان در مورد شبیه سازی بودن جهان نظری قطعی داد. داوودی معتقد است: “شاید دانشمندان دیگر، توضیح متفاوتی برای این پدیده داشته باشند، در هر صورت این فقط یک نقطه شروع است.”

داوودی از عدم اطمینان خود در مورد حقیقت جهان کاملا راضی است و سعی ندارد هیچ حدسی در مورد درستی یا نادرستی فرضیه شبیه سازی داشته باشد اما آن را محتمل می‌داند. او با تحقیقاتی که انجام داده است احتمال وجود یک هوش برتر و یک قدرت کامپیوتری را که بتواند جهان را شبیه سازی کند غیرممکن نمی‌داند. به همین دلیل او و همکارانش در مقاله سال 2012 خود نوشتند که فرضیه شبیه سازی بودن جهان ارزش این را دارد که جدی گرفته شود و ممکن است دهه‌ها و حتی قرن‌ها طول بکشد که همه داده‌های لازم برای تکمیل این تحقیقات جمع آوری شود. داوودی معتقد است: ” وابسته ماندن به فرضیه‌ها کار عاقلانه‌ای نیست و حتی خطرناک است. همان طور که در تاریخ علم دیده‌ایم هرگاه که در یک بحث فلسفی، چیزی بسیار منطقی و معقول به نظر می‌رسد کشفیات علمی آمده‌اند و خلاف آن را اثبات کرده‌اند.”

مسیر فلسفی و بنیادینی که فیزیکدانانی مثل داوودی را به فرضیه شبیه سازی سوق داده است از کار نیک بوستروم فیلسوف دانشگاه آکسفورد نشات گرفته است. بوستروم معتقد است که نسل آینده انسان‌ها (یا پساانسان‌هایی که بعد از ما خواهند آمد) کامپیوترهایی بسیار قدرتمندتر از کامپیوترهای کنونی را ابداع خواهند کرد که شبیه سازی کل جهان را با تمام جزئیات و ویژگی‌های آن ممکن خواهند ساخت. اگر انسان‌های آینده تعداد زیادی از این کامپیوترها را در اختیار داشته باشند تعداد ذهن‌ها و جهان‌های شبیه سازی شده بیشتر از انواع غیرشبیه سازی شده آن خواهد بود و بر این اساس می‌توان گفت که احتمال شبیه سازی بودن حقیقت جهان نسبت به واقعی بودن آن بیشتر است.

بوستروم درباره فرضیه‌ای که مطرح کرد چندان مطمئن نبود و در سال 2007 به نیویورک تایمز گفت: “حس درونی من می‌گوید احتمال این که ما اکنون در جهانی شبیه سازی شده زندگی می‌کنیم حدود بیست درصد است.” اما افراد دیگری که نظریه بوستروم را پذیرفته‌اند، مثل نیل دگرس تایسون و ایلان ماسک آن را بسیار محتمل‌تر می‌دانند. در حال حاضر بازی‌های ویدئویی بسیار به واقعیت نزدیک‌تر شده‌اند و می‌توان آن‌ها را یک شبیه سازی از جهان واقعی برشمرد. اما اگر جهان را چیزی مثل یک بازی ویدئویی یا شبیه سازی در یک کامپیوتر در نظر بگیریم این کامپیوتر از زمان ما بسیار جلوتر است. جان داگمن دانشمند کامپیوتر در دانشگاه کمبریج در مقاله‌ای در سال 1993 اشاره کرد که مغز و ذهن را می‌توان با اجزای تکنولوژیکی مثل پمپ، ساعت، موتور بخار، ماشین هیدرولیکی و مدار الکترونیکی قابل مقایسه دانست و به طور کلی می‌توان شناخت را با محاسبه برابر قرار داد.

این برابری نیز اساس فرضیه شبیه سازی را شکل می‌دهد و به گفته داگمن واقعیت مجازی به کنایه‌ای جادویی تبدیل می‌شود. تا همین چند وقت پیش هیچ مدرک و شاهدی برای درستی فرضیه شبیه سازی وجود نداشت و صرفا یک تئوری فلسفی با درون مایه‌های مذهبی بود اما به لطف کارهای داوودی و همکارانش، این فرضیه به یک فرضیه علمی تبدیل شده است هر چند شواهد کافی برای اثبات آن وجود ندارد. در بحث سال 2016 جیمز گیتس دانشمندی بود که احتمالا غیرواقعی بودن جهان ما را یک درصد عنوان کرد اما چیزی که او در ابتدای بحث عنوان کرد خلاف نظر او را نشان می‌دهد، او گفت که در معادلات فیزیک، “کدهای اصلاح کننده خطا” پیدا کرده است.

