私たちはすでにマトリックスの中にいますか？
私たちはすでにマトリックスの中にいますか？
サイエンスフィクションからサイエンスへ
3月31日の今年は、画期的な映画『マトリックス』 と私の新しい本『シミュレーション仮説』の発売から 20周年を迎え ます。 マトリックス は様々な意味で影響を及ぼしました - 信じられないほどの特殊効果、禁止されていないアクションなど。 それ以前のスターウォーズのように、それは映画自体をはるかに超えて広がる文化的現象になり続けました。これは部分的にはその哲学によるものです。 マトリックス は、おそらく私たちが現在「シミュレーション仮説」と呼んでいるものの最も人気のある化身です - それは私たち全員が巨大な共有オンラインビデオゲームに住んでいるという考えです。
確かに、その考えは空想科学小説のように聞こえます。マトリックスの生みの親であるワコフスキスは、とりわけフィリップ・K・ディックの作品の影響を受けていると主張した。ブレードランナー、トータルリコール、ハイキャッスルインマン、アジャストメントビューローなど、ディックの作品の多くの改作はよく知られてい ます。彼の物語の中で、ディックはしばしば現実のものと現実についての偽物と人間の経験についてのものに取りつかれ、人工知能、模擬現実感と偽の記憶の問題を扱っていました。
マトリックスは、覚えている、あなたはネオ、マトリックスオンラインと呼ばれる何かへの不思議な言及に遭遇するハッカーとしてキアヌリーブスを主演させた。これは彼を神秘的なモーフィアス（ローレンスフィッシュバーンが演じ、ギリシャの夢の神にちなんで名付けられた）と彼のチームに導く。
The Matrixを見たことがなくても 、おそらく最も象徴的なシーンで、MorpheusがNeoに選択肢を与えるということをおそらく聞いたことがあるでしょう。または「青い錠剤」を飲んで彼の人生を生き続けてください。ネオは赤い錠剤を飲んで実世界で「目を覚まし」、実際に複雑だと思っていたのは実際には複雑なコンピューターシミュレーションであることを発見しました。
キアヌリーブスインマトリックス（src：Movie Web）
マトリックス が登場したとき 、ビデオゲームに住んでいるという考えはまっすぐにサイエンスフィクションの領域にありました。今日、シミュレーションの仮説はコンピュータ科学者、哲学者、物理学者などによって真剣に議論されています。この議論がより真剣に受け止められる理由は2つあります。
オックスフォードのNick Bostromによって提唱された哲学的な「シミュレーション論」
ビデオゲームの急速な発展についての「ビデオゲームシミュレーション論」は、とりわけ、エロンムスクによって出されました。
二つの大きな発展
1つ目は、オックスフォード大学のNick Bostrom教授が2003年の論文「シミュレーションに生きていますか」を発表したときです。「Bostromはビデオゲームについてはあまり話しませんでした。代わりに彼は巧妙な統計的議論をした。Bostromは、文明がシミュレーションポイントを取得した場合、それぞれ多数の（数十億または数兆の）模擬生物を含む多数の先祖シミュレーションを作成すると理論づけました。シミュレートされた存在の数は、実際の存在の数を大幅に上回っているので、どの存在（私たちも含む）は、それ以外の存在よりもシミュレーションの内側に住んでいる可能性が高かったです。物理学者を含む他の科学者達はこの議論を取り上げました。
この議論のビデオゲーム版では、我々はグラフィック技術の急速な進歩を遂げています。2016年のコード会議で講演したElon Muskは、40年前には2つの行と1つのドットであるピンポンを持っていたと主張しました。今日我々はVRとARとMMORPGを持っています - すべて3D技術に基づいています。ビデオゲーム開発のペースが続けば、数十年で私たちは現実と区別がつかない超現実的なゲームを手に入れるでしょう。
