物理学者は長い間、なぜ宇宙が生命の進化に適した条件で始まったのかを説明するのに苦労してきた。なぜ物理法則や定数は、星や惑星、ひいては生命の誕生を可能にするような非常に特殊な値をとるのだろうか？例えば、宇宙を拡大する力であるダークエネルギーは、理論が示唆するよりもはるかに弱く、物質がばらばらになるのではなく、まとまっていることを可能にしている。

一般的な答えは、私たちは無限に広がる宇宙の中に住んでいるのだから、少なくとも1つの宇宙が私たちの宇宙と同じようになったとしても驚くことはない、というものだ。しかし、もう一つは、私たちの宇宙はコンピュータ・シミュレーションであり、誰か（おそらく高度な宇宙人）が条件を微調整しているのだというものだ。

後者は、情報物理学と呼ばれる学問分野では、時空や物質が基本的な現象ではないとしている。物理的な現実は、基本的に情報の断片で構成されており、そこから私たちの時空体験が生み出されているのだ。これに対して、温度は原子の集団的な運動から「出現」する。温度は、原子の集団運動から生まれる。

このことは、私たちの宇宙が実はコンピュータ・シミュレーションである、というとんでもない可能性を導き出す。この考えは、それほど新しいものではない。1989年、伝説的な物理学者であるJohn Archibald Wheeler（ジョン・アーチボルド・ホイーラー）が、宇宙は基本的に数学的であり、それは情報から生まれると見ることができると示唆したのである。彼は、”it from bit “という有名な格言を作った。

2003年には、英国オックスフォード大学の哲学者Nick Bostrom（ニック・ボストロム）が「シミュレーション仮説」を提唱した。これは、私たちがシミュレーションの中で生きている可能性が実は高いという主張である。なぜなら、高度な文明が発達し、シミュレーションが現実と見分けがつかないほど高度な技術を持つようになれば、参加者は自分がシミュレーションの中にいることに気づかないからだ。

米マサチューセッツ工科大学の物理学者Seth Lloyd（セス・ロイド）は、宇宙全体が巨大な量子コンピュータである可能性を示唆し、シミュレーション仮説を次のレベルへと押し上げた。

そして2016年、実業界の大物Elon Musk（イーロン・マスク）は「我々はシミュレーションの中にいる可能性が高い」と結論づけた（上の動画参照）。

実証的な証拠

私たちの物理的現実は、観察者から独立して存在する客観的な世界ではなく、シミュレーションされた仮想現実である可能性を示唆する証拠がいくつかある。

どのような仮想現実の世界も、情報処理に基づくものである。つまり、すべてのものは最終的にデジタル化され、それ以上細分化できない最小のサイズであるビットにまでピクセル化される。これは、原子や粒子の世界を支配する量子力学の理論によれば、私たちの現実を模倣しているように見える。量子力学では、エネルギー、長さ、時間の最小単位が存在するとされている。同様に、宇宙で目に見えるすべての物質を構成している素粒子も、物質の最小単位である。簡単に言うと、私たちの世界はピクセル化されているのだ。

宇宙のすべてを支配する物理法則も、シミュレーションがプログラムを実行する際にたどるコンピューターのコードラインに似ている。さらに、数式や数字、幾何学模様がいたるところに存在しており、世界はすべて数学的に成り立っているように見える。

物理学におけるもう一つの不思議は、シミュレーションの仮説を裏付けるものとして、我々の宇宙における最高速度の限界、すなわち光速がある。仮想現実では、この限界はプロセッサの速度限界、つまり処理能力の限界に相当する。シミュレーションでは、プロセッサに負荷がかかるとコンピュータの処理が遅くなることが分かっている。同様に、Albert Einstein（アルベルト・アインシュタイン）の一般相対性理論では、ブラックホール近傍では時間が遅くなることが示されている。

シミュレーション仮説の最も有力な根拠は、おそらく量子力学から得られるものだろう。これは、自然は「リアル」ではないことを示唆している。特定の場所など、決められた状態にある粒子は、実際に観察したり測定したりしない限り、存在しないように見えるのである。その代わり、粒子はさまざまな状態が同時に混在しているのだ。同様に、バーチャルリアリティでは、観察者やプログラマーがいないと物事は起こらない。

量子「もつれ」は、2つの粒子を不気味に結びつけることができ、片方を操作すると、どんなに離れていても、もう片方も自動的に、しかも即座に操作できる。

しかし、これは、バーチャルリアリティのコード内では、すべての「場所」（点）が中央のプロセッサーからほぼ等距離にあるという事実で説明することもできるかもしれない。つまり、私たちは2つの粒子が何百万光年も離れていると思っていても、シミュレーションの中で作られたものであれば、そうではないのだ。

可能な実験

宇宙が本当にシミュレーションであると仮定した場合、シミュレーションの中でどのような実験を行えば、それを証明できるだろうか？

シミュレーションされた宇宙は、私たちの周りにたくさんの情報ビットを含んでいると考えるのが妥当だろう。この情報ビットはコードそのものである。したがって、これらの情報ビットを検出すれば、シミュレーションの仮説が証明されることになる。最近提唱された質量・エネルギー・情報の等価原理（質量がエネルギーや情報、あるいはその逆として表現されることを示唆）により、情報ビットは小さな質量を持っているはずだとされている。このことは、私たちに探索の手がかりを与えてくれる。

私は、情報が実は宇宙の5番目の物質であると仮定している。さらに、素粒子1個あたりに含まれる情報量の予想値も計算した。これらの研究により、2022年には、これらの予測を検証する実験プロトコルが発表された。この実験では、素粒子とその反粒子（すべての粒子には、電荷が逆で同一である「反粒子」がある）を一瞬のうちに消滅させ、「光子」（光の粒子）を放出させることによって、素粒子内部にある情報を消去する。

私は、情報物理学に基づき、生成される光子の周波数の正確な範囲を予測した。この実験は、既存のツールで非常に実現しやすいものであり、そのためのクラウドファンディングサイトを立ち上げた。

他にもアプローチはある。物理学者の故・John D. Barrow（ジョン・D・バロウ）は、シミュレーションは小さな計算エラーを蓄積し、それをプログラマーが修正することで継続させることができると主張した。彼は、このような修正は、自然界の定数が変化するような、矛盾した実験結果が突然現れるような形で経験するのではないかと指摘した。そのため、定数の値を監視することも選択肢の一つである。

私たちの現実がどのようなものであるかは、最大の謎の1つだ。シミュレーション仮説を真剣に考えれば考えるほど、いつか証明できるかもしれないし、反証できるかもしれない。

本記事は、Melvin M. Vopson氏によって執筆され、The Conversationに掲載された記事「How to test if we’re living in a computer simulation」について、Creative Commonsのライセンスおよび執筆者の翻訳許諾の下、翻訳・転載しています。