اگر جهان یک شبیه‌سازی باشد، آیا گرانش این راز بزرگ را برملا می‌کند؟
اگر ما در شبیه‌سازی کامپیوتری زندگی می‌کردیم، آیا می‌توانستیم تشخیص بدهیم که در شبیه‌سازی هستیم؟ این پرسشی است که به‌سختی می‌توان پاسخ داد؛ اما «ملوین ووپسون»، فیزیکدان از دانشگاه پورتسموث بریتانیا معتقد است که ممکن است سرنخی دراین‌باره یافته باشد. بر اساس تازه‌ترین پژوهش او، گرانش ممکن است حاصل فرآیندهای محاسباتی درون جهان باشد؛ فرآورده‌ای جانبی از تلاش جهان برای حفظ نظم اطلاعات و ماده در فضا و زمان.
ووپسون به‌نقل از ساینس‌آلرت می‌گوید: «یافته‌هایم در مطالعه با این فرضیه تطابق دارند که جهان ممکن است کامپیوتری عظیم باشد یا اینکه واقعیت ما ساختاری شبیه‌سازی‌شده است. درست همان‌طور که کامپیوترها تلاش می‌کنند فضا را ذخیره کنند و کارایی را بالا ببرند، جهان هم ممکن است چنین کاری بکند. بر اساس این دیدگاه جدید، گرانش صرفا نیرویی کششی نیست، بلکه زمانی رخ می‌دهد که جهان سعی در حفظ نظم داشته باشد.»
اینکه آیا ما در شبیه‌سازی زندگی می‌کنیم یا نه، عملاً چیزی را در مورد زندگی یا وجودمان تغییر نمی‌دهد؛ اما تلاش برای کنار زدن لبه‌های واقعیت و دیدن نقاطی که رفتار آن ممکن است با شبیه‌سازی هم‌پوشانی داشته باشد، می‌تواند نکاتی را درباره‌ی ماهیت جهانی که در آن زندگی می‌کنیم به ما بیاموزد.
ملوین ووپسون چندین سال است که این مسیر را دنبال می‌کند و مدام با پرسش و آزمایش در تلاش است تا به نتایجی برسد. در سال ۲۰۲۲، او و همکار ریاضیدانش سربان لپاداتو از مؤسسه‌ی ریاضیات، فیزیک و نجوم جِرمایا هاروکس، قاعده‌ای به نام قانون دوم اینفودینامیک را ارائه دادند که چارچوبی برای درک رفتار شبیه‌سازی‌گونه‌ی جهان به شمار می‌رود.
چارچوب یادشده بر پایه‌ی «قانون دوم ترمودینامیک» استوار است؛ قاعده‌ای که بیان می‌کند هر فرآیند طبیعی در جهان باعث از دست‌رفتن انرژی قابل استفاده و افزایش بی‌نظمی سیستم یا همان آنتروپی می‌شود. در مقابل، قانون دوم اینفودینامیک مستلزم آن است که «آنتروپی اطلاعات» باید یا در همان سطح باقی بماند یا حتی با گذشت زمان کاهش یابد.
پژوهش‌های ووپسون همچنین به این ایده پرداخته که «اطلاعات دارای جرم است» و بنابراین می‌توان آن‌ها را حالتی از ماده درنظر گرفت. اگر ذرات بنیادی را واحدهای ذخیره‌سازی داده شبیه به DNA درنظر بگیریم، آن‌گاه می‌توان مقدار اطلاعات موجود در جهان را نیز محاسبه کرد.
بر اساس فیزیک ذرات، ذرات بنیادی کوچک‌ترین واحدهای ممکن ماده در جهان هستند؛ مانند بیت‌هایی که کوچک‌ترین واحد اطلاعات دیجیتال به‌شمار می‌آیند. ووپسون فرض می‌کند که ذرات را می‌توان به صورت پیکسل‌ها یا سلول‌مانندهایی در فضا-زمان سازماندهی کرد که بسته به اینکه پیکسل حاوی ماده باشد یا خیر، مقدار یک یا صفر بگیرند.
بر اساس مقاله جدید ووپسون، گرانش را می‌توان به‌عنوان شاخصی از «پیکسلی‌شدنِ» توزیع ماده در جهان در نظر گرفت. وقتی چندین ذره در یک پیکسل قرار می‌گیرند، به هم می‌پیوندند، به‌طوری که هر پیکسل تنها شامل یک «شیء» می‌شود.
به‌گفته‌ی ووپسون، ردیابی و محاسبه‌ی موقعیت و تکانه‌ی یک شیء واحد در فضا بسیار کارآمدتر از محاسبه‌ی موقعیت چندین شیء است؛ بنابراین، به نظر می‌رسد گرانش صرفاً یک مکانیزم بهینه‌سازی دیگر در فرآیندی محاسباتی باشد که هدف آن فشرده‌سازی اطلاعات است.
در این قیاس، پیکسل همان فایل فشرده (ZIP) و گرانش نیروی فشرده‌سازی است که مقدار فضای اشغال‌شده را بهینه می‌کند. این نظریه وقتی جذاب‌تر می‌شود که درنظر بگیریم با وجود فراگیربودن گرانش در سراسر جهان، ما هنوز واقعاً نمی‌دانیم گرانش چیست یا چرا وجود دارد. ما می‌توانیم آن را اندازه‌گیری کنیم، اما ماهیت آن را درک نمی‌کنیم.
درنظر گرفتن گرانش از منظر چارچوب‌های متفاوت، مثلاً به‌عنوان مکانیزم بهینه‌سازی محاسباتی جهان، شاید بتواند پاسخ‌هایی فراتر از آن‌چه نظریه نسبیت یا مکانیک کوانتوم ارائه می‌دهند، به ما بدهد. ووپسون در مقاله‌اش می‌نویسد:
اینکه جهان واقعاً یک ساختار محاسباتی باشد یا نه پرسشی بی‌پاسخ است، اما ماهیت آنتروپیک گرانش، شواهد قانع‌کننده‌ای ارائه می‌دهد که نشان می‌دهد اطلاعات، جزئی بنیادی از واقعیت فیزیکی است و فشرده‌سازی داده‌ها، فرآیندهای فیزیکی در جهان را هدایت می‌کند. پژوهش‌های آینده باید بر پالایش این چارچوب، بررسی کارکرد آن در زمینه‌های نسبیتی و گرانش کوانتومی و نیز بررسی اعتبار تجربی آن متمرکز باشند.
مقاله در ژورنال AIP Advances منتشر شده است.
