Il mito del multiverso e il dilemma per l'informatica quantistica

Il multiverso non è scienza progressiva. Le alternative falsificabili possono essere disastrose per il calcolo quantistico.

Foto di Luca Baggio su Unsplash

NON SONO UN MATEMATICO, un fisico o un cosmologo, ma conosco la logica. Trascorro molto tempo a pensare a problemi complessi e qualcosa non si somma. Ciò che non aggiunge è l'idea alla moda che esiste un multiverso. Oltre ad essere non scientifica, un'alternativa scientifica al multiverso può finire per avere conseguenze drastiche sulla fattibilità del calcolo quantistico.

Allora, qual è il multiverso?

Andiamo con la definizione del cosmologo Max Tegmark. Secondo Tegmark, ci sono quattro livelli del multiverso:

  • livello 1: il nostro universo oltre ciò che è osservabile
  • livello 2: altri universi con diverse costanti fisiche
  • livello 3: interpretazione a molti mondi della meccanica quantistica
  • livello 4: la raccolta di tutti gli universi

Riesco a capire il multiverso di livello 1 perché a causa della velocità della luce e della continua espansione dell'universo possiamo solo osservare un "volume di Hubble" del nostro universo. Pensa a questo come ad essere perso nella nebbia. Puoi vedere, dire cinque metri in tutte le direzioni, e mentre ti muovi quella sfera di visibilità si muove con te. È lo stesso per osservare l'universo da un punto nello spazio, ma l'effetto nasce dall'espansione rispetto alla velocità della luce.

Sono i multiverso di livello 2, livello 3 e livello 4 con cui ho difficoltà per una serie di motivi. Per capire perché mi trovo in difficoltà con questo, dobbiamo tornare ad alcune basi, vale a dire ciò che costituisce una buona scienza.

La follia di basarsi esclusivamente sulla matematica è che possiamo finire in un dilemma in cui la teoria funziona matematicamente, ma non c'è modo di fare un'osservazione per provare o confutare l'ipotesi.

Scienza buona e cattiva

Perché la scienza progredisca, dobbiamo avere un'ipotesi verificabile, quella in cui la scienza si basa sull'osservazione. La matematica è uno strumento eccellente per codificare l'osservazione e fare previsioni; tuttavia, la matematica in sé non eguaglia l'osservazione. La follia di basarsi esclusivamente sulla matematica è che possiamo finire in un dilemma in cui la teoria funziona matematicamente, ma non c'è modo di fare un'osservazione per provare o confutare l'ipotesi. Il caso del multiverso è basato su un'ipotesi non verificabile.

Quindi quali sono gli argomenti per il multiverso? In linea di massima rientrano in due categorie:

  • Il principio antropico
  • L'esistenza di una funzione d'onda universale nella meccanica quantistica

Il principio antropico si sforza di spiegare perché l'universo è messo a punto per supportare la vita. Il principio si presenta in due forme; forte e debole. Il forte principio antropico afferma che l'universo è costretto a creare una vita consapevole e sapiente. Il debole principio antropico afferma che il nostro universo ha creato la vita a seguito della "messa a punto". Questa "messa a punto" è una delle molte possibili combinazioni di condizioni che esistono nell'intero multiverso di livello 2. Pertanto, è il debole principio antropico utilizzato per supportare il multiverso di livello 2. All'interno di una collezione infinita di universi, uno esisterà con la messa a punto esatta che abbiamo nel nostro universo.

La meccanica quantistica viene quindi utilizzata per spiegare il multiverso di livello 3. Le osservazioni nella meccanica quantistica non possono essere assolutamente previste; invece, il risultato esiste come probabilità (o onda di probabilità). La misurazione non provoca il collasso della funzione d'onda. Invece, ognuna delle probabilità si è divisa (cioè l'esistenza di una funzione d'onda universale) per creare il proprio universo di livello 3 con la propria storia.

Il multiverso di livello 4 lo porta quindi all'estremo. Oltre ad essere la raccolta di tutti gli universi dal livello 1 al livello 3, il multiverso di livello 4 nella teoria di Tegmark è l'ensemble finale che non è definito dalla matematica ma è matematica. L'esistenza matematica è esistenza fisica.

Dimostrando il multiverso

Quindi, come possiamo dimostrare l'esistenza del multiverso? Bene, questa è la difficoltà, non possiamo. È un vicolo cieco investigativo. Gli altri universi dal livello 2 in poi non hanno alcun effetto causale sul nostro universo, quindi non lo sapremo mai. Sebbene il multiverso sia visto da molti come scienza, in realtà non è altro che un mito basato su un punto di vista filosofico. Quindi, come possiamo spiegare i fatti osservati che i "mitimatici" multiverso stanno tentando di spiegare e cosa costituirebbe una buona filosofia?

