¿Ya estamos en la Matrix?

¿Ya estamos en la Matrix? De la ciencia ficción a la ciencia

Este año, el 31 de marzo se cumplen 20 años del estreno de la revolucionaria película “Matrix” (La Matrix) y del lanzamiento de mi nuevo libro, The Simulation Hypothesis. La Matrix ha tenido una influencia de muchas maneras – increíbles efectos especiales, acción desenfrenada, etc. Como Star Wars fue antes que él, se ha convertido en un fenómeno cultural que se extiende mucho más allá de la película en sí. Esto se debe en parte a su filosofía; Matrix es quizás la encarnación más popular de lo que ahora llamamos “la hipótesis de la simulación”, que es la idea de que todos vivimos en un videojuego gigante compartido en línea.

Ciertamente, la idea parece ciencia ficción. Los creadores de Matrix, los hermanos Wachowski, afirmaron haber sido influenciados por el trabajo de Philip K. Dick, entre otros. Las numerosas adaptaciones de la obra de Dick son bien conocidas, incluyendo Blade Runner, Total Recall, Le Maître du Haut Château, L’Agence. En sus historias, Dick estaba a menudo obsesionado con lo que era real y lo que era falso acerca de la realidad y la experiencia humana – abordando cuestiones de inteligencia artificial, simuladores de realidad y recuerdos distorsionados.

Matrix, como recordarás, presentaba a Keanu Reeves como Neo, un hacker que encuentra referencias enigmáticas a algo llamado Matrix Online. Esto le lleva al misterioso Morpheus (interpretado por Laurence Fishburne, que lleva el nombre del dios griego de los sueños) y a su equipo.

Incluso si no has visto a Matrix, probablemente has oído hablar de lo que sucederá después, en su escena quizás más emblemática, Morfeo le da a Neo la opción: tomar la “píldora roja” para despertar y ver lo que realmente es la Matrix, o tomar la “píldora azul” y seguir viviendo su vida. Neo toma la píldora roja y “se despierta” en el mundo real para descubrir que lo que él pensaba que era real era en realidad una compleja simulación por ordenador, ¡esencialmente un videojuego ultrarrealista!

Cuando Matrix salió a la luz, la idea de vivir en un videojuego estaba definitivamente en el campo de la ciencia ficción. Hoy en día, la hipótesis de la simulación es seriamente debatida por científicos informáticos, filósofos, físicos y otros. La razón por la que este argumento se toma ahora más en serio es doble:

1/ el argumento filosófico de la “simulación”, presentado por Nick Bostrom de Oxford, y

2/ el “argumento de la simulación de videojuegos”, sobre el rápido desarrollo de los videojuegos, presentado por Elon Musk, entre otros.

Dos acontecimientos importantes

La primera fue cuando Nick Bostrom, un profesor de Oxford, publicó su artículo de 2003, “Are You Living in a Simulation? Bostrom no dijo mucho sobre los videojuegos; en cambio, hizo un argumento estadístico inteligente. Bostrom teorizó que si una civilización tuviera la oportunidad de hacer tales simulaciones, crearía muchas simulaciones ancestrales, cada una con un gran número (¿miles de millones o trillones?) de seres simulados. Dado que el número de seres simulados sería mucho mayor que el número de seres reales, todos los seres (¡incluidos nosotros!) son más propensos a vivir en una simulación que fuera de ella. Otros científicos, incluidos los físicos, han aceptado este argumento.

En la versión de videojuegos de este argumento, tenemos el rápido avance de la tecnología gráfica. Elon Musk, hablando en la Conferencia de Código en 2016, dijo que hace 40 años, teníamos el juego del pong, que era esencialmente dos líneas y un punto. Hoy en día, tenemos Realidad Virtual y MMORPGs – todos basados en tecnología 3D. Si el ritmo de desarrollo de los videojuegos continúa, dentro de unas décadas tendremos juegos hiperrealistas que son imposibles de distinguir de la realidad.

