La medida que revelaría el universo como una simulación por computadora

Una de las ideas más apreciadas de la física moderna es la cromodinámica cuántica, la teoría que describe la fuerza nuclear fuerte, cómo une quarks y gluones en protones y neutrones, cómo estos forman núcleos que interactúan entre sí. Este es el universo en su forma más fundamental.

Entonces, una búsqueda interesante es simular la cromodinámica cuántica en una computadora para ver qué tipo de complejidad surge. La promesa es que simular la física en un nivel tan fundamental es más o menos equivalente a simular el universo mismo.

Por supuesto, hay uno o dos desafíos. La física es increíblemente compleja y opera a una escala extremadamente pequeña. Entonces, incluso utilizando las supercomputadoras más poderosas del mundo, los físicos solo han logrado simular pequeños rincones del cosmos con solo unos pocos femtómetros de diámetro. (Un femtómetro es de 10 ^ -15 metros).

Puede que no parezca mucho, pero el punto importante es que la simulación es esencialmente indistinguible de la realidad (al menos hasta donde la entendemos).

No es difícil imaginar que el progreso tipo Ley de Moore permitirá a los físicos simular regiones del espacio significativamente más grandes. Una región de unos pocos micrómetros de diámetro podría encapsular todo el funcionamiento de una célula humana.

Una vez más, el comportamiento de esta célula humana sería indistinguible del real.

Es este tipo de pensamiento el que obliga a los físicos a considerar la posibilidad de que todo nuestro cosmos pueda estar funcionando en una computadora enormemente poderosa. Si es así, ¿hay alguna forma de que podamos saberlo?

Hoy, recibimos una especie de respuesta de Silas Beane, de la Universidad de Bonn en Alemania, y algunos amigos. Dicen que hay una forma de ver la evidencia de que estamos siendo simulados, al menos en ciertos escenarios.

Primero, algunos antecedentes. El problema con todas las simulaciones es que las leyes de la física, que parecen continuas, tienen que superponerse a una red tridimensional discreta que avanza en pasos de tiempo.

La pregunta que hacen Beane y sus colegas es si el espaciado de celosía impone algún tipo de limitación a los procesos físicos que vemos en el universo. Examinan, en particular, los procesos de alta energía, que sondean regiones más pequeñas del espacio a medida que se vuelven más energéticas.

Lo que encuentran es interesante. Dicen que el espaciado de celosía impone un límite fundamental a la energía que pueden tener las partículas. Eso es porque no puede existir nada que sea más pequeño que la propia celosía.

Entonces, si nuestro cosmos es simplemente una simulación, debería haber un corte en el espectro de partículas de alta energía.

Resulta que existe exactamente este tipo de corte en la energía de las partículas de rayos cósmicos, un límite conocido como corte de Greisen-Zatsepin-Kuzmin o GZK.

Este límite ha sido bien estudiado y se produce porque las partículas de alta energía interactúan con el fondo cósmico de microondas y, por lo tanto, pierden energía a medida que viajan largas distancias.

Pero Beane y sus colegas calculan que el espaciado de celosía impone algunas características adicionales en el espectro. La característica más llamativa ... es que la distribución angular de los componentes de mayor energía exhibiría simetría cúbica en el marco de reposo de la red, desviándose significativamente de la isotropía, dicen.

En otras palabras, los rayos cósmicos viajarían preferentemente a lo largo de los ejes de la red, por lo que no los veríamos por igual en todas las direcciones.

Esa es una medida que podríamos hacer ahora con la tecnología actual. Encontrar el efecto sería equivalente a poder 'ver' la orientación de la red en la que se simula nuestro universo.

Eso es genial, incluso alucinante. Pero los cálculos de Beane y compañía no están exentos de importantes salvedades. Un problema es que la celosía de la computadora puede estar construida de una manera completamente diferente a la prevista por estos tipos.

Otro es que este efecto solo se puede medir si el corte de la celosía es el mismo que el corte de GZK. Esto ocurre cuando el espaciado de celosía es de aproximadamente 10 ^ -12 femtómetros. Si el espaciado es significativamente menor que eso, no veremos nada.

Sin embargo, seguramente vale la pena buscarlo, aunque solo sea para descartar la posibilidad de que seamos parte de una simulación de este tipo en particular, pero en secreto con la esperanza de encontrar una buena evidencia de nuestros señores robóticos de una vez por todas.

Ref: arxiv.org/abs/1210.1847 : Restricciones sobre el universo como simulación numérica

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