Đối với việc mô phỏng một vũ trụ, ngoài cấu trúc của nó, bạn cần thêm các định luật vật lý, chẳng hạn như: trọng lực hút các vật thể như thế nào, các dòng khí khổng lồ chảy vào các thiên hà thế nào, và các ngôi sao sinh ra, sống và chết như thế nào... tạo ra vô vàn các vật thể đang di chuyển xung quanh. Nó thực sự hoạt động như một vũ trụ thật!
Là một nhà vũ trụ học, tôi thường mang theo một hoặc hai ‘vũ trụ’ trong máy tính của mình. Mặc dù chưa ai biết về toàn bộ vũ trụ, nhưng ai cũng biết rằng vũ trụ to lớn vô cùng, vô tận; nó có thể rộng lớn đến vài tỷ năm ánh sáng hoặc lớn hơn nữa. Như thế là đủ để mỗi chúng ta có thể khám phá vũ trụ một cách thú vị.
Tất nhiên, đây không phải là vũ trụ "thực"; đúng hơn chúng là những vũ trụ mà tôi đã mô phỏng trên máy tính.
Mô phỏng vũ trụ như thế nào?
Ý tưởng cơ bản của việc mô phỏng một vũ trụ khá đơn giản. Bạn cần “điều kiện ban đầu”, đối với tôi, đó là trạng thái của vũ trụ sau Vụ nổ lớn.
Đối với việc mô phỏng một vũ trụ, ngoài cấu trúc của nó, bạn cần thêm các định luật vật lý, chẳng hạn như: trọng lực hút các vật thể như thế nào, các dòng khí khổng lồ chảy vào các thiên hà thế nào, và các ngôi sao sinh ra, sống và chết như thế nào...
Sau khi nhấn “go”, bạn ngồi chờ một chút trong khi máy tính tính toán tất cả các tương tác phức tạp và phát triển vũ trụ theo thời gian vũ trụ. Video dưới đây của Andrew Pontzen mô tả về cách các nhà thiên văn học tổng hợp và nghiên cứu các thiên hà và vũ trụ của riêng họ:
Còn gì thú vị hơn khi chơi trò chơi “Master of the Universe” (Tạm dịch: Điều khiển vũ trụ): thay đổi các định luật vật lý, chẳng hạn như thay đổi các đặc tính của lực hấp dẫn hoặc cách các lỗ đen nuốt chửng vật chất. Chờ xem kết quả của những ‘vũ trụ’ này xảy ra các đột biến như thế nào, đó luôn là điều vô cùng thú vị.
Tôi biết trong thâm tâm rằng những vũ trụ này chẳng khác gì những con số một (1) và số không (0) thay đổi và biến hoá trong máy tính của tôi; nhưng trong những clip tôi thực hiện về thiết kế các thiên hà và cụm thiên hà đang phát triển, tôi có thể thấy vô vàn các vật thể đang di chuyển xung quanh trong vũ trụ mô phỏng đó. Nó trông như thật!
Các mô phỏng trên máy tính về các hiện tượng phức tạp có ở khắp nơi trong các lĩnh vực khoa học; và các nhà vũ trụ học không phải là những người duy nhất ngạc nhiên về các khối tổng hợp của vũ trụ thực.
Cảm hứng không kém khi xem luồng không khí xoắn quanh một chiếc cánh quạt được thiết kế theo một cách mới (xem video bên dưới), hoặc cách các phân tử đang dao động trong một màng sinh học. Những mô phỏng như vậy đã tạo ra một cuộc cách mạng trong khoa học.
Tất nhiên, những tiến bộ khoa học này chỉ có thể thực hiện được với sự phát triển của sức mạnh máy tính trong vài thập kỷ qua; và sự thúc đẩy luôn hướng tới việc đưa vật lý phức tạp hơn vào các lĩnh vực khoa học ở tầm cao, từ vũ trụ học đến khoa học lượng tử.
Chúng ta luôn bị giới hạn bởi sức mạnh của máy tính, nhưng khi máy tính ngày càng mạnh hơn và nhanh hơn, thì chúng ta ngày càng tiếp cận đến các giới hạn chi tiết của vũ trụ.
