Ні. Навіть з неймовірно потужним комп'ютером вчені ніколи не зможуть повністю змоделювати весь Всесвіт на комп'ютері. Для цього є кілька об'єктивних причин.
Всесвіт недетермінований.
На фундаментальному рівні Всесвіт підпорядковується квантовій теорії. Квантова теорія ймовірнісна і недетермінована. Це означає, що якщо ви знаєте все, що потрібно знати про певний електроне в поточний момент, а потім ідеально застосуєте всі рівняння квантової теорії до електрону, ви не зможете точно передбачити, де електрон буде через хвилину.
Ви можете лише передбачити ймовірність знаходження електрону в різних місцях. Розподіл ймовірностей може дати вам загальне уявлення про те, де виявиться один електрон, і навіть може сказати вам середнє місце розташування багатьох електронів, але квантова теорія не може сказати вам фактичне точне місце розташування електрону.
Проблема не в квантовій теорії. Проблема в самому електроні. Квантові об'єкти, такі як електрони, - це не маленькі тверді кульки або класичні хвилі. Це більш складні сутності, які в деякій мірі схожі на частинки і в той же час частково хвилеподібні. Більш того, квантові об'єкти спочатку містять невизначеність у своїх властивостях. Електрони принципово не мають точного місця розташування. У них є місця розташування, які існують тільки з певним ступенем визначеності в результаті притаманної їм невизначеності, яка залежить від стану електрону.
Суть у тому, що принципово неможливо точно передбачити, що буде робити квантовий об'єкт, тому що такої впевненості щодо об'єкта взагалі не існує. Навіть якщо у нас є вся існуюча інформація, ми можемо тільки вирахувати, що квантовий об'єкт, швидше за все, зробить.
Така природа квантового світу. А оскільки весь Всесвіт - це просто набір квантових об'єктів, сам Всесвіт не можна точно змоделювати. Якщо ви завантажите в комп'ютер все, що потрібно знати про весь всесвіт у поточний момент, аж до кожного атома і частинки; і якщо ви бездоганно впровадили в комп'ютер всі закони фізики, включаючи квантову теорію з її принципом невизначеності; а потім натисніть «Пуск», симуляція дасть вам певні передбачені статки Всесвіту через мільйон років.
Якщо ви перезавантажите комп'ютер і знову запустите ту ж саму симуляцію, ви отримаєте трохи інший результат через мільйон років у майбутньому. Ви навіть отримаєте зовсім трохи інший результат протягом двох секунд у майбутньому, тому що реальність квантової природи Всесвіту буде точно вбудована у вашу комп'ютерну симуляцію.
Змодельований Всесвіт на дві секунди в майбутньому буде точно описувати деякий фізично правдоподібний Всесвіт, просто він більше не буде точно описувати наш Всесвіт. Чим більше часу відбувається в моделюванні, тим менше моделюваний Всесвіт буде відповідати нашому фізичному Всесвіту, навіть якщо вся інформація і фізичні закони ідеально запрограмовані в комп'ютер. Вроджена квантова невизначеність робить цей результат неминучим.
Зверніть увагу, що квантова невизначеність не робить безглуздим все комп'ютерне моделювання. Це просто означає, що вчені повинні задовольнятися далеко не ідеальними прогнозами. Чим більша кількість некогерентних взаємодіючих квантових об'єктів в системі, тим нижче стає квантова невизначеність системи і тим ближче система до детермінованої дії.
М'яч містить трильйони і трильйони некогерентних атомів і тому близький до детермінованого. Цей факт дозволяє точно передбачити, куди приземлиться кинутий м'яч, на основі його початкової траєкторії. Квантова невизначеність для м'яча настільки мала, що здається, що м'яч приземляється саме там, де ви очікуєте.
Але, по суті, ви не можете правильно передбачити місце приземлення м'яча з нескінченною точністю. Однак для того, щоб зловити м'яч, вам не потрібна точність, близька до нескінченної. Так само комп'ютерне моделювання атомів, клітин і галактик може дати нам відповіді, дуже близькі до точних, навіть якщо ми не можемо фундаментально знати або передбачити точне місце розташування та імпульс кожного атома і частинки в системі.
