¿Es posible simular todo el universo?

¿Es físicamente posible que algún día podamos simular todo el universo teniendo en cuenta cada partícula, campo y ley de la física? ¿Puede n número de partículas (digamos el número de partículas que componen mi computadora) representar lo que sucede con "más de n partículas" sin descuidar, generalizar o redondear nada? Si es así, ¿sería posible que los seres del universo simulado lo supieran?

No soy un experto, pero estoy bastante seguro de que hay un problema de recursión que dice que no. Si quisiéramos simular cada partícula del universo, eso incluiría la computadora misma. Así que la computadora tiene que simular una partícula de la computadora que está simulando una partícula de la computadora que está simulando... y así sucesivamente.
Sin mencionar que es imposible saber todo sobre una partícula determinada, por lo que dicha simulación no tendría las condiciones iniciales necesarias para ser correcta.
Sí, la incertidumbre de Heisenberg limita a todos.
Entonces, ¿no significaría esto también que nunca podremos tener una teoría del todo? ¿O solo estoy comparando manzanas y naranjas?
@ user71361 No sé si esa es una conclusión correcta, pero es posible que deba ser una pregunta separada. Por ejemplo, podemos escribir fácilmente una ecuación matemática exacta que no tiene una solución conocida y requeriría infinitos recursos computacionales para "resolverla exactamente". Pero esa ecuación aún podría ser una teoría del todo. Aunque, de nuevo, todo esto es solo mi especulación, ya que está fuera de todo lo que estudio.
el Universo es una simulación. Es solo que no lo estamos ejecutando.
@ tpg2114 La recursión infinita no es un obstáculo, dada la forma en que se plantea la pregunta. Vea mi comentario a la primera respuesta y mi propia respuesta. Esto podría aplicarse incluso si considera que el universo es discreto, como sugiere.
Voto para cerrar esta pregunta como fuera de tema porque pide una predicción del futuro y no física.
@babou Eso podría ser, nuevamente, no soy un experto. Pero sé que hay pruebas en el mundo de la criptografía de que se necesitaría más energía para descifrar la encriptación en una longitud determinada (no enorme) de la que existe en todo el universo a lo largo de su existencia. Si ni siquiera pudiéramos descifrar un cifrado de X-bit debido a limitaciones de energía, parece muy poco probable que podamos simular cada parte del universo. Dejando de lado la recursividad.
@KyleKanos En realidad, puede haber algo de física en esta pregunta. Puede entenderse como pedir argumentos de por qué esto podría o no ser posible. Mi propia entrada es principalmente para ver algunas implicaciones. y rechazar los argumentos que no son concluyentes tal como se dan. No veo por qué no debería haber respuestas claras a tal pregunta, dado el estado actual de la física. Tuve mucho cuidado de no engañar a nadie con mi respuesta muy parcial, que fue rechazada sin embargo, sin comentarios. Esto en cuanto a la madurez de algunos usuarios.
@babou: Comienza con "¿Es concebible..." esto es pura especulación . Podría haber algo de física en eso, pero me parece que eso se cubrió en los enlaces de Qmechanic.
@KyleKanos Creo que está completamente claro que se trata de si existen limitaciones físicas que lo impidan, no de lo que los humanos pueden concebir. (He editado para cambiar la redacción).
@nathaniel: No creo que haya cambiado el hecho de que todavía pide opiniones, especialmente con la última pregunta.
@Kyle Kanos Elimine la pregunta y siga con su vida si todavía lo mantiene despierto por las noches, por favor. Me siento mal por ti. No tengo un título en física y no sabía que mantener este sitio estrictamente matemático fuera tu único propósito en la vida. Tenía curiosidad por algo y obtuve mi respuesta. Puedes deshacerte de él y respirar mejor.
@user71361: Este sitio no es mi único propósito en la vida, sino algo que hago para entretenerme y ciertamente no me quita el sueño. No te sientas mal por alguien que es feliz haciendo lo que hace.

Respuestas (4)

Supongo que quieres una simulación de todo el universo y no solo una teoría de todo.

Su pregunta debe descomponerse en dos preguntas.

La primera es realmente una pregunta matemática: ¿Puede una parte (el simulador) simular el todo?

Dada una respuesta positiva a la primera pregunta, la segunda es si las estructuras matemáticas así identificadas pueden usarse para describir el universo.

Para ser verdad, soy en su mayoría incompetente en ambas cuentas, y solo estoy tratando de darle sentido a la pregunta, sin afirmar demasiado rápido que es imposible. Entonces, no tome esto como una respuesta (¿quién tendría una?), sino como una especulación sobre cómo una respuesta a la pregunta podría tener sentido.

Una parte que simule el todo significa que de alguna manera se puede definir una estructura conservando la biyección entre la parte y el todo. No estoy muy seguro de estar en lo correcto, pero esto me recuerda a la auto-similitud y las estructuras fractales ... Para ser revisado con alguien más competente que yo en fractales. Entonces la pregunta sería si una estructura fractal es compatible con lo que sabemos del universo. Construir una biyección entre un conjunto infinito y una subparte infinita de ese conjunto es bastante común. ¿Se puede hacer de una manera que preserve las leyes que describen el universo?

