В современном мире довольно популярны различные идеи на тему симуляции реальности, например такие как гипотеза симуляции что наша вселенная является симуляцией (чаще всего предполагается, что это компьютерная симуляция), или идея солипсизма, о признание собственного индивидуального сознания в качестве единственной и несомненной реальности и отрицанием объективной реальности окружающего мира, я не нашёл в интернет ни одной статьи на эту тему, причём даже на иностранных ресурсах, и поэтому решил сам все вычислить, так давайте реально взглянем на вещи, рассмотрим, и рассчитаем, возможно ли это вообще в реальной жизни? И можем ли мы создать симуляцию вселенной в реальности?
===Симулировать вселенную===
Итак есть два подхода к тому как симулировать вселенную, и оба этих вариантов мы сейчас рассмотрим, первый вариант он более грубый, второй же вариант более гибкий. 1)можно к примеру взять что каждый атом во вселенной и каждая элементарная частица будут весить к примеру по 1 мегабайту, хотя в реальности если взять одну модельку в unity посчитал 13 кб будет весит одна моделька, тогда рассчитаем и так, и сяк. 2)или же мы можем взять куб планковского объёма и придать ему определённые свойства, и увеличить этот куб планковских объёмов до размеров видимой вселенной.
===Первый вариант симуляции вселенной===
Для начало нам нужно рассчитать количество атомов в видимой вселенной примерное количество атомов в видимой части вселенной это число 10^80=100000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000(100 квинвигинтиллионов атомов) Потом размер атома 1 * 10^-10 метра = 0.0000000001 поделим на размер видимой вселенной(3,5*10^80)м3= 350000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000=3500000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000(3,5*10^90) это новемвигинтиллион атомов, и получим полное количество атомов которые могут вместиться в наблюдаемою вселенную, если не учитывать расширение, и элементарные частицы, хотя в принципе можно часть атомов заменить элементарными частицами так как не везде есть атомы, и часть вселенной заменяют пустоты, так что в принципе такой расчёт более-менее верен, при условии если один атом с полным количеством электронов вокруг атома 118 нуклонов весит 1 мегабайт но поскольку не известно сколько максимально протонов, и нейтронов вместится в атом (на момент 2020 года) мы сделаем 127 потому что максимальное число нейтронов 127. А если одна модель элементарной частицы весит 13кб, мы умножим количество элементарных частиц на вес каждой элементарной частицы в видимой вселенной и получим 45500000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000 (это 45 новемвигинтиллиона килобайт) переведем же их в мегабайты разделив на 1024 так как в одном мегабайте 1024 килобайта и получим 44433593750000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000(это 44 октовигинтиллиона мегабайта) или 3417968750000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000(это 3 октовигинтиллиона гигабайт) К примеру NDD диск на моем компьютере весит 465 гигабайт, переведём их в мегабайты, поскольку одна элементарная частица весит один мегабайт 1024465=476160 после чего разделим на приблизительное количество атомов во вселенной 3500000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000/476160= 7350470430107526881720430107526881720430107526881720430107526881720430107526881720431 это 7 октовигинтиллионов полностью заполненных жёстких дисков если весит один мегабайт, а если весит 13кб то нужно перевести количество мегабайт в жёстком диске в килобайты 4761601024=487587840(487 миллиона килобайт) и умножить на 13кб а потом разделить на 487587840. 3500000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000*13=45500000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000(это 45 новемвигинтиллиона килобайт) разделим на 487587840=93316519132224462365591397849462365591397849462365591397849462365591397849462365592(это 93 сексвигинтиллиона жёстких дисков, пару сексвигинтиллиона надо ещё накинуть сверху, так на всякий случай) это то число жёстких дисков которое понадобиться для симуляции вселенной, хотя можно прогружать не всю вселенную, а только скажем какую-то часть например отдельную галактику, или допустим звёздную систему, но тогда это будет симуляция галактики, или звёздной системы, а не симуляция вселенной, давайте теперь рассмотрим возможно ли построить такое строение?
