모의실험 가설

모의실험 가설(模擬實驗假說, 영어: Simulation hypothesis)은 인류가 생활하고 있는 이 세계는 모두 모의현실이라는 가설이다.

프랭크 티플러의 오메가 포인트

물리학자 프랭크 티플러는, 닉 보스트롬의 주장과 유사한 시나리오를 고찰했다. 우주가 대함몰로 임종을 맞이한다는 가설을 채용해, 그 우주 전체의 계산 능력은 시간과 함께 증대해 나가, 어떤 시점에 임종까지의 남은 시간이 없어져 가는 속도보다 계산 능력의 증대가 커진다고 한다. 그러면, 실제의 우주에는 유한의 시간 밖에 남아 있지 않음에도 불구하고, 시뮬레이션 내의 시간은 주관적으로는 영원히 계속 되게 된다.
이 가설이 현대의 인류에게 암시하고 있는 것은, 강대한 컴퓨터가 있으면, 각개인의 뇌의 양자 상태를 시뮬레이션 내에서 재창조하는 것으로, 일찍이 살아 있던 사람들 전원을 부활시키는 일도 기본적으로는 가능하다는 것이다. 이것에 의해, 이민형과 가상 시민형의 모의현실이 가능해진다. 그 중의 주민이 보면, 오메가 포인트는 영원히 계속 되는 내세며, 본질적으로 가상적인 것으로부터, 임의의 공상적인 형태를 취할 수 있다. 티플러의 가설로는, 원미래의 사람들 혹은 로봇후손들이 역사적 정보를 재생하는 수단이 필요하고, 거기에 따라 그들의 선조를 모의된 내세에 부활시킨다. 결국 강대한 우주 컴퓨터의 능력이 무한이거나 전능하게되면, 모든 가능세계들도 동시 병행적으로 모의하게 된다.
그러나, 대함몰이 일어날지에 대해서, 최근에는 회의적인 관측 결과가 많이 나타나고 있다.

계산주의와 관념적 모의실험 이론

계산주의란, 심리철학의 이론이며, 인식이 계산의 형태의 일종이라는 것이다. 이것은 시뮬레이션 가설에 있어서, 의식이 있는 것을 시뮬레이션 할 가능성을 증명하는 생각이며, 특히 가상시민형 시뮬레이션에 필요하게 된다. 예를 들면, 물리적인 계가 어느 정도의 정도로 모의 가능하다는 것은 잘 알려져 있다. 계산주의가 올바르고, 인공의식을 생성하는데 문제가 없으면, 모의현실의 이론상의 가능성은 확실한 것이 된다. 그러나, 인식과 현상적 의식의 관계에는 이론이 있다. 만약 의식에 어떠한 물리적 실체가 필수라면, 모의된 사람들은 적절히 행동할 수 있어도 철학적 좀비에 지나지 않는다. 이것은 닉 보스트롬의 주장도 부정하게 되어, 의식을 모의할 수 없다면, 우리는 시뮬레이션 안에 의식이 있는 존재로서 있을 리가 없다는 것이 된다.
일부 이론가 는 ‘의식은 계산이다’라는 파생적인 계산주의와 수학적 현실주의(수학적 플라톤 주의라고도)가 진실이라고 하며, 우리의 의식은 시뮬레이션안에 있음에 틀림 없다고 주장한다. 그러한 주장에는, "Plato's heaven" 혹은 궁극집합에는 모든 알고리즘이 포함되어 그 중에 의식을 실장하는 알고리즘도 포함되어 있다는 생각이 포함된다. 관념적 시뮬레이션 이론은, 다중 우주론이나 만물의 이론의 부분 집합이기도 하다.

