E’ IL NOSTRO UNIVERSO UNA SIMULAZIONE?

images (1)“Beate le marionette, sospirai -,  su le cui teste di legno il finto cielo si conserva senza strappi! Non perplessità angosciose, né ritegni, né intoppi, né ombre, né pietà: nulla! E possono attendere bravamente e prender gusto alla loro commedia e amare e tener se stesse in considerazione e in pregio, senza soffrir mai vertigini o capogiri, poiché per la loro statura e per le loro azioni quel cielo è un tetto proporzionato. ” Uno strappo nel cielo di carta – Il fu Mattia Pascal

Il Novecento costituisce, dal punto di vista culturale, uno strappo nel cielo di carta intessuto dall’uomo nel corso dei secoli precedenti; è il periodo in cui, più che in ogni altro, si demolisce l’ordine metafisico del mondo in favore del disordine che anima l’essere umano e la mancanza di senso degli eventi quotidiani. In ambito scientifico prendono forma le due teorie più corroborate di sempre, meccanica dei quanti e relatività, le quali segnano una rottura definitiva con le idee di universo deterministico di Newton e Laplace. Malgrado la perdita di diversi tra i capisaldi [1] di quella fisica che da allora sarebbe stata chiamata classica, durante il XX secolo si è rafforzata una convinzione già intuita da tempo [2]: vi è una strana corrispondenza tra il formalismo matematico sviluppato dall’uomo e le dinamiche dei fenomeni fisici, una regolarità troppo spesso verificata per poter essere considerare una correlazione spuria. Il dibattito, di per sé complesso, lungi dall’essere conservato laddove vanno a finire le idee alle quali si è già data risposta, ha portato a diverse teorie, ed una di queste sarà oggetto del presente articolo.

E’ forse l’universo una gigantesca simulazione?

A fronte della stupefacente accuratezza con la quale alcuni concetti matematici fittano con la realtà sperimentale, chiedersi se l’universo non sia una simulazione prodotta da entità a noi superiori in intelletto non è un’idea così peregrina. La complessità del nostro mondo -perlomeno la parte che di esso conosciamo- potrebbe risultare eccessiva per le capacità di una forma di vita a noi simile. In proposito basti pensare che condividiamo oltre il 98% del nostro DNA con gli scimpanzé, sebbene loro non sappiano risolvere neanche equazioni elementari con carta e penna! La complessità è spesso un fenomeno emergente, frutto di poche regole di base e di un alto livello di interconnessione tra i soggetti che ad esse soggiacciono. Un esempio ben noto risiede nelle strutture frattali, i cui dettagli sono asintoticamente infiniti ma la cui creazione ha per base semplici regole ricorsive, o ancora meglio in Life, un automa cellulare che, a partire da 4 semplici regole, presenta evoluzioni imprevedibili. Dispiegando la simulazione su leggi più fondamentali, quali presumo esser quelle dell’universo rispetto a quelle di Life, si può ottenere una grande complessità e noi esseri umani, coscienti di essa e di noi stessi, ne siamo prova.

La possibilità di vivere in un mondo alla Matrix è stata oggetto di dibattito dell’Asimov Memorial Debate, svoltosi il 5 aprile scorso e quest’anno intitolato “Is the Universe a Simulation?”. Invero, l’idea che la realtà in cui viviamo sia una sorta di illusione pare essere ricorrente, sia nello spazio che nel tempo: nella cultura occidentale si pensi al Mito della Caverna di Platone, al fenomeno kantiano in contrapposizione alla cosa in sé, o più in generale al fenomenismo, che è la concezione per cui gli oggetti fisici non esistono in quanto cose in sé, ma solamente come fenomeni percettivi o stimoli sensoriali collocati nel tempo e nello spazio; non mancano, inoltre, richiami nella cultura orientale, come nelle Upanishad indù.

In chiave moderna l’argomento della simulazione è stato formalizzato da Nick Bostrom, filosofo svedese, attualmente direttore del Future of Humanity Institute, che sostiene tale possibilità sia statisticamente rilevante. Le ragioni empiriche per le quali l’ipotesi potrebbe avere validità, a detta di Bostrom, stanno nel seguente ragionamento:

Se è possibile simulare virtualmente interi universi per mezzo di un computer, ipotizzando esseri intelligenti e dotati di coscienza che popolino questi mondi virtuali, allora il [grande, ndr] numero di simulazioni rende estremamente probabile il fatto che noi esseri umani stiamo effettivamente vivendo all’interno di una realtà simulata.

Secondo Bostrom una civiltà avanzata, che disporrebbe di grande potenza di calcolo, potrebbe aver lanciato una simulazione -la nostra realtà- per esaminare i propri antenati -noi stessi- .

Egli afferma che almeno una delle seguenti affermazioni è probabilmente vera:

  1. Nessuna civiltà raggiungerà mai un livello di maturità tecnologica in grado di creare realtà simulate.
  2. Nessuna civiltà che abbia raggiunto uno status tecnologico sufficientemente avanzato produrrà una realtà simulata pur potendolo fare, per una qualsiasi ragione.
  3. Tutti i soggetti con il nostro genere di esperienze stanno vivendo all’interno di una simulazione in atto.

Determinando così il seguente teorema:

“Se si pensa che gli argomenti (1) e (2) siano entrambi probabilisticamente falsi, si dovrebbe allora accettare come altamente probabile la tesi (3).”