Сколько пространства займёт строение позволяющие симулировать вселенную: Габариты корпуса ПК таковы, (высота 37 см, ширина 42 см, длина 7 сантиметров) Итак если мы возьмём количество персональных компьютеров нужных для симуляции вселенной, и сложим их в один куб, то получим куб у которого:
высота: 271967405913978494623655913978494623655913978494623655913978494623655913978494623655947 (271 октовигинтиллиона сантиметров) или 2719674059139784946236559139784946236559139784946236559139784946236559139784946236559.47 (27 септенвигинтиллиона метров) или 2719674059139784946236559139784946236559139784946236559139784946236559139784946236.55947 (2 сексвигинтиллиона километров) или 287469774878586404885700474464096053257735466455865840485199488524521.5425528195012133 (287 унвигинтиллиона световых годов) или 18179898192493357101215472980558581149371531696180997575788255830011350153.4279941897560043 (17 тревигинтиллиона астрономических единиц)
ширина: 308719758064516129032258064516129032258064516129032258064516129032258064516129032258102 (308 октовигинтиллиона сантиметров) или 3087197580645161290322580645161290322580645161290322580645161290322580645161290322581.02 (30 септенвигинтиллиона метров) или 3087197580645161290322580645161290322580645161290322580645161290322580645161290322.58102 (3 сексвигинтиллиона километров) или 326317041754071054194578916959244168562834853814766629739956176162971 (326 унвигинтиллиона световых годов) или 20636641191478945898677023383336767791178495438908159410354236347580451525.5128582694527617 (20 тревигинтиллион астрономических единиц)
длина: 51453293010752688172043010752688172043010752688172043010752688172043010752688172043017 (51 октовигинтиллион сантиметров) или 514532930107526881720430107526881720430107526881720430107526881720430107526881720430.17 (51 септенвигинтиллиона метров) или 514532930107526881720430107526881720430107526881720430107526881720430107526881720.43017 (514 квинвигинтиллиона километров) или 54386173625678509032429819493207361427139142302461104956659362693828.3999424253110404 (54 унвигинтиллиона световых годов) или 3439440198579824316446170563889461298529749239818026568392372724596741920.9188097115754603 (3 тревигинтиллиона астрономических единиц)
Если это сравнить получиться: 54390373161472186228375275637091090954556821023437677601218486439792 (54 унвигинтиллиона-диаметров галактики млечный путь) (1 квинтиллион километров - диаметр млечного пути) 1339929505488351254480286738351254480286738351254480286738351254480287 (390 000 000 000 километров - диаметр чёрной дыры ton 618 ) (133 квинвигинтиллиона-диаметров чёрной дыры ton 618 ) Да что уж там говорить если диаметр вселенной 93 миллиардов световых лет, и это в 5 октодециллион раз больше, чем диаметр видимой вселенной.
Характеристика компьютера которая позволит симулировать вселенную:
процессор: 208529326382994119623655913978494623655913978494623655913978494624.8 GHz (208 вигинтиллиона гигагерц) или 208529326382994119623655913978494623655913978494623655913978494624800000000 (208 тревигинтиллиона процессов в секунду).
ОЗУ: 297899037689991599462365591397849462365591397849462365591397849464 Гб (297 вигинтиллиона Гигабайт)
Тип системы: 3422829522801342830863050235215053763440860215053763440860215053763440860216 (3 кваттуорвигинтиллионый-битный регистр) обобщаю если 64-битный регистр способен хранить в себе одно из 264 = 18 446 744 073 709 551 616 значений. Процессор с 64-битной адресацией памяти теоретически мог бы напрямую адресовать значительный объём оперативной памяти в 16 эксабайт (16 млн терабайт) памяти. Однако допустимые в реализациях физические и математические адреса часто ограничены значениями 48 бит (256 терабайтов), реже - 52 или 56 битов, поэтому такой результат.
Количество флопсов: 9406305128528225806451612903225806451612903225806451612903225806451612903225806451673.6 (9 септенвигинтиллиона гигафлопсов).
Теперь давайте сравним это, для сравнения самый мощный компьютер в мире на данный момент(2020) это фугаку — он имеет мощность в 415,5 петафлопса, и вам понадобиться 22638520164929544660533364388028415045999767089786887155001746826598346337486.8988 006584837545(22 кваттуорвигинтиллиона суперкомпьютеров фугаку).
