Sonntag, 14. Oktober 2012

Leben wir in einer Computersimulation? Forscher suchen nach der Grenze der Matrix


Szenenbild aus der Filmreihe "Matrix".
| Copyright: Warner Bros. Entertainment Inc.


Bonn (Deutschland) - Physiker der Universitäten Bonn und Washington glauben, einen Weg gefunden zu haben, wie die bislang eher philosophische Theorie überprüft werden kann, nach der wir lediglich in einer gigantischen Computersimulation leben.

Wie Silas Beane, Martin J. Savage und Zohreh Davoudi vorab auf "arXiv.org" berichten, hätte - wie jede Simulation - auch eine aufwendige Simulation des Universums durch einen unvorstellbar leistungsfähigen Supercomputer ihre Grenzen. Genau diese Grenzen, so vorhanden, sollten denn auch anhand ihrer Auswirkungen und auftretender Unregelmäßigkeiten auf kontinuierlich ablaufende physikalische Prozesse erkennbar sein.

Einen Weg, diese Grenzen zu identifizieren, führte die Forscher zunächst über eine eigene Simulation des Universums selbst - allerdings nur in Form eines extrem kleinen Teils des Universums auf der Femto-(also der Billiardstel)-Ebene. Aufgrund des extrem hohen Komplexitätsgrades des Universums, ist bislang also nur eine Simulation eines 0,00000000001 Millimeter durchmessenden Teils des Universums möglich. Allerdings ist schon dieser Kleinstteil von seinem Vorbild kaum zu unterscheiden. Rein theoretisch wäre es also möglich, dass auch unser Universum eine nur eine gewaltige Simulation ist.


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Um nun eine verräterische Signatur einer solchen Simulation identifizieren zu können, simulieren die Forscher auch die Quantenchromodynamik (QCD) als fundamentale Naturkraft, die die starke Kernkraft zwischen Protonen und Neutronen und zwischen den Atomkernen und ihre Interaktionen bestimmt. Um das Raum-Zeit-Kontinuum und damit die Struktur des Universums zu ersetzten, nutzen sie kleine würfelförmige "Gitter" als kleinste Einheiten der Simulation.

Tatsächlich ist dies jedoch nur der Anfang und die Forscher visionieren schon jetzt größere Simulationen, in welchen Moleküle, Zellen und eines Tages - bei entsprechend heute noch unvorstellbarer Rechenleistung - vielleicht sogar Menschen generiert werden könnten. Auch diese wären dann vom Original so gut wie nicht zu unterscheiden. Zum jetzigen Zeitpunkt stehen jedoch die Simulation kosmologischer Prozesse und die Suche nach den Grenzen dieses simulierten Universums auf Kleinstebene im Vordergrund.

Als möglichen Kandidaten eines Hinweises auf die Grenzen der potentiellen Simulation, in der wir laut der Theorie möglicherweise "leben", haben die Forscher die sogenannte Greisen-Tatsepin-Kuzmin-Cutoff (GZK-Grenze) ausgemacht. Hierbei handelt es sich um die erstmals 1966 beschriebene Obergrenze (engl. cutoff) für die Energie kosmischer Strahlung sehr weit entfernter Quellen.

Wie der arXiv-Blog (technologyreview.com/contributor/kfc) erläutert, geht diese Obergrenze darauf zurück, dass Hochenergie-Partikel mit der kosmischen Hintergrundstrahlung interagieren und beim Zurücklegen langer Distanzen Energie verlieren.

Wäre auch unser Universum eine Simulation, so würde die ihr zugrundeliegende Gitterstruktur Phänomenen wie der GZK-Grenze zusätzliche Eigenschaften verleihen, wenn sich Partikel mit der höchsten Energie entlang der Achsen des Gitters bewegen würden und nicht, wie sonst im Universum üblich und beobachtbar, gleichmäßig in alle Richtungen verteilen.

So fantastisch diese Theorie klingen mag - sie ist schon mit der uns heute zur Verfügung stehenden Technologie überprüfbar. "Würden wir tatsächlich diesen Effekt sehen, so würde dies auf die Ausrichtung der zugrundeliegenden Gitterstruktur verweisen, auf der die Simulation unseres Universums aufgebaut sein könnte."

Allerdings so gibt der arXiv-Blog ebenfalls zu bedenken, seien die Berechnung der Wissenschaftler - so "cool und erstaunlich" sie auch sind - so nicht ganz ohne Vorbehalte zu genießen: "Ein Problem könnte darin liegen, dass die Gitterstruktur des vermeintlich simulierten Universums auf einer gänzlich anderen Grundlage konstruiert wurde als die Forscher sich dies in ihrer Untersuchung so vorstellen. Ein anderes Problem ergibt sich dadurch, dass der beschriebene mögliche Effekt nur dann messbar wäre, wenn die Obergrenze der Gitterstruktur auch tatsächlich der GZK-Grenze entspräche. Hierzu müsste dann also die Größe der Gittereinheiten bei etwa 10hoch-12 Femtometern liegen. Wäre dieser Abstand jedoch deutlich kleiner, so würden wir erneut gar nichts sehen."

Schlussendlich sei aber der Ansatz selbst und die Suche nach dem beschriebenen Effekt es jedoch wert, zumindest einmal danach zu suchen, damit wir ausschließen können, dass unser Universum zumindest nicht einer Simulation entspricht, wie die Beane, Davoudi und Savage als Grundlage ihrer Theorie nutzen.

- Den vollständigen Artikel finden Sie HIER


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Quellen: arxiv.org, technologyreview.com/contributor/kfc
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