La matematica smentisce l'ipotesi della simulazione

Sul Journal of Holography Applications in Physics è apparso di recente un documento sobrio che tenta di fare ciò che decenni di fantascienza e filosofia da "bar" non sono riusciti a fare: staccare la spina a Matrix. Mentre l'élite dell'industria tecnologica ha passato l'ultimo decennio a discutere se siamo tutti solo subroutine in un recinto post-umano, un team guidato dal Dr. Mir Faizal del campus Okanagan dell'University of British Columbia ha deciso di verificare la matematica. La loro conclusione è una doccia fredda per i sostenitori della simulazione: la struttura fondamentale della realtà è logicamente incompatibile con l'essere un programma per computer.

Per coloro che hanno seguito l'"Ipotesi della simulazione" da quando Nick Bostrom l'ha formalizzata per la prima volta nel 2003, il dibattito è sempre sembrato più una religione laica che un'indagine tecnica. L'ipotesi sostiene che, con la crescita della potenza di calcolo, qualsiasi civiltà avanzata finirà per eseguire simulazioni ad alta fedeltà dei propri antenati. Statisticamente, secondo la teoria, ci sarebbero milioni di universi simulati e solo una realtà "di base", rendendo estremamente probabile che siamo noi quelli che vivono su un disco rigido. È un trucco elegante e terribilmente logico che ha catturato l'immaginazione di tutti, da Elon Musk ai creatori di ChatGPT. Ma Faizal e i suoi collaboratori internazionali, tra cui il noto fisico Lawrence M. Krauss, sostengono che questa logica si basi su un malinteso fondamentale di cosa sia realmente un computer.

La trappola di Gödel per gli architetti digitali

Il nocciolo dell'argomentazione dei ricercatori poggia sui teoremi di incompletezza di Kurt Gödel, un pilastro della matematica del XX secolo che funge essenzialmente da cartello di "Divieto di accesso" per la logica assoluta. Gödel ha dimostrato che in qualsiasi sistema matematico sufficientemente complesso, ci saranno sempre affermazioni che sono vere ma che non possono essere dimostrate usando le regole di quel sistema stesso. Se l'universo fosse una simulazione, sarebbe necessariamente governato da un algoritmo, ovvero un insieme finito di regole computazionali. Tuttavia, il team di Faizal sottolinea che la realtà fisica, in particolare se osservata attraverso la lente della gravità quantistica, mostra proprietà che sono non algoritmiche.

Per simulare un universo, è necessario un insieme completo di regole in grado di rendere conto di ogni possibile stato e interazione. Ma se Gödel ha ragione, non può esistere un insieme così completo di regole per un sistema complesso come la nostra realtà. Esiste un divario tra ciò che il "codice" può descrivere e ciò che accade realmente. I ricercatori definiscono questo concetto come "comprensione non algoritmica". Si tratta dell'idea che l'universo funzioni a un livello di complessità che non può essere ridotto a una serie di 1 e 0, o nemmeno ai complessi qubit di un computer quantistico. Se l'universo richiede processi non algoritmici per funzionare, allora per definizione, un computer — che è una macchina puramente algoritmica — non può ospitarlo.

Non si tratta solo di un disaccordo filosofico; è un problema hardware. Nell'informatica classica, abbiamo a che fare con le macchine di Turing, sistemi in grado di calcolare tutto ciò che è computabile. Il documento dell'UBC suggerisce che le leggi della fisica non sono, in realtà, computabili nel modo in cui presumiamo. Possiamo simulare la traiettoria di un razzo o il calore di una stella perché queste sono approssimazioni. Ma simulare l'emergere dello spaziotempo stesso dall'"informazione" della gravità quantistica richiede un tipo di elaborazione che supera i limiti logici di qualsiasi sistema basato su regole programmate.

L'alto costo dei gemelli digitali

Mentre la comunità della fisica teorica dibatte sulla natura non algoritmica della realtà, l'Unione Europea sta attualmente scommettendo miliardi di euro sul fatto che possiamo, almeno, simularne delle parti. L'iniziativa "Destination Earth" (DestinE) è un progetto di punta volto a creare un "gemello digitale" del pianeta per monitorare il cambiamento climatico e gli eventi meteorologici estremi. Si tratta di un'enorme operazione di acquisizione che coinvolge l'Agenzia Spaziale Europea (ESA) e il Centro europeo per le previsioni meteorologiche a medio termine (ECMWF). Il progetto si basa sul presupposto che, se si dedica abbastanza potenza di calcolo (in petaflop) a un problema, sia possibile ricreare i sistemi terrestri con perfetta fedeltà.