Fps(количество кадров в секунду): Самый маленький экспериментально наблюдаемый промежуток времени составляет порядка аттосекунды (10^−18 с), что соответствует 1026 планковским временам, это один квадриллион кадров в секунду 0.000 000 000 000 000 001 для наглядности, Большинство современных мониторов работают с частотой обновления 60Гц, поэтому больше 60 FPS в современных играх особо не нужно, но для правдоподобной симуляции вселенной вам нужно будет делать квадриллион кадров 1 000 000 000 000 000 000 в секунду.
Биологический компьютер: А что если взять не персональный компьютер, или суперкомпьютер, а сделать этакий биологический компьютер информация в котором хранится в днк? В одном грамме днк от 700 терабайт до 215 петабайт мы примем в расчёт 700тр (1 терабайт = 1024 гигабайт = 1024 мегабайта) 700 терабайт * 1024 гигабайта = 716800 гигабайт * 1024 мегабайта (что-бы узнать сколько мегабайт)=734003200 мегабайт(3,5*10^90м3 количество атомов во вселенной)/734003200(количество мегабайт в одном грамме днк=4768371582031250000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000(унвигинтиллион мегабайт) и граммов Эти граммы переведем в килограммы и получим 47700000000000000 (47 квадриллионов килограммов) теперь нужно узнать с чем сравним вес количества днк для симуляции вселенной.
Вес земли: 5970000000000000000000000 (5 септиллионов килограмма).
Вес меркурия: 333000000000000000000000 (333 секстиллиона килограмма).
Вес Плутона: 13030000000000000000000 (13 секстиллиона килограмма (1,303 ± 0,003)*10²² кг).
Вес луны: 73500000000000000000000 (7.35×10²² кг).
Вес количества днк для симуляции вселенной: 47700000000000000 (47 квадриллионов килограммов).
То есть теоретический биокомпьютер можно построить, и симулировать на нем вселенную, он будет размером примерно чуть поменьше луны-как карликовая планета. Но вряд ли мы сможем построить такое строение из персональных компьютеров в реальности, потому что оно будет больше в сотни миллиардов галактик в диаметре, но если нельзя сделать симуляцию вселенной, то может сделать симуляцию галактики?
===Но если не вселенную, то хотя бы симулировать галактику===
За среднестатистическую галактику возьмём млечный путь, диаметр Галактики составляет около 30 тыс. парсек (порядка 100 000 световых лет, 1 квинтиллион километров), при оценочной средней толщине порядка 1000 световых лет. После статистического анализа данных исследований, проведённых в рамках миссий APOGEE и LAMOST, исследователи из Канарского института астрофизики пришли к выводу, что диаметр диска Млечного Пути составляет около 200 000 световых лет, 1 световой год в километрах равен 9,46×10^12=9460000000000(9 триллионов 460 миллиардов километров) мы знаем сколько километров весит один световой год, а значит мы можем вычислить сколько это будет весит километров диаметр млечного пути 9460000000000200000=1892000000000000000 километров (19 чисел это 1 квинтиллион 892 квадраллиона километра) или 1892000000000000000000 метров, и переведем по формуле для нахождения объема шара из диаметра V=(4/3) π R^3 получим объем шара в 3.5461901446616610^63 =3546190144661660000000000000000000000000000000000000000000000000(87 чисел это 354 септенвигинтиллиона 619 сексвигинтиллиона квадратных метров) переведём в километры 3546190144661660000000000000000000000000000000000000000000000000/1000=3546190144661660000000000000000000000000000000000000000000000(61 чисел это 3 новемдециллиона 546 октодециллиона километра) теперь мы можем узнать количество атомов в галактике 3546190144661660000000000000000000000000000000000000000000000000/(размер атома 1 * 10^-10 метра = 0.0000000001) и получим 35461901446616600000000000000000000000000000000000000000000000000000000 атомов в галактике, теперь мы можем вычислить сколько она будет весить, если будет весить 13 кб то 3546190144661660000000000000000000000000000000000000000000000000000000013=461004718806015800000000000000000000000000000000000000000000000000000000(72 числа это 461 дуовигинтиллиона 004 унвигинтиллиона килобайта) если один мегабайт то 35461901446616600000000000000000000000000000000000000000000000000000000(это 35 дуовигинтиллиона 461 унвигинтиллиона мегабайта) зная это мы можем померить сколько жёстких дисков нам надо что-бы симулировать одну галактику, мы возьмём количество гигабайт, и узнаем сколько весит один жёсткий диск, и перевести количество гигабайт в мегабайты 4651024=476160 мегабайт, вычисляем 35461901446616600000000000000000000000000000000000000000000000000000000/476160= 74474759422497899865591397849462365591397849462365591397849462366(это 74 вигинтиллиона 474 новемдециллиона жёстких дисков) это количество жёстких дисков для симуляции галактики такой как млечный путь.