I semplici passaggi che seguono, utilizzati da B. per quantificare, seppur brutalmente, le tre affermazioni precedenti NON sono indispensabili per proseguire la lettura e pertanto non debbono scoraggiare il lettore che non abbia dimestichezza con questi strumenti, il quale può passare oltre.

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Occorre aggiungere che la precedente teoria non presuppone necessariamente vi siano due soli livelli: lo sviluppatore e la pedina, nella simulazione. Avendo tempo a sufficienza, e quel pizzico di fortuna necessaria ad evitare l’estinzione, cosa impedirebbe alla civiltà simulata di sviluppare, a propria volta, delle simulazioni? Una ramificazione ad albero alla base di una “inflazione metafisica” [3] che avvalorerebbe l’alta probabilità dell’ipotesi in discussione.

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[aggiungere immagine 1]

La diffusione “ad albero” rende l’idea dell’evoluzione esponenziale che porterebbe ad un’esplosione di simulazioni-in-simulazioni totalizzandone un numero altissimo anche per basi basse. Nell’immagine, per semplicità, ho scelto base 3, il che significa che ogni ramo si tripartisce.

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Volendolo scrivere in formule:

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dove n è la base scelta (qui 3), N è il tetto massimo di step (quante matriosche vi sono l’una dentro l’altra) e k indicizza il tutto, variando dallo step iniziale 0 al N-esimo. Se, anziché n=3, scegliessimo n=1000 (in ogni simulazione si creano 1000 sotto-simulazioni), per k che varia tra 0 e 999 (1000 step), avremmo un numero di simulazioni pari a:

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Per darvi un’idea, la stima per eccesso di tutti gli atomi dell’universo conosciuto è pari a 1081.

Postulando la fallibilità degli informatici del futuro (a ragione, visti i loro predecessori, nostri contemporanei), non è esclusa la possibilità di bug, né la possibilità, da parte di esseri intelligenti all’interno della simulazione, di individuare déjà vu, espediente scelto dagli autori di Matrix per contrassegnare bachi, anomalie ed imperfezioni nel codice sorgente.

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Al contrario di quanto la natura pare abbia fatto con noi esseri viventi, favorendo la ridondanza (siamo dotati di più di ciò che ci è necessario per rimanere in vita: 2 polmoni, 2 reni, e fegato a sufficienza, come mostrato da ogni Rock Star!), qualunque sviluppatore persegue l’ottica dell’ottimizzazione per rendere il programma più leggero. Con le parole di Zohreh Davoudi,  fisico del MIT: “Se l’universo fosse una simulazione, vi sarebbero risorse computazionali limitate e pertanto la natura ultima dovrebbe esser discretizzata in un finito set di punti di volume limitato” , la qual cosa potrebbe essere suggerita, a detta di Clara Moskowitz, per American Scientific, da recenti studi sulle anomalie nella distribuzione energetica risultante dalla interazione tra raggi cosmici e pianeta terra. Ne risulterebbe uno spazio-tempo discretizzato. Sarà questo il discriminante decisivo? In altri termini, dimostrando, un giorno, che lo spazio-tempo sia continuo -e pertanto incompatibile con gli spazi limitati della teoria dell’informazione- avremmo dimostrato che l’ipotesi in discussione è falsa? L’idea dell’universo simulato fa digrignare i denti a molti anche per quesiti come questo: dal punto di vista epistemologico, provare la veridicità dell’ipotesi discussa condurrebbe ad un loop irrisolvibile, per il quale qualunque prova a sfavore della simulazione potrebbe essere frutto della simulazione stessa. E non è di certo l’unica obiezione.

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Che l’universo sia o meno una simulazione scritta da terzi, come voluto da Bostrom, non cambia di molto il paradigma di fondo: potremmo vivere in un universo computazionale, le cui leggi, assai complicate se guardate ad un certo livello, sarebbero semplici ad un livello più elementare. La congettura dell’universo computazionale, basata sull’idea che la complessità osservabile in Natura sia la manifestazione di proprietà emergenti di un processo di calcolo che si svolgerebbe alla scala spaziotemporale di Planck, è da attribuirsi a personaggi come Zuse, Fredkin, Lloyd e Wolfram, lo stesso ideatore del programma con il quale ho calcolato quel numeraccio qualche riga fa. A quest’ultimo si deve la monumentale, per quanto controversa, opera A New Kind of Science, nella quale quest’ultimo ha studiato l’evoluzione dinamica di diversi automi cellulari (di cui si è parlato in proposito di Life) mostrando come alcuni di essi riescano, in qualche misura, a riprodurre le leggi di natura del nostro universo, con esiti complessi, pur partendo da poche semplici regole di base. Nella maggior parte delle simulazioni non si otterrebbe che l’evoluzione algoritmica di universi inconsistenti, privi di materia, ma in poche, pochissime, si riscontrerebbero delle “singolarità dalle quali prenderebbe forma la materia.

Chissà che un giorno, in uno dei super-computer della Wolfram Research, all’interno di una delle tante simulazioni che girano inesorabilmente alla ricerca di pattern interessanti, non vi sia una singolarità il cui effetto, dopo un certo tempo, sia la produzione di un’entità cosciente di sé e del mondo circostante. Fino ad allora e malgrado Bostrom, costituiamo una rarità statistica del cosmo, una singolarità che produce singolarità, in continua ricerca di uno strappo nel cielo di carta.

[1] Penso, sotto opportune condizioni, alla perdita del determinismo, della non-contestualità, della località.

[2] Idee di cui si ha traccia già dalla Antica Grecia.

[3] [credit] Valerio Nicoletti.

Umberto Rubino

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