Llamo a este punto el Punto de Simulación, y en mi nuevo libro, La Hipótesis de la Simulación, una parte está dedicada a los pasos de la tecnología necesarios para alcanzar este punto. Es mucho más fácil ver el camino desde la RV actual hasta algo como Matrix que en 1999, cuando se estrenó la película. Con juegos como Fortnite, Minecraft y League of Legends, en los que millones de jugadores en línea interactúan en un mundo en línea compartido, la idea de que podríamos encontrarnos en un mundo simulado conectado compartido no parece tan exagerada como en 1999.

En este artículo, iremos más allá de los argumentos de simulación de Bostrom y Musk para explorar algunas de las razones por las que la ciencia nos dice que estamos en una simulación de la realidad como en la película Matrix.

1. Píxeles, resolución, realidad virtual y aumentada

Hoy en día, ya vemos con la Realidad Virtual que la “inmersión total” es posible. Cualquiera que haya jugado un juego de RV convincente se dará cuenta de que es posible olvidar el mundo real y “creer” que el mundo que se ve es real.

Por ejemplo, el año pasado estaba jugando a un prototipo de juego de ping-pong para vehículos recreativos (construido por Free Range Games), y aunque no era una resolución realista, me perdí y pensé que estaba jugando ping-pong de verdad. Tanto es así que puse la raqueta sobre la “mesa” de tenis de mesa y me apoyé en la mesa. Por supuesto, era una mesa simulada, así que no existía realmente – terminé cayendo al suelo. Mientras me inclinaba hacia la “mesa”, casi me caí antes de darme cuenta de que no había mesa. En otras palabras, para citar a Matrix, no hay cuchara.

La inmersión proviene no sólo del número de píxeles, sino también de los controles y la reactividad que la RV es capaz de producir. En la novela (y en la película de Steve Spielberg) Ready Player One, que trata de un mundo llamado OASIS que es una realidad totalmente virtual, los usuarios usaban gafas de sol y trajes felices y caminaban sobre cintas omnidireccionales para lograr un mayor realismo. En este mundo, OASIS era mejor que la vida real.

El hecho de que los modelos 3D se puedan utilizar para crear objetos realistas en películas (un vistazo a películas como Blade Runner 2049 le convencerá de que tenemos suficiente resolución pixelizada para crear objetos realistas) y que los objetos físicos se pueden imprimir utilizando una impresora 3D, demuestra que el mundo físico se puede representar con información, un elemento clave de este supuesto de simulación.

¿De dónde viene la reactividad y la lealtad? Las limitaciones actuales están en el renderizado en tiempo real y en la forma en que los objetos interactúan entre sí en todo el mundo. La mayoría de los juegos tienen un motor de física y un motor de renderizado. El motor de física nunca es del todo realista (de lo contrario necesitarías demasiado tiempo para pasar de una parte del juego a la otra), y el motor de renderizado es el responsable de lo que “ves” y de cómo se ve el mundo a la hora de decidir dónde van los píxeles y qué colores tienen. Es fácil ver que la inmersión total será posible en pocos años.

2. Píxeles, paradojas de Quanta y Zeno

Hablando de píxeles, ¿será que lo que llamamos el mundo físico también está compuesto de píxeles?

Recuerdo las noches en el MIT durante mis estudios de pregrado cuando tuve debates filosóficos con mis compañeros sobre la naturaleza de la realidad. Era la primera vez que oía hablar de las paradojas de Zeno, que se presentaban en términos de Aquiles y la tortuga:

“En efecto, supongamos que se simplifica el razonamiento de que cada competidor corre a una velocidad constante, uno muy rápido y el otro muy lento; después de un tiempo, Aquiles habrá hecho sus cien metros de retraso y llegado al punto de partida de la tortuga; pero durante este tiempo, la tortuga habrá recorrido una cierta distancia, ciertamente mucho más corta, pero no cero, dice un metro. Esto requerirá que Aquiles recorra esta distancia por un tiempo adicional, durante el cual la tortuga avanzará aún más; y luego otra vez antes de llegar a este tercer punto, mientras que la tortuga habrá progresado más. Así, cada vez que Aquiles llega al lugar donde estaba la tortuga, está aún más lejos. Como resultado, el rápido Aquiles nunca ha sido capaz y nunca será capaz de capturar la tortuga.