Сколько пространства это займёт: Габариты корпуса ПК таковы, (высота 37 см, ширина 42 см, длина 7 сантиметров) Итак если мы возьмём количество персональных компьютеров нужных для симуляции вселенной, и сложим их в один куб, то получим куб у которого:
Ширина: 3127939895744911794354838709677419354838709677419354838709677419372 (3 унвигинтиллиона сантиметров) или 31279398957449117943548387096774193548387096774193548387096774193.72 (31 вигинтиллиона метров) или 31279398957449117943548387096774193548387096774193548387096774.19372 (31 новемдециллион километров) или 3306235078581240508878583620769860589835008856768.261524054309609 (3 квиндециллиона световых годов) или 209089867463261413543290406584471483044892675562617806.612248620686551 (209 сексдециллиона астрономических единиц)
Высота: 2755566098632422295026881720430107526881720430107526881720430107542 (2 унвигинтиллиона сантиметров) или 27555660986324222950268817204301075268817204301075268817204301075.42 (27 вигинтиллиона метров) или 27555660986324222950268817204301075268817204301075268817204301.07542 (27 унвигинтиллиона километров) или 2912635664464426162583514142106781948187983992867.2780092859394174 (2 квиндециллиона световых годов) или 184198216574777911930993929610129639825262595138496639.1584094991762473 (184 сексдециллиона астрономических единиц)
Длина: 521323315957485299059139784946236559139784946236559139784946236562 (521 вигинтиллиона сантиметров) или 5213233159574852990591397849462365591397849462365591397849462365.62 (5 вигинтиллиона метров) или 5213233159574852990591397849462365591397849462365591397849462.36562 (5 новемдециллиона километров) или 551039179763540084813097270128310098305834809461.3769206757182682 (551 кваттуордециллиона световых годов) или 34848311243876902257215067764078580507482112593769634.4353747701144252 (34 сексдециллиона астрономических единиц)
Характеристика компьютера которая позволит симулировать галактику:
процессор: 208529326382994119623655913978494623655913978494623655913978494624.8 GHz (208 вигинтиллион гигагерц) или 208529326382994119623655913978494623655913978494623655913978494624800000000 (208 тревигинтиллион процессов в секунду).