Tuttavia, le scoperte di Faizal suggeriscono un limite incombente per queste ambizioni. Se la realtà è fondamentalmente non algoritmica, allora ogni simulazione — indipendentemente da quanti cluster GPU a Bonn o Bologna vi dedichiamo — finirà per scontrarsi con un muro di "complessità irriducibile". Lo stiamo già vedendo nelle previsioni meteorologiche, dove il divario tra un modello e l'atmosfera reale non è solo una questione di maggiori dati, ma di variabili caotiche che potrebbero essere matematicamente impossibili da "pre-calcolare". Bruxelles potrà anche finanziare lo specchio più sofisticato mai costruito, ma la ricerca dell'UBC suggerisce che lo specchio non potrà mai diventare davvero la cosa che riflette.

In Germania, dove la catena di approvvigionamento dei semiconduttori è spesso vista attraverso la lente della sovranità industriale, l'idea che l'universo non sia un computer è stranamente confortante. Se il mondo fosse una simulazione, l'entità più potente sarebbe chiunque possieda la server farm. Seguendo l'attuale traiettoria della produzione di chip, si tratterebbe probabilmente di un'entità aziendale a Santa Clara o di una fabbrica sostenuta dallo stato a Hsinchu. Dimostrando che l'universo non è un programma, la matematica ripristina efficacemente la "fisica" del mondo reale — ad alta intensità di risorse, disordinata e fondamentalmente incontrollabile — alla sua posizione primaria.

L'informazione può esistere senza codice?

Uno dei punti più sfumati del documento riguarda il ruolo dell'informazione. La fisica moderna, in particolare il principio olografico menzionato nel titolo della rivista, suggerisce che l'universo sia costituito da informazione. Questo è stato spesso usato come prova per la teoria della simulazione: se tutto è solo informazione, sicuramente sarà solo software? I ricercatori sostengono che si tratti di un errore di categoria. L'informazione in senso fisico — gli stati delle particelle quantistiche — non è la stessa cosa dell'informazione digitale archiviata in un database.

Questo offre una prospettiva diversa sul "vantaggio quantistico" che aziende come IQM in Finlandia o Pasqal in Francia stanno inseguendo. Non stiamo costruendo computer per simulare la realtà; stiamo costruendo macchine che cercano di sfruttare proprio quelle lacune non algoritmiche identificate da Faizal. L'obiettivo è utilizzare la "stranezza" della meccanica quantistica — le parti che non hanno senso in un computer classico — per eseguire compiti. Ma anche un computer quantistico è un sistema di logica. Opera comunque entro i confini di ciò che può essere strutturato matematicamente.

La fine della religione della Silicon Valley

L'ipotesi della simulazione è sempre stata popolare perché fornisce un senso di ordine. Se siamo in una simulazione, allora c'è un creatore, uno scopo e forse anche una modalità di "debug". Trasforma l'immensità terrificante del cosmo in qualcosa di familiare: un prodotto. È l'espressione massima della tracotanza dell'industria tecnologica: la convinzione che tutto, dalla nascita di una stella alla sensazione di un primo bacio, sia alla fine riducibile a un processo brevettabile.

I miliardari della tecnologia potranno continuare a finanziare ricerche alla ricerca di "glitch in Matrix" o modi per "evadere" dalla simulazione, ma probabilmente stanno inseguendo fantasmi. L'universo non sta fallendo nel caricare le sue texture; sta semplicemente operando a un livello di complessità matematica a cui non importa nulla della nostra logica binaria. È un colpo all'ego del programmatore, ma una vittoria per il fisico. L'universo non è un computer, ed è esattamente questo il motivo per cui funziona.

L'Europa ha passato decenni a cercare di costruire il modello perfetto del mondo. Si scopre che l'unico modo per comprendere veramente l'universo è viverci dentro, piuttosto che cercare di compilarlo. La ricerca è un promemoria del fatto che, mentre puoi simulare la pioggia, non potrai mai bagnare davvero il computer.