Detrás de esta paradoja está la cuestión de si el espacio es cuantificado o continuo. La idea era que si el espacio era continuo, como lo son los números (siempre se puede encontrar un número infinito de números entre dos números), ¿cómo es posible tocar un objeto como la pared? Siempre se debe viajar la mitad de la distancia y nunca llegar a tiempo.

Fue mi primera indicación de que el espacio podía ser cuantificado.

Los físicos de hoy en día generalmente reconocen que la constante de Planck es la cantidad más pequeña de espacio que se puede medir. Además, los físicos nos dicen que la mayoría de lo que consideramos un objeto sólido en realidad está lleno de un 99% de espacio vacío, especialmente si miramos dentro de los átomos. El quantum en la física cuántica consiste en cantidades discretas – energías o “estados” en los que puede existir una partícula. Las ecuaciones de Newton asumieron un espacio continuo; resulta que el universo está quizás más cuantificado de lo que pensábamos.

Una pregunta relacionada es si el tiempo es cuantificado. En todas las simulaciones por ordenador, existe la idea de “generación” o “pasos” en la simulación. Este es un múltiplo de la velocidad de reloj del procesador, que es la velocidad mínima a la que se puede medir algo para cualquier simulación que se ejecute en este procesador. La cuestión de si el tiempo es cuantificado en el mundo real es una cuestión abierta, aunque algunos sugieren que lo es, y la constante de tiempo de Planck (el tiempo que tarda la velocidad de la luz en recorrer la longitud de Planck) es el tiempo mínimo cuantizado. Si este es el caso, sería una prueba más de que estamos viviendo en una realidad basada en cálculos matemáticos.

3. El colapso de la onda de probabilidad, la indeterminación cuántica

En la física cuántica, una de las ideas más intrigantes es la matrix de probabilidad, que es una interpretación de cómo las partículas subatómicas pueden presentar las propiedades de una onda y una partícula sólida al mismo tiempo. A nivel de un electrón o fotón, la onda se interpreta como un conjunto de probabilidades de dónde podría estar la partícula en un momento dado. Cuando observamos una posibilidad particular, entonces la onda de probabilidad “colapsa” y vemos una sola partícula en un lugar particular. Esto se llama indeterminación cuántica.

¿Cómo colapsa la onda de probabilidad? Es uno de los mayores misterios de la física. La mejor respuesta de los físicos es que la conciencia determina de alguna manera el colapso. Max Planck escribió: “Considero la conciencia tan fundamental y la materia tan derivada”.

Un misterio aún mayor es por qué el universo funciona así.

La hipótesis de la simulación proporciona una respuesta bastante buena. La razón por la que los videojuegos han progresado tanto en pocas décadas se debe a las técnicas de optimización. Sería imposible, incluso para los ordenadores actuales, renderizar todos los píxeles de un único universo 3D en tiempo real – en su lugar, la información se almacena como modelos 3D fuera del mundo renderizado y sólo se renderiza lo que un determinado personaje puede ver desde un determinado ángulo. La regla de oro de los motores de renderizado de videojuegos es: ¡sólo renderizar lo que se puede observar!

Muchos proponentes de la hipótesis de la simulación creen que la indeterminación cuántica es una técnica de optimización con la misma idea básica: mostrar sólo lo que se observa.

El ejemplo más famoso es el gato de Schrodinger, el pobre felino atrapado en una caja con material radioactivo. Después de una hora, la probabilidad es que el gato esté vivo o muerto. El sentido común nos dice que el gato ya está vivo o muerto, y cuando abrimos la caja, simplemente averiguamos qué pasó. La física cuántica nos dice que este no es el caso: hasta que no estemos allí para observarlo, el gato está vivo y muerto al mismo tiempo – ¡lo que se llama una superposición cuántica!

4. Los futuros “yoes” y universos paralelos

Otro aspecto relacionado de la física cuántica que se asemeja a la ciencia ficción es la teoría de los universos paralelos, donde nos conectamos en diferentes “universos” cuando tomamos decisiones. Si esto es cierto, entonces hay un gráfico orientado a múltiples universos que se ramifican cada vez que tomamos una decisión, resultando en diferentes cronologías (de hecho, la teoría de los universos paralelos ha sido avanzada para resolver la paradoja del abuelo en el viaje en el tiempo).

