Фізики: всесвіт може виявитись симуляцією

Фото: powerfulmusic.bandcamp.com

Вчені стверджують, що якщо Всесвіт продукт симуляції, то ми побачимо підказки у високоенергетичних космічних променях.

Одна із найбільш плеканих ідей в сучасній фізиці, квантова хромодинаміка, теорія, що описує сильну взаємодію, як вона пов'язує кварки і глюони в протони і нейтрони. Це основа всесвіту.

Таким чином, цікава мета: симулювати квантову хромодинаміку на комп'ютері, щоб побачити що вийде на макрорівні. Моделювання на такому рівні має бути більш-менш еквівалентне симуляції самого всесвіту.

Звичайно, є одна чи дві проблеми на цьому шляху. Квантова хромодинаміка карколомно складна, і оперує обчисленнями у планківських масштабах. Тому навіть використовуючи найпотужніші суперкомп'ютери світу, фізики можуть симулювати лише маленькі шматочки космосу розміром в декілька фемтометра (10^ -15).

Звучить не вражаюче, але важливо, що така симуляція практично не відрізняється від того, що відбувається в реальності (принаймні наскільки ми це розуміємо).

Не так складно собі уявити, що прогрес, схожий до закону Мура, дозволить фізикам симулювати набагато більші ділянки всесвіту. Ділянки розміром усього в декілька мікрометрів в діаметрі можуть вмістити в себе повну роботу людської клітини.

І знову ж таки, робота симульованої клітини буде відрізнятись від реальної.

Подібні роздуми приводять до висновку, що, можливо наш всесвіт запущений на суперпотужному комп'ютері. А якщо так, то чи є можливість це перевірити?

Сьогодні ми отримали певного роду відповідь від Сіласа Біне з університету Бонна в Німеччині, і його колег. Вони кажуть, що є можливість знайти прояви симуляції нашого всесвіту, принаймні в деяких сценаріях.

Насамперед невеликий вступ. Проблема будь-якої симуляції у тому, що закони фізики, які, по суті, неперервні, в симуляції накладаються на дискретну тривимірну решітку, стан якої змінюється в часі.

Біне і колеги поставили питання, чи приведуть обмеження решітки до якихось обмежень фізичних процесів нашого всесвіту. Зокрема вони перевірили високоенергетичні процеси, які зачіпають менші частинки простору поки їхня енергія наростає.

Їхня знахідка цікава, вони говорять що решітка накладає обмеження на можливу енергію частинки. Це випливає з того, що не може бути нічого меншого ніж крок решітки.

Отже, якщо наш всесвіт - це симуляція, має бути відсічення в спектрі високоенергетичних часток.

Насправді існує саме таке відсічення в енергіях космічних частинок, так зване обмеження Грейс-Зацепіна-Кузьміна (GZK).

Це відсічення добре вивчене і походить від взаємодії частинок з космічним мікровипромінюванням, через що вони втрачають енергію на тривалих дистанціях.

Однак команда Біне розрахувала, що решітка привнесе додаткові особливості в спектр. "Найбільш вражаюча особливість... що кутовий розподіл найбільш високоенергетичних компонентів буде проявляти кубічну симетрію, значно відхиляючись від ізотропії".

Іншими словами, космічні промені будуть летіти переважно вздовж своєї решітки, і ми не мали б спостерігати їх у рівних частках по всіх напрямках.

Це дуже круто і неймовірно. Однак обчислення Біне&co не без вади, наприклад решітка може бути побудована геть за іншим принципом, не тим, що припустив Біне.

Ще цей ефект піддається вимірюванню тільки у випадку, якщо відсічення подібне на GZK. Це буде при кроці решітки в 10^ -12 фемтометри. Якщо крок значно менший за цей, ми не побачимо нічого.

Оригінал: technologyreview.com