Вселената може да се учи как да се развива в по-добър, по-стабилен космос. Това е далечната идея, предложена от екип от учени, които казват, че преосмислят Вселената, точно както Дарвин променя възгледа ни за природния свят.
Противоречивата нова идея се опитва да обясни защо законите на физиката са такива, каквито ги виждаме, използвайки математическа рамка за описание на различни предложени теории във физиката, като квантови теории на полето и квантова гравитация. Резултатът е система, подобна на програма за машинно обучение.
Учените са открили множество физически закони и величини с фиксирани стойности, за да определят Вселената. От масата на електрона до силата на гравитацията, във Вселената има много специфични константи, които изглеждат произволни за някои, предвид техните точни и на пръв поглед безразмерни стойности.
„Една от целите на фундаменталната физика в наши дни е не просто да разберем какви са законите на физиката, но защо те случайно са такива, каквито са, защо приемат формите, които правят“, казва авторът Уилям Кънингам, физик и софтуерен лидер при стартиране на квантови изчисления Agnostiq. „Всъщност няма очевидна причина, поради която един [набор от закони] би бил предпочитан пред друг.“
За да отговори на този въпрос, групата се запита дали начинът, по който виждаме вселената днес, е само един от начините, по който Вселената е била? Може би законите, които виждаме днес, са само една итерация от много други. Може би Вселената се развива.
За да има Вселена, която еволюира, изследователите предложиха идея, наречена автодидактична Вселена – Вселена, която се самообучава. В този случай обучението ще се случи подобно на начина по който работи алгоритъмът за машинно обучение, където обратната връзка на един етап влияе на следващия, с цел постигане на по-стабилно енергийно състояние.
Следвайки тази идея, групата разработи възможна рамка, чрез която Вселената може да учи, като се позовава на матричната математика – начин за правене на математика, подредена в редове и колони – невронни мрежи и други принципи на машинно обучение. Накратко, те изследваха дали Вселената може да бъде учещ се компютър.
„Опитваме се да променим разговора много по начина, по който биологът Дарвин трябваше да промени разговора, за да получи по-дълбоко разбиране за темата“, каза авторът Лий Смолин, физик от Института за теоретична физика „Периметър“, Ватерло, Канада.
Подобно на това как един молец може да еволюира, за да има по-добър камуфлаж, автодидактичната Вселена може да се развие в по-високо състояние – което в този случай може да означава такова, което е в по-стабилно енергийно състояние. Според математическата рамка, разработена от изследователите, тази система може да се движи само напред, като всяка итерация създава по-добра или по-стабилна Вселена от преди. Физическите константи, които измерваме днес, са валидни само сега и може да са имали различни стойности в миналото.
Екипът установи, че някои теории за квантовата гравитация и квантовото поле, известни като калибровъчни теории – клас теории, които имат за цел да образуват мост между теорията на Айнщайн за специалната относителност и квантовата механика за описание на субатомните частици – могат да бъдат картографирани или преведени на езика на матрицата математика, създаване на модел на система за машинно обучение. Тази връзка показа, че във всяка итерация или цикъл на системата за машинно обучение резултатът може да засегне физическите закони на Вселената.
Учебната рамка, описана в доклада, публикуван в базата данни arXiv, представлява първите „бебешки стъпки“ към идеята, според групата. С повече работа обаче екипът може да създаде пълноценен модел на Вселената, който да отвори нови врати за разбиране на нашия космос.
„Една вълнуваща перспектива е, че можете да използвате един от тези модели и може би да извлечете нещо ново“, казва Кънингам. Това може да е откриването на физиката за нов тип черна дупка или нов закон, описващ физическа система, която все още не е обяснена, като тъмната енергия.
Не всички изследователи обаче са толкова ентусиазирани от новата идея. Тим Модлин, професор по философия в Нюйоркския университет, който не е участвал в новата работа, твърди, че няма доказателства за концепцията и много фактори срещу нея, като например, че някои физически закони, които са били измерени, са същите днес, както са били малко след Големия взрив. Освен това, ако законите на Вселената се развиват, Модлин смята, че трябва да има по-голям неизменен набор от закони, които да управляват тази промяна, което отрича идеята за самоучеща се система.
„Когато разглеждаме основните закони – като уравнението на Шрьодингер или общата теория на относителността – те изобщо не изглеждат случайни“, каза Модлин пред Live Science. „Те могат да бъдат записани математически по много строго ограничени начини с не много регулируеми параметри.“
Питър У. Евънс, философ от университета в Куинсланд в Австралия, който не е участвал в новото изследване, също първоначално не е спечелен от новата идея, но Евънс се съгласява да отдели време за неортодоксални подходи към радикални въпроси, като „Защо Вселената е такава, каквато е?“ Подобни подходи, макар и да не са плодотворни, могат да доведат до неочаквани идеи, които могат да отворят нови врати за изучаване на Вселената, казва той пред Live Science.
Изследователите зад новото проучване признават, че тяхната работа е само предварителна и не е замислена като окончателна теория, а по-скоро начин да започнат да мислят за нещата по нов начин. В крайна сметка, макар че статията не стига до никакви заключения за това какъв точно модел би могъл да бъде използван за описване на нашата Вселена, тя създава възможността Вселената да се учи.
„Мисля, че в края на това ни останаха много отворени въпроси и със сигурност не успяхме да докажем нищо“, каза Кънингам пред Live Science. „Но това, което наистина искахме, е да започнем дискусия.“