물리학의 계산 가능성

우리가 모의현실 안에 있다는 주장으로의 결정적인 반론은, 계산불능인 물리학 현상의 발견일 것이다. 왜냐하면 그러한 현상이 발견되면, 컴퓨터가 할 수 없는 것이 현실에 일어나고 있고, 컴퓨터 시뮬레이션으로는 그것을 재현할 수 없게 되기 때문이다. 현재, 기존의 물리학은 계산 가능하다고 생각된다.
시뮬레이션은 실시간으로 실행할 수 없다는 반론도 있다. 그러나, 거기에는 중요한 점이 놓쳐지고 있다. 문제는 선형성이 아니고, 오히려 무한의 계산 스텝을 유한 시간내에 실행 가능한가라는 점이다. 이러한 주장은, 튜링 기계보다 강력하다 여겨지는 가설적인 하이퍼 컴퓨터 상에서의 시뮬레이션에는 들어맞지 않는다. 그러나, 시뮬레이션을 실시하고 있는 컴퓨터가, 모의되고 있는 세계에 있는 컴퓨터 이상의 능력을 가지고 있을지를 아는 방법이 전혀 존재하지 않는다. 시뮬레이션 안과 밖에서 같은 물리학적 법칙이 성립될 필요는 없기 때문에, 시뮬레이션의 외부에서는 다른 물리 법칙에 따라서 컴퓨터가 보다 강력할지도 모른다. 문제는 우주가 컴퓨터에 의한 시뮬레이션이 아닌 것을 나타내 보이는 증거가 존재하지 않는 점이며, 그 때문에 칼 포퍼와 같은 견해를 채용하면, 시뮬레이션 가설은 반증 가능성이 없기 때문에, 과학적으로는 받아 들여지지 않는다는 것이 된다.

CantGoTu(칸트-루 괴델-튜링) 환경

CantGoTu 환경의 개념은, 게오르크 칸토어의 대각선 논법, 쿠르트 괴델의 불완전성 정리, 앨런 튜링 등으로 대표되는 계산 가능성 이론의 세 개를 기초로서 그것들을 가상 현실 환경에 적용한 것이다. 데이비드 도이치가 《The Fabric of Reality》(1997년) 중에서 제창했다.
모든 가능한 가상 현실을 그릴 수 있는 컴퓨터를 상정하자. 그 생성기가 낳는 모든 가능한 환경은, 환경 1, 환경 2와 같이 늘어놓을 수 있다. 각각의 환경으로부터 같은 기간의 타임 슬라이스(도이치는 1분으로 했지만, 이것은 원리적으로는 플랑크 시간까지 단축할 수 있다)을 취한다. 여기서, 새로운 환경을 다음과 같이 구축한다. 최초의 시점에서는, 환경 1과 모든 점이 다른 환경을 생성해, 일정시간 후에는 환경 2과 모든 점이 다른 환경을 생성해, 와 같이 해 나간다. 이 새로운 환경은 그 때까지 늘어놓은 어느 환경과도 달라, 어느 시점을 매우 생각할 수 있는 모든 환경과 다르다. 따라서, 이러한 만능 VR생성기를 구축하지 못하고, 어떤 수단을 가지고도 효율적으로 그릴 수 없는 환경이 존재한다.
그러나 같은 책 속에서 도이치는 “모든 물리적으로 가능한 환경을 포함한 레파토리를 가진 가상 현실 생성기를 구축 가능하다”는 과격한 주장을 전개했다.
그러나 ‘모든 물리적으로 가능한 환경을 포함’한다면, 그 컴퓨터는 자기 자신을 포함한 환경도 완전한 시뮬레이션으로서 내포해야 한다.

도덕적 문제

게다가 시뮬레이션 내의 다른 사람들이 단순한 봇이라는 생각에 매달려지면, 도덕관념은 완전히 다른 것이 된다.
보스트롬은 내세에 대해 다음과 같이 말하고 있다. “내세의 당신의 운명은, 당신이 현재의 모의된 현세에서 어떻게 행동했는지에 따라 결정할 수 있을지도 모른다.” 즉, 고차의 존재를 가정하면 시뮬레이션 내에서 윤리적으로 행동하는 것으로 최종적으로 좋은 결과를 얻을 수 있다는 생각도 성립된다.

버그

컴퓨터에 의한 시뮬레이션에는, 보이드로 불리는 틈새나 버그가 있고, 내부로부터도 아는 경우가 있을 지도 모르다. 그러한 것을 찾아내 검증할 수 있다면, 거기에 따라 모의현실의 내부에 있는 것을 증명할 수 있을 가능성이 있다. 그러나, 물리 법칙에 반하는 일은, 그 밖에도 설명할 수 있는 가설을 생각할 수 있다(신 등). 영화 《매트릭스》로 그려진 것처럼, 기시감 등의 일상적인 기묘한 체험도 어떠한 버그로서 설명할 수 있을 가능성이 있다.
실제, 버그는 자주 있는 문제라고 생각할 수 있다. 충분히 강력한 시뮬레이션에 대해서는, 모든 경험이나 사고가 감시되고 있을 가능성이 있어, 버그나 빠져 나갈 구멍에 관한 지식이 즉석에서 소거되는 것은 아닐것인가 라는 생각도 있다. 물론, 그 경우는 버그를 발견할 수 없을(발견했다고 해도 거기에 기초를 두어 행동할 수 없다) 것이다.

