Ist die Simulation des gesamten Universums möglich?

Ist es physikalisch möglich, dass wir eines Tages das gesamte Universum mit jedem einzelnen Teilchen, Feld und Gesetz der Physik simulieren? Kann eine Anzahl von n Teilchen (sagen wir die Anzahl der Teilchen, aus denen mein Computer besteht) darstellen, was mit "mehr als n Teilchen" passiert, ohne etwas zu vernachlässigen, zu verallgemeinern oder aufzurunden. Wenn ja, wäre es möglich, dass die Wesen im simulierten Universum davon wissen?

Ich bin kein Experte, aber ich bin mir ziemlich sicher, dass es ein Rekursionsproblem gibt, das nein sagt. Wenn wir jedes Teilchen im Universum simulieren wollten, würde das den Computer selbst einschließen. Der Computer muss also ein Teilchen des Computers simulieren, der ein Teilchen des Computers simuliert, der simuliert … und so weiter.
Ganz zu schweigen davon, dass es unmöglich ist, alles über ein bestimmtes Teilchen zu wissen, sodass eine solche Simulation nicht die Anfangsbedingungen hätte, die erforderlich sind, um korrekt zu sein.
Ja, die Heisenberg-Unsicherheit schränkt alle ein
Würde das dann nicht auch bedeuten, dass wir niemals eine Theorie von allem haben können? Oder vergleiche ich nur Äpfel und Birnen?
@ user71361 Ich weiß nicht, ob das eine korrekte Schlussfolgerung ist, aber das muss möglicherweise eine separate Frage sein. Zum Beispiel können wir leicht eine exakte mathematische Gleichung aufschreiben, die keine bekannte Lösung hat und für deren "genaue Lösung" unendliche Rechenressourcen erforderlich wären. Aber diese Gleichung könnte immer noch eine Theorie von allem sein. Obwohl dies wiederum alles nur meine Spekulation ist, da es außerhalb von allem liegt, was ich studiere.
Das Universum ist eine Simulation. Es ist nur so, dass wir es nicht betreiben.
@ tpg2114 Die unendliche Rekursion ist angesichts der Art und Weise, wie die Frage gestellt wird, kein Hindernis. Siehe meinen Kommentar zur ersten Antwort und meine eigene Antwort. Dies könnte auch dann gelten, wenn Sie das Universum als diskret betrachten, wie Sie vorschlagen.
Ich stimme dafür, diese Frage als nicht zum Thema gehörend zu schließen, da sie nach einer Vorhersage der Zukunft und nicht nach Physik fragt.
@babou Das könnte sein, wieder bin ich kein Experte. Aber ich weiß, dass es Beweise in der Welt der Kryptographie gibt, dass es mehr Energie erfordern würde, die Verschlüsselung über eine bestimmte Länge (nicht riesig) zu brechen, als im gesamten Universum während seiner gesamten Existenz vorhanden ist. Wenn wir aufgrund von Energiebeschränkungen nicht einmal eine X-Bit-Verschlüsselung knacken könnten, scheint es sehr unwahrscheinlich, dass wir jemals jeden Teil des Universums simulieren könnten. Rekursion beiseite.
@KyleKanos Tatsächlich kann diese Frage etwas Physik enthalten. Es kann so verstanden werden, dass nach Argumenten gefragt wird, warum dies möglich sein könnte oder nicht. Mein eigener Beitrag besteht hauptsächlich darin, einige Implikationen zu sehen. und nicht schlüssige Argumente als gegeben zurückzuweisen. Ich sehe nicht ein, warum es nach dem derzeitigen Stand der Physik keine eindeutigen Antworten auf eine solche Frage geben sollte. Ich achtete sehr darauf, niemanden mit meiner sehr parteiischen Antwort in die Irre zu führen, die dennoch kommentarlos abgelehnt wurde. Soviel zur Reife einiger User.
@babou: Es beginnt mit "Ist es denkbar ...", das bittet um reine Spekulation . Darin könnte etwas Physik enthalten sein, aber es scheint mir, dass diese in den Links Qmechanic-Links behandelt wurden.
@KyleKanos Ich denke, es ist völlig klar, dass es darum geht, ob es körperliche Einschränkungen gibt, die dies verhindern würden, und nicht darum, was Menschen sich vorstellen können. (Ich habe bearbeitet, um den Wortlaut zu ändern.)
@nathaniel: Ich glaube nicht, dass es die Tatsache geändert hat, dass immer noch nach Meinungen gefragt wird, insbesondere bei der letzten Frage.
@Kyle Kanos Lösche die Frage und fahre mit deinem Leben fort, wenn es dich nachts immer noch wach hält, bitte. Das tut mir leid für dich. Ich habe keinen Abschluss in Physik und wusste nicht, dass es Ihr einziger Lebenszweck ist, diese Seite streng mathematisch zu halten. Ich war nur neugierig auf etwas und bekam meine Antwort. Sie können es loswerden und leichter atmen.
@user71361: Diese Seite ist nicht mein einziger Lebenszweck, sondern etwas, das ich tue, um mich zu unterhalten, und das mich mit Sicherheit nachts nicht wach hält. Fühle dich nicht schlecht für jemanden, der glücklich ist, das zu tun, was er tut.