ОЗУ: 297899037689991599462365591397849462365591397849462365591397849464 ГБ (297 вигинтиллион гигабайт)
тип системы: 16513234678011666983366012573242187500000000000000000000000000 (16-новемдециллионая операционная система, x16)
Количество флопов: 7507055749787788306451612903225806451612903225806451612903225806492.8 (7 унвигинтиллиона гигафлопс) это как 18067522863508515779666938395248631652497962035635262606265.2847328346570397(18 октодециллиона суперкомпьютеров фугаку) или 41705865276598823924731182795698924731182795698924731182795698924960000(41 дуовигинтиллиона ЭНИАКОВ потребовалось бы для симуляции вселенной, это просто безумное число, представьте как бы это все нелепо, и монструозно выглядело, просто миллионы не прекращающихся километров в ширину, длину и высоту)
=Но если не галактику, и не вселенную, то хотя бы звёздную систему?=
Давайте посчитаем, возьмём нашу солнечную систему, определяя радиус Солнечной системы и диаметр Солнечной системы, можно прийти к выводу, что эти показатели зависят от того, на какой объект ориентируется исследователь. Ведь размер может определяться на базе самой дальней орбиты планеты или максимально отдалённого объекта. Ещё одним способом подсчёта размеров является изучение гелиосферы. Данное формирование представлено пузырём, в котором происходит столкновение ветра с межзвёздной средой. Точка, в которой ветер останавливается, называется гелиопаузой. Происходит такое явление на отдалённости, равной 90 а.е. при диаметре соответственно 180 а.е. это диаметр в 26927616725.999996 километров, переведём его в шар, для этого возьмём радиус 90 а.е. который равен 13463808362.999998 километров, и переведём по формуле для нахождения объёма шара V=(4/3)π R^3 и получим 1.0223329861043315*10^31=10223329861043315000000000000000(объем шара 10 нониллионов кубических километров) теперь рассчитаем количество атомов в нем, заполним этот шар полностью атомами, ну потому что так проще, и мы вряд ли так ошибёмся 10223329861043315000000000000000/(размер атома 1 * 10^-10 метра = 0.0000000001) 102233298610433150000000000000000000000000(42 числа это 102 дуодециллион атомов) столько будет атомов в одной звёздной системе размером с нашу солнечную систему, ещё нужно вычислить сколько она будет весить итак если 13кб весит один атом то 10223329861043315000000000000000000000000013=1329032881935630950000000000000000000000000(43 числа это 1 тредециллион килобайт) а если 1 мегабайт будет весит один атом 1 мегабайт=1024 килобайт значит надо умножить количество килобайт равное одному мегабайту, на количество атомов в звездной системе 1022332986104331500000000000000000000000001024=104686897777083545600000000000000000000000000(45 чисел это 104 тредециллион килобайт) что равно 102233298610433150000000000000000000000000 мегабайта. 102233298610433150000000000000000000000000/476160(вес жёсткого диска в мегабайтах)=214703668116669081821236559139784947(214 дециллионов жёстких дисков надо для симуляции звёздной системы). Надо ещё рассчитать сколько это все займёт пространства, и посмотреть возможно ли построить в реальности? Сколько пространства это займёт, ну опять же возьмём габариты корпуса ПК (высота 37 см, ширина 42 см, длина 7 сантиметров) Итак если мы возьмём количество персональных компьютеров нужных для симуляции вселенной, и сложим их в один куб, то получим куб у которого:
высота: 7944035720316756027385752688172043039 (7 ундециллиона сантиметров) или 79440357203167560273857526881720430.39 (79 дециллионов метров) или 79440357203167560273857526881720.43039 (79 нониллионов километров) или 8396852381896147988.1013826360522437 (8 квинтиллион световых годов) или 531025988748699217106286.8402292067542777 (531 секстиллиона астрономических единиц)
ширина: 9017554060900101436491935483870967774 (9 ундециллиона сантиметров) или 90175540609001014364919354838709677.74 (90 дециллионов метров) или 90175540609001014364919354838709.67774 (90 нониллионов километров) или 9531562163233465283.7907586679511955 (9 квинтиллиона световых годов) или 602786257498523435634163.4402601806399909 (602 секстиллиона астрономических единиц)
длина: 1502925676816683572748655913978494629 (1 ундециллион сантиметров) или 15029256768166835727486559139784946.29 (15 дециллионов метров) или 15029256768166835727486559139784.94629 (15 нониллионов километров) или 1588593693872244213.9651264446585326 (1 квинтиллион световых годов) или 100464376249753905939027.2400433634399985 (100 секстиллиона астрономических единиц)
Характеристика компьютера которая позволит симулировать звёздную систему:
процессор: 601170270726673429099462365591397851.6 GHz (601 дециллиона гигагерц) или 601170270726673429099462365591397851600000000 (601 тредециллиона процессов в секунду)
ОЗУ: 858814672466676327284946236559139788 ГБ (858 дециллионов гигабайт)
тип системы: 47606089436650811694562435150146.484375 (47 нониллионая-разрядная операционная система)
Количество флопов: 21642129746160243447580645161290322657.6 (21 ундециллиона гигафлопс) это как 52086954864404918044718760917.6662398498194946(52 октиллиона суперкомпьютеров фугаку).
