"통계적으로 보면 우리가 시뮬레이션 안에 있을 가능성이 높다. 그 내부 존재는 어차피 외부를 인식할 방법이 없다"는

시뮬레이션 우주 가설은 듣기엔 흥미롭지만,

해당 가설을 최초로 주창한 닉 보스트롬 교수는 물리학 석사 학위까지 받았음에도 가설의 논리 전개에 있어 물리학을 전혀 고려하지 않고 있다

그럼 이게 왜 물리학적으로 불가능한지 차근차근 설명해보고자 함

1. 정보가 너무 많이 필요함

우리 우주는 고전역학만 지배하고 있는 세계가 아니라 양자역학도 지배하고 있는 세계임.

n개의 입자가 얽힌 양자계를 기록하려면 필요한 정보량은 2의 n승임. (양자는 각각 스핀 업 / 스핀 다운 상태를 가질 수 있으니까) 양자가 300개만 되어도 상태를 저장하고 시뮬레이션하려면 현 우주에 있는 모든 원자보다 많은 수를 다뤄야 함.

그래서 현 물리학은 DMRG나 Tensor Network와 같은 방식으로 양자역학을 또다시 '근사'해서 사용함. 하지만 우리 우주는 '근사'로 이루어진 게 아니죠?

그럼 실제 우리 우주를 기록하는데 필요한 정보량은 몇일까? 2의 10승의 80승에 4를 곱한 값임. 얼만지 감도 안 오는 무한대에 가까운 값이 맞음.

2. 정확도의 한계성

흔히들 얘기하는 '카오스 이론', 이건 사실 양자역학이 아니라 '고전역학' 얘기임. 고전역학조차 미세한 오차가 시간이 지날수록 눈덩이처럼 커지는데,

확률의 수학론이 지배하는 양자 역학에서는 어떻겠어?

연산 장치는 어쩔 수 없이 태생적으로 유한한 정밀도를 가지고 있기 때문에, 측정과 연산을 동시에 무한히 정확하게 하는 건 불가능함.

3. 복제 금지 원칙

우주가 시뮬레이션으로 되어있다면 그건 누가 만든 거라는 걸 텐데, 만든 주체도 자기 우주를 참고해서 우리 우주를 만들었겠지?

근데 미지의 양자 상태는 복제가 불가능함. 현재 우주의 양자 상태를 통째로 읽어서 입력 데이터로 가져오는 일은 그냥 물리적으로 불가능함. 열역학 법칙 같은 거라 바꿀 수도 없음.

상태를 읽어오려면 측정을 해야 하는데 -> 측정은 상태를 교란하기 때문.

완전히 똑같은 우주의 구현이 아니더라도 시뮬레이션을 제대로 시작하려면 초기 조건 데이터가 필요한데, 이걸 확보할 길이 물리적으로 막혀 있음.

4. 계산은 공짜가 아님

란다우어의 원리 : 비트 1개를 지우려면 열(또는 에너지)가 반드시 발생함. 위에 우주를 기록하는 데 필요한 정보량이 2의 10승의 80승에 4를 곱한 값이라고 했는데, 이 에너지는 어디서 어떻게 가져옴?

5. 광속 불변.

위랑 연결되는 이야기인데, 신호나 정보의 전달은 절대 광속을 넘을 수 없음.

따라서 물리학적으로 단위에너지당 연산량은 이미 정해져 있다.

결론 : 초기조건도 불완전하고, 저장도 못 하고, 끝까지 정확히도 못 돌리고, 돌리면 뜨거워지고, 통신도 느리고.. 설령 기적적으로 물리법칙을 근본적으로 초월하는 신과 같은 존재가 있어서 우주를 만들어냈다 한들 그건 우주가 아니라 그냥 우주 모델링임. 그리고 애초에 물리법칙 초월한 존재를 상정할 거면 물리학을 왜 공부함