Antworten (4)

Ich gehe davon aus, dass Sie eine Simulation des gesamten Universums wollen und nicht nur eine Theorie von allem.

Ihre Frage sollte in zwei Fragen zerlegt werden.

Die erste ist wirklich eine mathematische Frage: Kann ein Teil (der Simulator) das Ganze simulieren?

Bei positiver Beantwortung der ersten Frage lautet die zweite, ob die so identifizierten mathematischen Strukturen zur Beschreibung des Universums verwendet werden können.

Um wahr zu sein, bin ich in beiden Fällen größtenteils inkompetent, und ich versuche nur, die Frage zu verstehen, ohne zu schnell zu sagen, dass dies unmöglich ist. Bitte verstehen Sie dies nicht als Antwort (wer hätte eine?), sondern als Spekulation darüber, wie eine Antwort auf die Frage sinnvoll sein könnte.

Ein Teil, der das Ganze simuliert, bedeutet, dass Sie irgendwie eine Struktur definieren können, die die Bijektion zwischen dem Teil und dem Ganzen bewahrt. Ich bin mir nicht ganz sicher, ob ich richtig liege, aber das erinnert mich an die Selbstähnlichkeit und fraktale Strukturen ... Von jemandem überprüft zu werden, der kompetenter ist als ich in Fraktalen. Dann wäre die Frage, ob eine fraktale Struktur mit dem vereinbar ist, was wir über das Universum wissen. Das Bilden einer Bijektion zwischen einer unendlichen Menge und einem unendlichen Unterteil dieser Menge ist ziemlich üblich. Kann dies so geschehen, dass die Gesetze, die das Universum beschreiben, erhalten bleiben?

Aber eine solche Bijektion ist nur möglich, wenn das Universum unendlich ist, und dann müsste der Simulator auch unendlich sein.

Eine weitere Einschränkung könnte sein, dass der Simulator ein lokalisiertes Fragment des Ganzen sein sollte und nicht gleichmäßig verteilt sein sollte (wie Sie es bei einer Abbildung von Ganzzahlen auf die Vielfachen einer Ganzzahl hätten). P , diese Vielfachen spielen die Rolle des Simulators. Aber dann bin ich mir nicht sicher, wie "lokalisiertes Fragment" sinnvoll definiert werden sollte. Aus diesem Grund neigte ich eher dazu, fraktale Strukturen zu betrachten als allgemeinere Strukturen, die zu einigen ihrer Unterteile isomorph sind.

Aber ich muss es fortgeschritteneren Physikern als mir überlassen, zu sagen, ob das mit dem vereinbar ist, was wir über die Physik des Universums wissen.

Natürlich nicht, man müsste ja auch die Simulation etc. bis ins Unendliche simulieren.

Um einen der Kommentare des OP anzusprechen: Nein, das bedeutet nicht, dass wir niemals eine Theorie von allem haben können. Eine Theorie von allem ist eine Theorie, die jede Art von fundamentalen Teilchen und Wechselwirkungen beschreiben kann; Nichts in dieser Definition besagt, dass Sie das gesamte Universum simulieren müssen , wenn Sie eines haben!