===Физика===
Физика, в принципе тут нет чего то сложного, нужно придумать уравнение, в которое ввести всего 4 фундаментальных взаимодействий, гравитационное, электромагнитное, сильное, слабое, и 12 видов энергии, механическая, внутренняя, электромагнитная, ядерная, гравитационная, вакуумная, потенциальная, кинетическая, электрическая, магнитная, и темная, все остальные законы физики будут производной этих энергий, и фундаментальных взаимодействий.
===Химия===
То что касается химии, нужно будет добавить периодический закон, к ней прикрепить систему периодических закономерностей, и их свойств а именно - 1)энергия ионизации атомов 2)энергия сродства атомов к электрону 3)электроотрицательность 4)атомные (и ионные) радиусы 5)энергия атомизации простых веществ 6)степени окисления 7)окислительные потенциалы простых веществ. Ещё электронную конфигурация, металличность и т.д. а после добавить функции химических реакций - 1)По наличию границы раздела фаз 2)По изменению степеней окисления реагентов 3)По тепловому эффекту реакции 4)По типу превращений реагирующих частиц 5)По направлению протекания 6)По признаку участия катализаторов 7)По критерию самопроизвольности вот этих свойств хватит что-бы получить более менее нормальную химию в симуляции вселенной, далее добавим туда же условие допустим если соприкасаются такое-то вещество, с таким-то веществом, на расстояние таком-то, при условии таком-то, то запускается такая-то реакция NaOH + HCl -> NaCl + H2O сопровождаем определённым звуком, определённой частоты, с определёнными децибелами, и т.д, но для реализации какой нибудь разумной цивилизации, нужны более сложные изомеры.
===Подводные камни===
1)Симуляция вселенной будет похожа только отчасти на нашу с вами вселенную, дело в том, что существует более 100 нерешённых проблемы современной физики, и мы еще многое что не знаем о этой вселенной, в том числе и критичные вещи для создания симуляции вселенной, конечно можно придумать что-то своё, или же заполнить все эти пробелы, какими либо теориями, или отсебятиной, но тогда она будет похожа только на примерно 35% от настоящей вселенной, а то и того меньше. 2)Не известно как симулировать абстрактные вещи в математике, чувства, эмоции, запахи, и т.д. мы можем симулировать то, какой результат дают чувства, но сами чувства вряд ли.
===Вывод===
Да мы можем симулировать вселенную на компьютере, и даже параллельные вселенные подменяя логику взаимодействия, с объектами взаимодействия, хоть на калькуляторе, но! Вам нужно будет придумать уравнение позволяющие умещать гигантское число данных, и если вы знает ответ на этот вопрос то напишите его в этой теме, а также их прогружать, иными словами нужно сделать этакий единый полиморфизм данных в котором будут объекты пространства в разных местах, и при этом быть одним и тем же, но при этом делая разные вещи, воспринимаясь как одно и то же, ну первое что приходит на ум это создать машинную сеть(перцептрон) которая сама найдёт и создаст способы симуляции вселенной, а если не нейронные сети то можно ещё создать ложное пространство, сделать так что-бы графика пространства создавала иллюзию симуляции вселенной, хотя это не будет симуляцией вселенной, ещё как вариант создать этакую чёрную коробку в которой заменить все объекты(элементарные частицы) на функцию вероятности, которая будет организовывать все таким образом что-бы создать симуляцию вселенной записывая её в саму себя, и реализует её из самой себя, таким образом она будет записывать данные не в переменные, а в функцию генерации вероятности, да что говорить, нужно придумать даже не то что уравнение, а целую новою парадигму программирования, новые принципы ООП, которые ориентированы в более абстрактную сторону, иррациональную сторону, и либо вам нужно быть гением вундеркиндом, либо подождать в ближайшие лет 50 или 100, если не тысячи, когда компьютеры смогут вычислять большее объёмы данных, больше операций, а также будут легко доступными, и тогда мы и сможем симулировать вселенную, и не только.