I multiversi stanno tentando di passare a una teoria unificata di tutto (ToE) spiegando il problema di misurazione nella meccanica quantistica e promuovendo la loro convinzione che l'universo sia matematico. Come supporto filosofico, usano il debole principio antropico insieme al rasoio di Occam. Ho già discusso della scienza, o meglio della mancanza di scienza per spiegare il multiverso. Dal punto di vista filosofico, il debole principio antropico, come i multiversi, è una teoria non verificabile che non fornisce previsioni falsificabili, pertanto, mentre pone le domande fondamentali del "perché noi e perché questo universo?", Non dovrebbe far parte della scienza e dovrebbe essere considerato come una considerazione piuttosto che un principio. Il rasoio di Occam è il principio secondo cui la soluzione più semplice è di solito quella corretta. Sebbene il multiverso non sembri una soluzione semplice, i suoi sostenitori affermano che è più semplice che cercare di spiegare il principio antropico in altro modo. Questo è discutibile in entrambi i modi; tuttavia, il rasoio di Occam dovrebbe essere usato solo come guida, non come arbitro e, come abbiamo visto, il principio antropico non è un principio ma una considerazione.

Un'alternativa

... che sia giusto o sbagliato, è falsificabile e può essere usato come un'agenda per far avanzare la scienza piuttosto che farci superare i vicoli ciechi.

Per deselezionarlo, dobbiamo tornare ad alcuni principi di base. Il paesaggio in cui operano i multiversi è una delle leggi immutabili, creata dalla matematica che esiste dalla nascita del nostro universo, cioè dalla struttura matematica. L'opinione opposta sarebbe che le leggi del nostro universo si siano evolute nel tempo e che la matematica possa codificare queste leggi, ma la matematica non le crea. Questa visione alternativa promossa da filosofi come Roberto Unger e fisici come Lee Smolin, si scontrano con il mainstream per suggerire che esiste un solo universo singolare e non matematico.

Il vantaggio di questa visione alternativa, sia essa giusta o sbagliata, è che è falsificabile e può essere usata come un'agenda per far avanzare la scienza piuttosto che farci superare i vicoli ciechi. Questo singolare universo può essere uno dei tanti in una sequenza (o rimbalzi), nato dal collasso e poi dalla rinascita, ma per progredire scientificamente, dovremmo cercare di dimostrare / confutare tutto ciò che possiamo assolutamente in questo universo.

Per approfondire questo singolare universo, invece che le leggi della fisica siano guidate dalla matematica, le leggi possono essere pensate come in evoluzione. Quando nel tempo si sono verificati abbastanza scenari di simile complessità, una legge si è evoluta. La legge non è assoluta ma un'approssimazione alla granularità dell'osservazione. Questo processo legislativo si interrompe a livello quantico perché una legge non è una regola assoluta per tutti i singoli componenti, piuttosto un'approssimazione statistica per un risultato ripetibile.

Implicazioni per il calcolo quantistico

Questo nuovo problema che la meccanica quantistica pone ha conseguenze potenzialmente disastrose per il futuro dell'informatica quantistica. Molte teorie quantistiche sono state proposte per spiegare la rottura delle leggi a livello quantico. I multiversi sostengono che esistono tutte le probabilità, sebbene in diversi universi di livello 3. Tuttavia, come parte della singolare teoria dell'universo, abbiamo la vera interpretazione dell'ensemble. Questa interpretazione suppone che la dinamica quantistica valga solo per i sistemi che hanno copie ed è per questo che osserviamo solo le dinamiche quantistiche nel molto piccolo con molte copie. Quando ingranditi, i corpi macroscopici non sono descritti dalla meccanica quantistica in quanto non fanno parte di un insieme di copie.

... È tempo di rimettere la scienza all'ordine del giorno e lavorare con ciò che abbiamo nel nostro universo.

Il dilemma per il calcolo quantistico è che stiamo assumendo la validità di teorie che non possono essere testate. Se la teoria del multiverso è sbagliata e la teoria dell'universo singolare è corretta insieme alla vera interpretazione dell'ensemble, ciò potrebbe significare che non saremo mai in grado di superare un punto di complessità con i computer quantistici. Questo perché man mano che la complessità di un computer quantistico aumenta le probabilità che ci siano copie esatte della configurazione altrove nell'universo diminuiscono. Dato che l'universo singolare è una teoria falsificabile, sicuramente questo dovrebbe essere al centro della ricerca.

Penso che sia tempo di rimettere la scienza all'ordine del giorno e lavorare con ciò che abbiamo nel nostro universo per progredire il più scientificamente possibile prima di iniziare a preoccuparci di altri universi.

Per ulteriori informazioni sul calcolo quantistico, Adrian Fern ha scritto un eccellente articolo qui.