کدهای اصلاح خطا

اصلاح خطا یکی از اصول پایه مخابرات است و کامپیوترها از این طریق اطلاعات دریافتی خود را پردازش می‌کنند. همان طور که خود گیتس در برنامه عنوان کرد: “کدهای اصلاح خطا، اساس کار مرورگرهای امروزی هستند، پس چرا این کدها در معادلاتی که روی آن‌ها کار می‌کنم وجود داشتند؟” گیتس در این ادعا تنها نیست و محققان دیگری هم چنین کدهایی را در ماشین‌های کوانتومی پیدا کرده‌اند اما چرا؟ گیتس بعدها در مصاحبه‌ای شرح داد که چطور این اتفاق رخ می‌دهد. فیزیکدان‌ها با نوشتن معادلاتی سعی می‌کنند واقعیت جهان را با چیزی را که در طبیعت مشاهده کرده‌اند تطبیق دهند. به طور مثال E=mc²  یا معادله‌ای که نشان می‌دهد نیرو برابر با جرم ضربدر شتاب است جزو معروف‌ترین و ساده‌ترین معادلات هستند. اما معادلات دیگری وجود دارند که بسیار پیچیده‌تر هستند و فیزیکدانان نظری با این معادلات سعی می‌کنند چیزهایی را که برای ما قابل درک نیست شرح دهند. این معادلات مثل قطعات موسیقی هستند که می‌توان با متغیرهای آن بازی کرد مثلا همان طور که یک موسیقیدان بداهه کار می‌تواند سرعت اجرای قطعه را بالاتر ببرد و یا آن را به روشی دیگر اجرا کند، یک فیزیکدان هم می‌تواند مثلا با تغییر دادن ویژگی‌های الکترون‌ها به معادلات جدیدی برسد.

گیتس از محققین نظریه “ابرتقارن” است که بیان می‌کند هر ذره بنیادی یک ذره برابر دارد و این نظریه بسیاری از پدیده‌های عجیب موجود در جهان را شرح می‌دهد. البته وجود این ذرات نامرئی هنوز اثبات نشده است اما این فرضیه برای توضیح پدیده‌هایی مثل فوتون‌ها و صفر و یک بسیار کاربردی است. این معادلات تنها زمانی درست است که سلسله‌ای از تصحیح خطا برای آن‌ها وجود داشته باشد. ظهور این کدها در معادلات می‌تواند وجود آن‌ها را در واقعیت نیز شرح دهد البته هنوز این فرضیات تا اثبات شدن فاصله زیادی دارند. البته فراموش نکنید که فاصله بین مطرح شدن یک نظریه تا اثبات آن می‌تواند بسیار زیاد باشد به طور مثال انیشتین نظریه امواج گرانشی را در سا 1916 مطرح کرد اما این امواج تا سال 2015 آشکارسازی نشده بودند. پس اگر روزی وجود کدهای اصلاح خطا اثبات شود، علت وجودی آن‌ها چه چیزی می‌تواند باشد؟

گیتس معتقد است که این مساله می‌تواند نشانه‌ای بر این باشد که جهان ما تکامل یافته و اصلاح شده است و ویژگی‌های ریاضیاتی آن پایدار نیستند. طبق نظریه تکامل طبیعی، این پدیده روی DNA موجودات زنده رخ داده است پس تکامل یافتن جهان فیزیکی ما نیز نمی‌تواند چندان غیرمحتمل باشد. اما در مخابرات، کد اصلاح، از داده‌ها در مقابل نویز (پدیده‌ای که به طور اتفاقی رخ می‌دهد) محافظت می‌کند، اما نویز در جهان هستی چه چیزی می‌تواند باشد؟ گیتس تنها یک پاسخ محتمل برای این پرسش دارد: “زوال ناشی از مکش کاذب”. معادلاتی که در سال 1960 مطرح شدند وجود جزئی به نام هیگز بوزون را پیش بینی می‌کردند که این ذره در سال 2012 مشاهده شد و وجود این ذره اثبات می‌کرد که تمام جهان ما می‌تواند در آنی ناپدید شود. اگر این پدیده هم درست باشد وجود کدهای اصلاح خطا در معادلات ابرتقارن نشان می‌دهد که جهان ما نتیجه حفاظت در مقابل زوال است.