Всесвіт, швидше за все, нескінченний.
В принципі, неможливо безпосередньо спостерігати за нескінченним об'єктом за кінцевий час. Однак ми можемо зробити розумний висновок про те, що об'єкт нескінченний, якщо математично наблизитися до нескінченності, використовуючи процедуру обмеження. Наприклад, електричне поле, створене точковим електричним зарядом, поширюється нескінченно у всіх напрямках.
Ця нескінченна властивість електричного поля не може бути безпосередньо спостерігатися людьми, але може бути виведена. Якщо ви вимірюєте електричне поле точкового заряду, що знаходиться на відстані 1 метра, рівним 1000 мН/Кл, а потім, коли заряд знаходиться на відстані 10 метрів, ви вимірюєте поле як 10 мН/Кл, а потім на відстані 100 метрів від поля заряд становить 0,1 мН/Кл, тому напруженість поля залежить від відстані r згідно 1/r2. Виходячи цієї залежності, на все більших і великих відстанях напруженість поля точкового заряду стає все менше і менше, але ніколи не прагне до нуля. Отже, електричне поле простягається до нескінченності.
Точно так само, хоча ми не можемо безпосередньо спостерігати Всесвіт як просторово нескінченний, всі наші наукові вимірювання і теорії, здається, вказують на те, що Всесвіт дійсно нескінченний. Якщо це правда, то це ще одна причина того, що комп'ютер не може повністю змоделювати весь Всесвіт.
Для моделювання нескінченного Всесвіту потрібен нескінченний простір обчислювальної пам'яті. Зверніть увагу, що цей аргумент обмежує тільки моделювання всього всесвіту. В принципі, ми могли б змоделювати частину Всесвіту, наскільки дозволяє квантова невизначеність.
Комп'ютер - частина всесвіту.
Комп'ютер, який моделюватиме Всесвіт, також є частиною Всесвіту. Отже, якщо комп'ютер збирається ідеально моделювати весь всесвіт, він також повинен моделювати себе. Мало того, комп'ютер повинен моделювати себе, виконуючи ідеальну симуляцію Всесвіту. Яка, якщо вона ідеальна, також повинна містити імітацію комп'ютера.
Отже, симуляція повинна містити комп'ютер, що виконує симуляцію всього всесвіту, який повинен містити комп'ютер, що виконує симуляцію всього всесвіту, який повинен... і так далі до нескінченності. У галузі інформатики цей процес відомий як «нескінченна рекурсія», і він призводить до зависання вашого комп'ютера і неможливості просунутися в його обчисленнях. Отже, комп'ютер, моделюючий всесвіт, в якому знаходиться комп'ютер, ніколи не зможе точно змоделювати весь всесвіт.
Ви можете сказати, що симуляція може просто імітувати весь всесвіт за вирахуванням самого комп'ютера, щоб уникнути нескінченної рекурсії і при цьому отримати правильну симуляцію. Але цей підхід не дасть вам правильного моделювання, тому що все у Всесвіті може взаємодіяти з усім іншим.
Ми не можемо знати стан усього всесвіту.
Через кінцеву швидкість світла і того факту, що ніщо не може рухатися швидше світла, ми можемо знати тільки ті частини Всесвіту, які знаходяться досить близько, щоб з моменту Великого вибуху пройшло достатньо часу для світла з цих частин, щоб дістатися до нас.
Ми називаємо цю частину всесвіту «всесвіту, що спостерігається». Нам принципово заборонено що-небудь знати про регіони Всесвіту за межами спостережуваного Всесвіту. У той же час ці області все ще можуть взаємодіяти з нашим спостережуваним Всесвітом і змінювати його еволюцію, якщо ми почекаємо досить довго.
Наприклад, зірка, яка зараз знаходиться за межами нашого спостережуваного Всесвіту, може попрямувати прямо до планети, яка знаходиться на краю, але всередині нашого спостережуваного Всесвіту. Через деякий час зірка зможе увійти в наш спостережуваний Всесвіт і поглинути планету. Але у нас немає можливості передбачити цю подію через наші фундаментально обмежені знання про поточний стан усього Всесвіту.