Mô phỏng bộ não và thân thể người
"Các nhà vũ trụ học không phải là những người duy nhất ngạc nhiên về các khối tổng hợp của vũ trụ thực". Chúng ta hãy thử tưởng tượng về một thời điểm trong tương lai, thời điểm mà máy tính đủ mạnh để mô phỏng hoàn toàn bộ bộ não của con người, với một loạt các tế bào thần kinh được kết nối với nhau.
Những tế bào thần kinh tuân theo các quy luật vật lý và bùng cháy khi cân bằng hóa học của chúng thay đổi. Những suy nghĩ sẽ vang vọng xung quanh bộ não nhân tạo, với các tín hiệu điện chuyển động xuôi - ngược và chuyển hoá chúng.
Không phải là một triết gia, tôi sẽ bỏ qua những cuộc tranh luận (dường như vô tận) về ý chí và tư duy tự do; nhưng nếu bạn có một cái nhìn thuần túy kỹ thuật về bộ não con người, bộ não nhân tạo sẽ “sống động” như bộ não hữu cơ đã tạo ra nó.
Nếu chúng ta tạo ra các kích thích từ một cơ thể nhân tạo để nó tương tác với một vũ trụ nhân tạo, nó cũng sẽ cảm thấy đau đớn và sợ hãi, hạnh phúc và yêu thương, thậm chí buồn chán và buồn ngủ.
Trên thực tế, có một số người tin rằng tất cả chúng ta sẽ được tái sinh trong một tương lai huy hoàng, nơi máy tính đủ mạnh để tái tạo lại tất cả những người đã từng sống, và sau đó duy trì họ vĩnh viễn.
Trong khi lý thuyết về thiên đường này được coi là Nguyên tắc Nhân loại Cuối cùng (Final Anthropic Principle), một số người đã thẳng thừng gọi nó là “Nguyên tắc Nhân học Hoàn toàn Vô lý”, hoặc gọi tắt là C.R.A.P..
Vũ trụ của chúng ta được ai đó tạo ra?
Nhưng chúng ta có thể không phải đợi đến tương lai xa!
Trong mô phỏng dưới đây, chúng ta có thể thấy các vật thể di chuyển xung quanh. Nó trông như một vũ trụ thật!
Douglas Adams quá cố, vĩ đại, đã nêu trong tác phẩm khoa học viễn tưởng The Hitchhiker's Guide to Galaxy rằng "có một lý thuyết khác cho biết rằng điều này (vũ trụ được ai đó tạo ra) đã xảy ra".
Không phải ai đó trên Trái đất, hoặc thậm chí trong vũ trụ của chúng ta, đã tạo ra một vũ trụ nhân tạo thực sự, hoàn chỉnh với những sinh vật không hề biết rằng, họ chẳng là gì ngoài việc họ đang tham gia vào một cuộc thí nghiệm trên máy tính.
Không, điều đáng ngạc nhiên là chúng ta, chính sự tồn tại của chúng ta, mọi thứ chúng ta đã thấy, đã trải qua hoặc sẽ trải qua, không thể là gì khác ngoài việc đang bị điều khiển bởi các bit trong một siêu máy tính mà nhân loại chúng ta hiện nay không thể tưởng tượng được.
Khi tôi gõ cái này trên máy tính xách tay, và nhìn lơ đãng ra cửa sổ xe lửa ở nhà ga đang lăn bánh, nhìn con người, cây cối, những đám bụi trên mặt đất, chắc chắn tôi sẽ biết mình có phải là một phần của chương trình máy tính nào đó không?
Nhưng một lần nữa, bộ não của tôi chỉ đơn giản là xử lý các tín hiệu đầu vào và nếu các đầu vào mô phỏng được đưa vào bộ não mô phỏng của tôi đủ tốt, thì làm sao mà tôi có thể biết được?
Điều quan trọng cần nhớ là hình ảnh này khác với hình ảnh “Brain-in-a-vat” được đề cập đến trong các bộ phim Ma trận (Matrix). Ở đó, một bộ não hữu cơ được cung cấp thông tin, tái tạo thế giới nhân tạo mà ở đó các nhân vật tự tìm thấy đặc trưng của bản thân mình.
Thay vào đó, bức tranh của chúng ta là không có não hữu cơ. Bản thân chúng ta là một phần của ma trận.
Làm thế nào chúng ta có thể biết nếu chúng ta là một phần của một mô phỏng máy tính nào đó?
