「重力」はこの宇宙がコンピューターシミュレーションだということの証拠だと物理学者が主張

ポーツマス大学のメルヴィン・M・ヴォプソン准教授が、私たちが宇宙の基本的な力だと考えている重力は実際には力ではなく、宇宙が情報を効率化しようとする働きから生じる現象である可能性があるとする論文を発表しました。ヴォプソン准教授は、私たちの宇宙がコンピューターによるシミュレーションのような計算プロセスによって動いているというシミュレーション仮説を示すものだと主張しています。

Is gravity evidence of a computational universe? | AIP Advances | AIP Publishing
https://pubs.aip.org/aip/adv/article/15/4/045035/3345217/Is-gravity-evidence-of-a-computational-universe

Could gravity be evidence that the universe is a computer simulation? My new study suggests why this might be so
https://theconversation.com/could-gravity-be-evidence-that-the-universe-is-a-computer-simulation-my-new-study-suggests-why-this-might-be-so-255913

さまざまな物体のエネルギーや熱を物理学で扱う熱力学では、熱力学の法則が基礎となっています。このうち、熱力学第二法則は「自然現象は放置するとエントロピー、すなわち『乱雑さ』が増大する方向に進む」と定めています。

例えば、カップに熱いコーヒーを注いだとします。注いだ直後のコーヒーは熱いですが、時間が経つと共にエネルギーが熱い方から冷たい方に流れ、やがてコーヒーの温度は室温と同じになります。この状態はまさにエントロピーが増大した結果で、「熱平衡状態に達した」と呼びます。

このエントロピーという概念は熱力学だけでなく、数学者のクロード・シャノンが考案した情報理論にも存在します。ヴォプソン准教授は2023年の論文で、「情報の乱雑さを示す情報エントロピーは時間とともに減少するか、あるいは可能な限り低い状態で一定に保たれなければならない」という「情報ダイナミクスの第二法則」を提唱しました。

この情報ダイナミクスの第二法則はコンピュータのデータ圧縮に似ている、とヴォプソン准教授は説明しています。例えば、たくさんのファイルが散らかったデスクトップは「情報エントロピーが高い」状態です。これらのファイルをZIPファイルに圧縮すると、見た目もスッキリし、必要な情報量は少なくなります。これが「情報エントロピーが低い」状態です。この法則は、宇宙も同じように、情報をできるだけシンプルで効率的な状態にしようとする傾向があることを示唆しています。

ヴォプソン准教授は、宇宙空間は滑らかで連続的なものではなく、非常に小さなセルの集まりで構成されていると仮定しています。これらのセルには1ビット、つまり0か1の情報を記録することができます。

例えば、以下の図A(左)は、何もない空っぽの二次元空間で、すべてのセルが「0」という情報を記録しています。情報エントロピーは最も低い状態です。そして、図B(右)は、4つの質点がランダムな位置に配置されています。質点が存在するセルは「1」という情報を記録するため、全体の情報量は増え、図Aよりも情報エントロピーは高いといえます。

図C(右)は、図Bの状態から4つの質点が重心に向かって動き始めた様子を示しています。この動きは、情報ダイナミクスの第二法則に従い、情報エントロピーが減少していると言えます。そして、図D(左)で、4つの点重心が1つのセルに収まりました。この状態は情報エントロピーが可能な限り最も低くなった状態であり、平衡状態に達したと言えます。

上記の思考実験は、バラバラだった質点が引き合って1つにまとまろうとする動き、つまり私たちが「重力」と呼んでいる現象が、宇宙の情報がより安定で効率的な状態へ移行する「情報エントロピー的な力」であることを示しているとヴォプソン准教授は論じています。

さらに、ヴォプソン准教授は「重力が情報圧縮という計算的なプロセスとして説明できることは、宇宙が計算的な構造物、すなわちシミュレーションである可能性を示す強力な証拠である」と主張しています。重力だけでなく、宇宙に存在する多くの対称性やパウリの排他原理なども計算的なプロセスの特徴を示しているという解釈と共に、ヴォプソン准教授は「私たちが観測している物理法則は、自然界の根源的な力というよりも、宇宙という巨大コンピューターを動かしているソースコードや計算ルールである」という考えを示しました。