Ihre negative Antwort ist ohne weitere Argumente, die sie stützen, nicht gerechtfertigt. Eine unendliche Struktur kann in strukturerhaltender Bijektion mit einem ihrer Teile sein. Sie hätten, wie Sie vorschlagen, eine unendliche Rekursion, aber das schließt die Existenz eines solchen Simulators nicht aus. Die Frage besagt nicht, dass der Simulator endlich sein sollte (siehe meine eigene Antwort).
@babou Wenn er sagt, ist es denkbar, scheint das endlich zu implizieren
Für Sie scheint es Endlichkeit zu implizieren, nicht für mich. Woher wissen Sie, dass das Universumsfragment, das Sie Ihren Computer nennen, endlich ist? Ist es? Es hat sicherlich endliche Dimensionen, die wir wahrnehmen können. Aber wie gut ist unsere Wahrnehmung?
Ergänzend zu dem, was @babou sagt, ist unendliche Rekursion "seltsam", aber sicherlich kein Widerspruch (oder kann zumindest im Allgemeinen nicht als einer bewiesen werden): Die meisten Mathematiker akzeptieren zum Beispiel Axiome der Unendlichkeit, dh die logische Konsistenz der Behauptung die Tatsache der Existenz der natürlichen Zahlen als eine Einheit. Man kann eine philosophische Position vertreten, dass man nicht bereit ist, tatsächliche Unendlichkeiten in der physischen Welt zu akzeptieren. In diesem Fall zeigt Ihr Argument, dass eine Allessimulation gegen diese Position spricht. Die Welt ist so seltsam, dass ich mich nicht sicher fühle, eine solche anzunehmen Position.
Um auf Ihre beiden fadenscheinigen Kommentare einzugehen: Sie können das Universum nur dann innerhalb der Simulation simulieren, wenn die Grundgesetze skaleninvariant (was konform bedeutet) sind. Dies ist bekanntermaßen falsch; zB in der Stringtheorie wird die Längenskala durch die Saitenlänge bestimmt.
@alexarvanitakis, die Skaleninvarianz ist offensichtlich nicht notwendig. Können Sie erklären, warum Sie das denken? (Gesetze chemischer Reaktionen in der Atmosphäre sind nicht skaleninvariant, aber wir können diese chemischen Reaktionen mit einem Computer modellieren, der in eine Schachtel passt. Und selbst wenn es in einer Theorie eine typische Längenskala gibt, bedeutet dies nicht, dass es sich um ein grundlegendes Gesetz handelt. )

Ist es vorstellbar, dass wir eines Tages mit jedem einzelnen Teilchen das gesamte Universum simulieren?

Wer soll die Eigenschaften jedes einzelnen Teilchens in den Computer eingeben? Selbst wenn die Rechenleistung verfügbar wäre (was sie nicht ist), gibt es niemanden, der die Zeit leben würde, um die Eingabe zu machen.

Aber im Ernst, Stephen Wolfram hat auf Youtube einige gute Ausführungen darüber gemacht, dass das Universum möglicherweise ein zellulärer Automat ist, was bedeutet, dass das gesamte Universum erforderlich wäre, um das gesamte Universum zu simulieren (weil keine Vereinfachungen vorgenommen werden können, wenn Sie jedes Teilchen verfolgen möchten). .

Das nächste Problem wäre, dass die Quantenwelt eher probabilistisch als deterministisch ist.

Nur um zu spekulieren. Ist es nicht vernünftig, sich vorzustellen, unsere Simulation mit einer ziemlich einfachen Singularität zu beginnen und die Dinge ihren Lauf nehmen zu lassen, indem sie den gegebenen Naturgesetzen folgen? Wie beim Urknall. Anstatt die aktuellen Daten des Universums zu sammeln und die Simulation von dort aus auszuführen.
Sie kommen unweigerlich an den Punkt, an dem Sie alle vorhandenen Partikel ausführen müssen. Dies geschieht, wenn Ihre Simulation die Gegenwart erreicht. Auch wenn Sie beim Urknall einfach anfangen und in Zukunft kompliziert werden, wird die Simulation insgesamt nicht einfacher, sondern nur größer, weil Sie nicht nur laufen T aus T N Ö w Zu T E N D aber von 0 Zu T E N D Wo T N Ö w liegt dazwischen.
Ich denke, die einzige Möglichkeit, das Universum als Ganzes zu simulieren, besteht darin, ein ganzes exaktes Duplikat des Universums zu erstellen.

Ein Computer aus n (endlichen) Teilchen wird nicht alle Zustände eines größeren Systems simulieren können. Dies ist als das Pigeon-Hole-Prinzip bekannt.

Wenn der Simulator aus einer unendlichen Anzahl von Partikeln besteht, ist dies möglicherweise möglich. Aber es müsste schon existieren; es wäre unmöglich zu konstruieren.

Überlegen Sie: Verbinden Sie den Ausgang des Simulators so mit einer LED, dass "ja" = LED EIN und "nein" = LED AUS. Fragen Sie den Simulator ab, ob die LED ausgeschaltet ist, wenn sie eine Ausgabe macht. Was wird passieren? Der Simulator verstößt gegen seine eigene Vorhersage, wenn er die Ausgabe so oder so wiedergibt.

Wesen innerhalb der Simulation sollten wissen können, dass sie sich in einer Simulation befinden. Informationen lecken immer.

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