숨겨진 메시지, 혹은 이스터 에그

시뮬레이션에는, 설계자 혹은 수수께끼를 푸는데 성공한 거주자가 배치한 메시지나 출구가 있을 지도 모른다. 이것은 게임 등의 실제의 소프트웨어에서 때때로 볼 수 있는 이스터 에그에 상당하는 것이다. 예를 들면, e나 원주율과 같은 상수에 어떠한 메시지가 포함되지 않을까 라는 탐색이 오랜 세월 행해지고 있다. 칼 세이건의 SF 소설 《콘택트》에서, 세이건은 원주율로부터 어떠한 표시를 찾아낼 가능성을 논하고 있다.
그러나, 그러한 메시지는 현재 발견되지 않았다. 물론, 다른 가설로 같은 현상을 설명할 수도 있다.

처리능력

컴퓨터 시뮬레이션의 능력은, 그것을 실행하는 컴퓨터의 능력에 제한되고 있어 매우 미세한 레벨(원자 이하의 레벨)에서는 완전한 계산을 하지 않은 것이 아닐것인가 라는 생각도 있다. 이것은, 소립자 물리학으로 얻을 수 있는 정보의 정확도의 상한으로서 나타날 가능성이 있다.
그러나, 이 주장에서는 정확도의 판정을 시뮬레이션 내에서 만들어진 컴퓨터 상에서 실시하게 된다. 따라서, 우리가 시뮬레이션 안에 있다면, 컴퓨터의 성질을 오인할 가능성이 있다.
이 생각을 한 걸음 진행하면, 우리는 물리적 한계가 있기 때문에 원자 레벨 이하의 구조를 직접 보지 못하고, 단지 모의하고 있는 것에 지나지 않는다고 말할 수 있다. 즉, 우리는 현미경이나 컴퓨터라는 기기의 정확성을 신뢰해 원자 이하의 레벨을 관측하고 있다. 이것들이 모두 모의된 세계 안에 있는 것이라면, 현실 세계를 생성하는데 필요로 하는 계산 능력은 큰폭으로 삭감 가능해진다.

하이젠베르크의 불확정성 원리

베르너 하이젠베르크는 양자 역학 레벨의 세계를 관측할 때, 모든 관점에서 완전한 정보를 얻을 수 없다는 사실을 발견했다. 이것을 불확정성 원리라고 부른다.
성능이 한정된 플랫폼 상의 비디오 게임에서 경치를 렌더링할 때, 이 불확장성 원리와 비유적으로 유사한 것이 행해지고 있다. 즉, 플레이어가 보지 않은 경치는 렌더링 되지 않고, 플레이어가 보려고 했을 때 처음으로 그려지는 것이다.
물론, 불확정성 원리는 시뮬레이션 가설을 꺼내지 않아도 설명할 수 있다. “우주는 원래 그렇게 존재했다”고 생각하는 것이다.

디지털 물리학과 세포 자동자

디지털 물리학에선, 우주의 역사는 어느 의미로 ‘계산 가능한 것’을 기본적인 전제로 하고 있다. 이 가설은 콘라트 트제의 저서 《Rechnender Raum》로 처음으로 나타나 동서에서는 세포 자동자를 중심으로 해설했다. Juergen Schmidhuber는, 점근적으로 최적인 방법으로 매우 짧은 프로그램으로부터 모든 프로그램을 생성할 수 있기 때문에, 우주는 튜링 기계라고 생각할 수도 있다고 시사했다. 다른 제창자로서 에드워드 후레드킨, 스티븐 울프램, 노벨 물리학상 수상자인 헤라르뒤스 엇호프트 등이 있다. 그들은, 양자 역학의 확률론적 성질은 계산 가능성과 모순되지 않는다고 주장한다. 디지털 물리학의 양자판은 세스 로이드가 제창했다. 이러한 시사로부터 구체적인 물리학적 이론이 구축된 적은 없다.
물리학의 연속체의 사양이, 물리적 우주의 시뮬레이션을 불가능하게 하고 있다는 견해도 있다. 실수나 매거 불가능한 무한을 물리학으로부터 배제하면, 컴퓨터 시뮬레이션의 가능성이 태어난다.