物理启示可能意味着我们都生活在模拟中

的香味咖啡.阳光透过树林洒下。黑夜中风的呼啸。

所有这一切,根据哲学论证2003年出版,不能比屏幕上的像素更真实。它被称为模拟假设,它提出,如果人类活着看到有一天,它可以使用计算机反复模拟宇宙,我们很可能生活在众多模拟之一中。

如果是这样,我们所经历的一切都是其他事物的模型,脱离了某种现实。

这更像是一个思想实验,但科学家们确实喜欢戳它,看看是否有任何东西在蠕动。一个新的戳暗示着蠕动的东西。

朴茨茅斯大学物理学家Melvin Vopson和英国Jeremiah Horrocks数学,物理和天文学研究所的数学家Serban Lepadatu设计的信息动力学第二定律支持这样一种观点,即所有这些都只不过是一台相当花哨的计算机上的复杂模型。

“2022 年信息动力学第二定律(信息动力学)的发现促进了物理学和信息交叉点的新的和有趣的研究工具,”沃普森写道在一篇发表在AIP 物理.

“在本文中,我们重新审视了信息动力学第二定律及其对数字信息,遗传信息,原子物理学,数学对称性和宇宙学的适用性,我们提供了似乎支持模拟宇宙假说的科学证据。

沃普森和莱帕达图的信息动力学第二定律基于热力学第二定律,它指出宇宙中任何自然发生的过程都会导致能量损失和系统无序或熵量增加。

沃普森,他提出信息实际上可以被视为物质的形式,预计信息系统也是如此;随着时间的推移,它自己的混乱也应该随着时间的推移而增加。

然而,在研究两种不同的信息系统——数字数据存储和RNA基因组——时,他发现事实并非如此。信息动力学第二定律要求“信息熵”要么保持在同一水平,要么随着时间的推移而减少。

“我当时就知道,这一发现对各个科学学科都有深远的影响,”沃普森 说.“我接下来想做的是测试定律,看看它是否可以通过将模拟假设从哲学领域转移到主流科学来进一步支持模拟假设。

在他的新论文中,物理学家探讨了这一新定律对一系列领域意味着什么,例如遗传学,宇宙学,原子物理学,对称性......当然,还有模拟假设。

对于遗传学,Vopson分析了不同变体的RNA序列严重急性呼吸系统综合症冠状病毒-2.他发现所有分析的变体在经历突变时都显示出信息熵的减少。研究结果还表明,在信息动力学第二定律下存在某种控制突变的机制,而不仅仅是随机机会。

他还发现,原子中的电子以最小化信息熵的方式排列自己;并且,为了使宇宙继续膨胀,物理熵的增加必须通过信息熵的相应减少来平衡。

宇宙中对称性的普遍性——从一片小雪花到一个令人惊叹的螺旋星系——也可以用信息动力学第二定律来解释。

对称的一些例子。(沃普森,AIP 进展,2023 年)

“对称原则在自然法则方面起着重要作用,但直到现在,几乎没有解释为什么会这样。我的发现表明,高对称性对应于最低的信息熵状态,这可能解释了自然界对它的倾向。沃普森 说.

“这种方法删除了多余的信息,类似于计算机删除或压缩废物代码以节省存储空间并优化功耗的过程。因此,它支持了我们生活在模拟中的想法。

接下来的步骤将是实验验证这些发现。如果我们生活在模拟中,那么信息就是我们宇宙的基本组成部分——就像比特是计算中信息的基本单位一样——沃普森之前提出,它可能有质量。

如果是这种情况,那么可以通过湮灭信息来检测在粒子-反粒子碰撞中.

当然,作为一个压缩和优化的模拟,我们建模的宇宙需要由一些更深、更复杂的系统进行编程,从而提出更大的问题。

也许有一天,有人甚至能够想出一个我们可以运行的程序来回答他们。

该研究已发表在AIP 物理.

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