¿En cuál de estos universos estamos conectados? Esto puede estar relacionado con cuál es el más “óptimo”, lo que significa que estos universos pueden o no existir como realidades físicas reales.

El físico Fred Alan Wolf, por ejemplo, dice que la información de estos potenciales futuros nos llega en el presente y que enviamos una “onda de suministro” hacia el futuro, que interactúa con las “ondas de suministro” que vienen desde el futuro hasta el presente. El futuro posible hacia el que navegaremos depende de las decisiones que tomemos y de cómo estas dos olas se superponen (o se anulan entre sí). Estos son resultados sorprendentes. Los probables yoes futuros devuelven información al presente, y nosotros conscientemente elegimos el camino a seguir.

Me recordó al primer videojuego que hice en el MIT. La forma en que la computadora escogió el siguiente paso fue proyectar los posibles futuros, luego usar un cierto algoritmo para “clasificar” estos futuros, luego traer estos valores de vuelta al presente y luego la IA escogería el camino a seguir.

¿Existían realmente los posibles futuros que calculábamos en nuestro juego? ¿O eran sólo probabilidades? Me di cuenta de que esto no es muy diferente de lo que sucede en el nivel cuántico, excepto que en partidas existentes como ajedrez o damas, usamos una función simple (basada en las reglas del juego) para decidir cuál de los caminos es el más óptimo. Utilizamos el algoritmo “minimax” en el diseño del juego, intentando maximizar nuestra puntuación y minimizar la puntuación de nuestros oponentes en cada “giro del futuro”.

El físico Thomas Campbell, en su libro de 2003, My Big TOE (Teoría de todo) también propone que hay una función fundamental y que esencialmente vivimos en un universo informático simulado que se ramifica y explota posibilidades, como un videojuego, una función de evaluación. Él y un equipo de Caltech recaudaron fondos en 2018 para una serie de experimentos para tratar de probarlo!

5. La velocidad de la luz
Otro gran misterio es por qué la velocidad de la luz es una de las pocas constantes, uno de los pocos valores fundamentales de la física. De hecho, toda la materia es asimilada a la energía, y la energía puede ser un derivado de la luz misma. Mientras otras cosas cambian, incluyendo la gravedad y el espacio-tiempo, Einstein descubrió que la velocidad de la luz permanece fija.

¿Por qué la velocidad de las ondas electromagnéticas sería la misma que la velocidad a la que la información puede viajar en el universo?

En los videojuegos, resulta que los píxeles se basan en la luz: se iluminan durante un tiempo limitado y toda la comunicación tiene lugar entre ordenadores a la velocidad de la luz. Al igual que en la relatividad, donde la simultaneidad no puede garantizarse realmente, lo mismo ocurre con los videojuegos, cada jugador utiliza su ordenador y reacciona ante la información del juego, que se envía a servidores en nube fuera del mundo renderizado. El servicio en la nube hace todo lo posible por respetar la simultaneidad y el orden de los eventos, pero esto puede no ser posible.

Conclusión

Con el argumento de la simulación estadística y los avances en la tecnología de los videojuegos, estas son algunas de las razones por las que los científicos están empezando a tomar en serio la hipótesis de la simulación. De hecho, muchos físicos y biólogos están empezando a darse cuenta de que bajo los objetos físicos que estudian, el universo es en realidad información.

En su autobiografía, el famoso físico John Wheeler escribió “desde el principio”, lo que significa que los bytes, sin importancia, son “lo fundamental en el universo”. De hecho, dijo que la física había pasado por tres fases en su carrera y que cada fase era una evolución de nuestra comprensión del universo. La primera fase fue que “todo es una partícula” (materia, modelo newtoniano), luego “todo es un campo/onda” (modelo de probabilidad cuántica), y finalmente, “todo es información” o bits.

Si todo es sólo información, o trozos de información, no sólo sería coherente con una simulación de videojuegos como la de Matrix, sino que explicaría algunas de las grandes preguntas que permanecen sin respuesta en la ciencia: ¿por qué existe el mundo y por qué se manifiesta de esta manera?

Aunque no somos capaces de reproducir la simulación Matrix con nuestra tecnología actual, nuestros ordenadores y videojuegos son cada vez más sofisticados para decir que vamos por el buen camino.