私はこの点をシミュレーション点と呼び、私の新しい本 『シミュレーション仮説』では、この点を達成するために必要な技術の段階に向けて一部を書いています。 映画がリリースされた1999年よりも、今日のVRからThe Matrixのようなものへの道を見る方がはるかに簡単 です。Fortnite、Minecraft、 League of Legendsなどの ゲーム で、共有されたオンラインの世界で何百万ものオンラインプレイヤーがやり取りしているため、1999年のように共有された接続されたシミュレート世界ではないでしょうか。 。
この記事では、BostromとMuskのシミュレーション論を超えて、Matrixのように科学が私たちがシミュレートされた現実にいると言っている理由のいくつかを探ります。
1.ピクセル、解像度、バーチャルおよび拡張現実感
今日、私たちはバーチャルリアリティで「完全な没入」が可能であることをすでに見ています。説得力のあるVRゲームをプレイしたことがある人なら誰でも、現実の世界を忘れることができ、あなたが見ている世界が現実であると「信じる」ことが可能です。
良い例として、私は昨年Ping Pong VRゲーム（Free Range Gamesによって構築された）のプロトタイプをプレイしていました、そしてそれは現実的な解決策ではありませんでしたが、私は負けました。私は卓球の「テーブル」にパドルをセットして、テーブルにもたれかかったほどです。もちろん、それはVRテーブルだったので、実際には存在しませんでした - 私はパドル（実際にはViveコントローラ）を床に落としてしまいました。私が「テーブル」に身を乗り出したとき、私はテーブルがないことに気づく前にほとんど倒れました。言い換えれば、マトリックスから引用する ために、スプーンはありません。
没入感は、ピクセル数だけではなく、VRが実現できるコントロールと応答性からも生じます。小説（そしてSteve Spielberg映画）の Ready Player Oneでは、それはOASISと呼ばれるVRの世界についてのものでしたが、ユーザーは軽量の眼鏡と触覚スーツを身に付け、全方向性のトレッドミルで現実感を増しました。その世界では、OASISは実生活よりも好まれていました。
3Dモデルを使って映画の中でリアルな外観のオブジェクトを作成できるという事実（Blade Runner 2049のような映画を見れば、リアルな外観のオブジェクトを作成するのに十分なピクセル解像度があることがわかります）。物理的オブジェクトは、物理的世界がシミュレーションの仮説の重要な部分である情報によって表現できることを示しています。
応答性と忠実性はどこから来るのでしょうか。今日の制限はリアルタイムのレンダリングにあり、オブジェクトが世界中で相互に作用するという点であります。ほとんどのゲームには 物理エンジン と レンダリングエンジンがあります。物理エンジンは完全に現実的ではありません（さもなければゲームのある部分から他の部分に行くのに時間がかかり過ぎるでしょう）、そしてレンダリングエンジンはあなたがどんな色を決定することによって世界を見せるかについて責任があります。ピクセルはどこに行きます。数年のうちに完全なイマージョンが可能になるかもしれないことは簡単にわかります。
2.ピクセル、量子、そしてZenoのパラドックス
ピクセルといえば、私たちが物理的世界と呼ぶものもピクセルで構成されているのでしょうか。
私は、実生の性質についてクラスメートと哲学的な討論をしていた頃、MITで夜遅くまで思い出しました。アキレスと亀の観点からそれを提示したゼノのパラドックスについて私が初めて聞いたのはこのときです。アキレスが亀の後ろにいて、彼がいつも半分の距離を埋めなければならなかったとしたら、どうして彼はそこに着くことができるでしょうか？
ゼノのパラドはアキレスとカメを巻き込んだ。
このパラドックスの下に潜んでいるのは、空間が量子化されているのか、それとも連続的であるのかという問題です。アイデアは、数字のように空間が連続している場合（任意の2つの数字の間に無限の数の数字を見つけることができる）、壁などのオブジェクトにどのように触れることができるのでしょうか。あなたはいつも半分の距離をカバーしなければならず、決して そこに着くことは決してないでしょう 。
これは、スペースが量子化される可能性があるという私の最初のヒントでした。