Điều quan trọng cần nhớ là các máy tính trên Trái đất của chúng ta bị giới hạn trong cách chúng có thể biểu diễn các số thực, chỉ chứa một số hữu hạn các chữ số cho các phép tính điển hình.
Điều này có nghĩa là các vũ trụ mô phỏng của tôi được lượng hóa theo một nghĩa nào đó, với độ phân giải hạn chế trong các chi tiết của cấu trúc được tạo ra.
Nếu chúng ta đang sống trong một mô phỏng của chiếc máy tính vĩ đại nào đó, thì chúng ta có thể thấy rõ những hiệu ứng độ phân giải như vậy. Thế giới của chúng ta trông không giống như vũ trụ Minecraft (trong video bên dưới) và vì vậy, chúng tôi hy vọng tỷ lệ độ phân giải sẽ nhỏ hơn tỷ lệ của các nguyên tử riêng lẻ, thay vì các khối hình khối lớn.
Mới tháng trước, các nhà nghiên cứu từ Đại học Bonn, Đức đã gợi ý rằng chúng ta có thể phát hiện ra “khối lộn xộn” như vậy ở quy mô nhỏ bằng cách xem xét cách các hạt năng lượng cao, được gọi là tia vũ trụ, đi qua những khoảng cách khổng lồ trong vũ trụ. Khi những tia này phản xạ qua không gian này, các đặc tính năng lượng của chúng sẽ bị thay đổi và bằng cách xem xét những gì đến trên Trái đất, chúng ta có thể tìm ra kích thước của các khối lộn xộn đó.
Nhưng có vấn đề với ý tưởng này.
Thứ nhất, chúng ta đang làm việc với giả định rằng, chúng ta đang sống trong một chiếc máy tính hoạt động giống như một máy tính hàng ngày của chúng ta. Nhưng những chiếc máy tính hàng ngày này được điều chỉnh bởi các quy luật vật lý của vũ trụ nhân tạo mà chúng ta đang sắp đặt.
Chiếc máy tính mạnh mẽ không thể tưởng tượng lưu trữ vũ trụ của chúng ta, có thể hoạt động theo những cách mà chúng ta thậm chí không thể nghĩ tới.
Quy mô độ phân giải của vũ trụ của chúng ta nhỏ hơn đáng kể so với trong vũ trụ Minecraft “chunky” này.
Một vấn đề khác là những người cố gắng hiểu bản chất của những thứ rất nhỏ đã đề xuất một bối cảnh được lượng hóa về không gian và thời gian mà chúng ta đang sống.
Sự tồn tại của một không-thời gian như vậy chỉ đơn giản là thuộc tính của một vũ trụ thực, hay là dấu hiệu cho biết về một vũ trụ nhân tạo? Làm sao chúng ta có thể phân biệt chúng? Chúng ta có thực sự muốn nhận ra và phân biệt chúng không?
Liệu có sự trục trặc nào trong quá trình hoạt động của vũ trụ?
Một cách có khả năng phát hiện bản chất thực sự của vũ trụ là tìm kiếm điều đặc biệt - hay nói theo cách nói của bọn trẻ hiện nay là, những người chơi trò chơi điện tử, bị trục trặc - khi mà chương trình không hoạt động như mong đợi.
Có lẽ một số điều mà chúng ta chưa thể giải thích được, chỉ đơn giản là trục trặc trong chương trình máy tính nào đó (mặc dù tôi là một fan hâm mộ của nhà khoa học viễn tưởng Derren Brown và nghĩ rằng tâm trí con người có thể dễ dàng bị đánh lừa).
Khi vũ trụ nhân tạo của tôi đang hoạt động, chúng có thể đột ngột dừng lại vì nhiều lý do, chẳng hạn như đầy dung lượng ổ đĩa, lỗi trong bộ nhớ hoặc một cái gì đó đơn giản như người lao công rút máy tính để hút bụi.
Nếu vũ trụ nhân tạo của tôi đang hoạt động khi mất điện, nó chỉ đơn giản là không còn tồn tại.
Tôi hy vọng những vị thiên thần dọn dẹp trên thiên đường mô phỏng vũ trụ - siêu chiều - siêu tiềm năng của chúng ta, cẩn thận hơn!!!
Theo The Conversation
Tác giả: Geraint Lewis - Giáo sư Vật lý Thiên văn, Đại học Sydney