Pero tal biyección solo es posible si el universo es infinito, y entonces el simulador también tendría que ser infinito.

Otra restricción podría ser que el simulador debería ser un fragmento localizado del todo, en lugar de distribuirse uniformemente (como lo haría con un mapeo de números enteros en los múltiplos de algún número entero). pag , estos múltiplos desempeñan el papel del simulador. Pero entonces, no estoy seguro de cómo se debe definir significativamente el "fragmento localizado". Esta es la razón por la que me incliné a considerar estructuras fractales, en lugar de estructuras más generales que son isomorfas a algunas de sus subpartes.

Pero debo dejar que físicos más avanzados que yo digan si eso puede ser compatible con lo que sabemos de la física del universo.

Por supuesto que no, tendrías que simular también la simulación, etc. hasta el infinito.

Para abordar uno de los comentarios del OP: no, esto no significa que nunca podamos tener una teoría de todo. Una teoría del todo es una teoría que puede describir todo tipo de partículas e interacciones fundamentales; ¡no hay nada en esta definición que diga que tienes que simular todo el universo si tienes uno!

Su respuesta negativa es injustificada sin más argumentos que la sustenten. Una estructura infinita puede estar en estructura conservando la biyección con una de sus partes. Tendría una recursividad infinita, como sugiere, pero eso no excluye la existencia de dicho simulador. La pregunta no dice que el simulador deba ser finito (ver mi propia respuesta).
@babou cuando dice que es concebible, eso parece implicar finito
Aparentemente parece implicar finitud para ti, no para mí. ¿Cómo sabes que el fragmento de universo que llamas tu computadora es finito? ¿Lo es? Ciertamente tiene dimensiones finitas que podemos percibir. Pero, ¿qué tan buen instrumento es nuestra percepción?
Agregando a lo que dice @babou, la recursividad infinita es "rara", pero ciertamente no es una contradicción (o al menos, en general, no se puede demostrar que lo sea): la mayoría de los matemáticos aceptan axiomas de infinito, por ejemplo, es decir, la consistencia lógica de afirmar el hecho de la existencia de los números naturales como una sola entidad. Uno puede afirmar una posición filosófica de que no está dispuesto a aceptar infinitos reales en el mundo físico, en cuyo caso su argumento muestra que una simulación de todo va en contra de esta posición. posición.
Para abordar sus dos comentarios engañosos: solo puede simular el universo dentro de la simulación si las leyes fundamentales son invariantes a escala (lo que implica conformidad). Se sabe que esto es falso; en, por ejemplo, la teoría de cuerdas, la escala de longitud se establece por la longitud de la cuerda.
@alexarvanitakis, la invariancia de escala obviamente no es necesaria. ¿Podrías explicar por qué crees que es así? (Las leyes de las reacciones químicas en la atmósfera no son invariantes a escala, pero podemos modelar esas reacciones químicas con una computadora que cabe en una caja. E incluso si hay una escala de longitud típica en alguna teoría, no significa que sea una ley fundamental. )

¿Es concebible que algún día podamos simular todo el universo con cada partícula?

¿Quién debe escribir las propiedades de cada partícula en la computadora? Incluso si el poder de cálculo estuviera disponible (que no lo está) no hay nadie que viviría el tiempo para hacer la entrada.

Pero más en serio, Stephen Wolfram tiene algunos buenos recitales en Youtube sobre la posibilidad de que el universo sea un autómata celular , lo que significa que se necesitaría todo el universo para simular todo el universo (porque no se pueden hacer simplificaciones si quieres rastrear cada partícula) .

El siguiente problema sería que el mundo cuántico es más bien probabilístico que determinista.

Solo para especular. ¿No es razonable imaginar comenzar nuestra simulación con una singularidad bastante simple y dejar que las cosas funcionen siguiendo las leyes de la naturaleza dadas? Como en el big bang. En lugar de recopilar los datos actuales del universo y ejecutar la simulación a partir de ahí.
inevitablemente llegas al punto en el que tienes que ejecutar todas las partículas presentes, esto sucede cuando tu simulación llega al presente. Incluso si comienza de manera simple en el Big Bang y termina complicado en el futuro, la simulación en su conjunto no se volverá más simple, solo más grande porque no solo ejecuta t de t norte o w a t mi norte d Pero de donde 0 a t mi norte d dónde t norte o w está en el medio.
Creo que la única forma de simular el universo como un todo es crear un universo duplicado completo y exacto.

Una computadora formada por n partículas (finitas) no podrá simular todos los estados de un sistema más grande. Esto se conoce como el principio del casillero.

Si el simulador se compone de un número infinito de partículas, puede ser posible. Pero tendría que existir ya; sería imposible de construir.

Considere: Conecte la salida del simulador a un LED tal que "sí" = LED ENCENDIDO y "no" = LED APAGADO. Consulte al simulador si el LED estará APAGADO cuando presente la salida. ¿Lo que sucederá? El simulador violará su propia predicción cuando presente la salida de cualquier manera.

Los seres dentro de la simulación deberían poder saber que están en una simulación. La información siempre se filtra.

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