今日の物理学者は一般的に、プランク定数は何でも測れる最小のスペースであると認識しています。さらに、物理学者は私達が固体の物体と考えるものの大部分は実際には99％の空の空間であると私達に言う、特にあなたが原子の内側を見るなら。量子物理学における量子は、離散的な量のエネルギー、つまり粒子が存在することができる「状態」から成ります。ニュートンの方程式は、連続的な量の空間を仮定しました。宇宙は私たちが思っていたよりももっと量子化されているのかもしれません。
関連する問題は、時間が量子化されているかどうかです。すべてのコンピュータシミュレーションにおいて、シミュレーションには「生成」または「ステップ」という概念があります。これらは、プロセッサのクロック速度の倍数です。これは、そのプロセッサで実行されているシミュレーションに対して何かが測定される最低速度です。現実の世界で時間が量子化されるかどうかは未解決の問題ですが、それを示唆するものもあります。また、プランクの時定数（光速がプランクの長さを移動するのにかかる時間）は最小量子化時間です。もしそうなら、これは私たちが計算に基づいた現実の中に住んでいるというより多くの証拠になるでしょう。
確率波の崩壊、量子不確定性
量子物理学で最も興味を引くアイデアの1つは確率行列です。これは、いかにして素粒子が波と固体粒子の両方の性質を同時に示すことができるかの解釈です。電子または光子のレベルでは、波は粒子が常に存在する可能性がある場所の確率のセットとして解釈されます。特定の可能性を観察すると、確率波は「崩壊する」と言われ、特定の場所に単一の粒子が見えます。これは量子不確定性と呼ばれます。
確率波はどのように崩壊しますか？これは物理学における最大の謎の一つです。物理学者が思いついた最良の答えは、意識がどういうわけか崩壊を決定するということです。Max Planckはかつて、「私は意識を根本的なものとして、物質を派生的なものとして考えている」と書いています。
さらに大きな謎は、なぜ宇宙がこのように機能するのかということです。
シミュレーション仮説はかなり良い答えを提供します。ビデオゲームがここ数十年の間にこれまで進歩した理由は最適化技術のためです。今日のコンピュータでも、1つの3Dワールドのすべてのピクセルをリアルタイムでレンダリングすることは不可能です。代わりに、情報はレンダリングされたワールドの外側の3Dモデルとして格納され、特定の角度から見ることができるものだけがレンダリングされます。ビデオゲームレンダリングエンジンの黄金律は、観察できるものだけをレンダリングすることです。
シミュレーション仮説の支持者の多くは、量子不確定性は同じ基本概念を持つ最適化手法であると考えています。それは観察されているものだけをレンダリングすることです。
この最も有名な例はシュレディンガーの猫、放射性物質の入った箱に閉じ込められた貧しい猫です。1時間後、その猫は死んでいるか生きているかのどちらかである可能性が高いです。常識は、猫はすでに死んでいるか生きているかのどちらかであり、私たちが箱を開けたときに何が起こったのかを見いだしているだけであることを私たちに話しています。量子物理学はこれは間違っていると言っています。それを守るためにそこに来るまで、猫は実際に生きていると同時に死んでいます - いわゆる量子重ね合わせ！
4.未来の自己と並列宇宙
サイエンスフィクションのように思えるもう一つの関連する量子物理学の側面は、私たちが決断をするとき私たちが異なる「宇宙」に分岐する並列宇宙論です。そうであれば、決断を下すたびに分岐する複数のユニバースの有向グラフがあり、その結果、異なるタイムラインになります（実際、パラレルユニバース理論は、タイムトラベルの祖父のパラドックスを解決するために提案されたものです）。
私たちはこれらの宇宙のどれに分岐しますか？これは最も「最適な」ものと関係があるかもしれません - これらの宇宙が実際の物理的な現実として存在するかもしれないか、存在しないかもしれないことを意味します。
ミニマックスアルゴリズムは可能な未来を見て、どれがビデオゲームに最も最適であるかを計算する。
例えば、物理学者のFred Alan Wolfは、これらの可能性のある未来からの情報が現在私たちにやってくると言っています、そして私たちは未来への「提供波」を送ります。現在。どちらに進むのかは、どちらを選択するか、そしてこれら2つの波がどのように互いに重なり合うか（または互いに打ち消すか）によって異なります。これらは驚くべき結果です。将来の可能性のある自己は現在に情報を送り返している、そして我々は意識的に従うべき道を選択している。
これは、私がMITで最初に作ったビデオゲームのことを思い出しました。コンピュータが次の動きを選択する方法は、可能性のある未来を予測し、それから特定のアルゴリズムを使用してそれらの未来を「ランク付け」し、それらの値を現在に戻すことでした。
私たちのゲームで計算していた可能性のある未来は実際に存在しましたか？それともそれらは単なる確率でしたか？チェスやチェッカーなどの既存のゲームでは、どちらのパスが最も適しているかを判断するために（ゲームのルールに基づいて）単純な関数を使用することを除いて、これは量子レベルで起こっていることとそれほど変わりはありません。最適な。私たちはゲームデザインに「ミニマックス」アルゴリズムを使用し、「未来の転換」ごとにスコアを最大化し、対戦相手のスコアを最小化しようとしました。
物理学者Thomas Campbellは、2003年の著書 『 My Big TOE （理論のすべて）』で、基本的な機能があることと、ビデオゲームのように可能性を分岐して評価機能を使用する計算の世界に欠かせないことを提案しています。彼とCaltechのチームは2018年にこれを証明しようとする一連の実験のためのキックスターターで資金を集めました！
光のスピード
もう1つの大きな謎は、なぜ光の速度が数少ない定数の1つ、物理学における数少ない基本的価値の1つであることです。実際には、すべての物質はエネルギーと同一視されており、エネルギーは光自体の派生物かもしれません。重力や時空を含む他のものが変化する間、アインシュタインは光速が一定のままであることを発見しました。
電磁波の速度が、情報が宇宙を伝わる速度と同じになるのはなぜでしょうか。
ビデオゲームでは、ピクセルは光に基づいていることがわかります - それらは一時的に照らされ、すべての通信は光の速度でコンピュータ間で行われます。同時性が本当に保証され得ない相対性理論と同じように、同じことが本当のビデオゲームです - 各プレイヤーは自分のコンピューターから作業し、レンダリングされた世界の外のクラウドサーバーに送られているゲームに関する情報に応答します。クラウドサービスは同時性を尊重しイベントを順序付けるために最善を尽くしていますが、実際には不可能かもしれません。
結論
統計的シミュレーションの議論とビデオゲーム技術の進歩と共に、これらが科学者がシミュレーションの仮説を真剣に考え始めている理由のいくつかです。実際、多くの物理学者や生物学者は、彼らが研究している物理的な物の下に、宇宙は実際には情報であることを認識し始めています。
著名な物理学者ジョン・ホイーラーは自伝の中で「それはビットから」と書いています - つまり、ビットは重要ではなく、基本的な「宇宙の中のもの」であることを意味します。実際、彼は物理学は彼のキャリアの3つの段階を経て、各段階が宇宙についての私達の理解の進化であると言いました。第一段階は、「すべては粒子」（物質、ニュートンモデル）、そして「すべては場」（量子確率モデル）、そして最後に「すべては情報」またはビットです。
すべてが情報、つまりビットであれば、これはThe Matrixのようなビデオゲームのシミュレーションと一致するだけでなく 、科学における未回答の大きな問題のいくつかを説明することになります。なぜそれがこのように機能するのでしょうか。
私たちのテクノロジーのこの段階ではThe Matrixを複製することはできませんが 、私たちのコンピューターサイエンスとビデオゲームは、シミュレーションポイントへの道を進んでいるという点で十分に遠くなっています。
* * *
Rizwan Virkの本 「シミュレーション仮説：MITのコンピュータ科学者が、AI、量子物理学、およびEastern Mysticsの全員が、私たちがビデオゲームに参加していることに 同意する理由を示しています。
