Sommes-nous déjà dans la Matrice ?

Par Rizwan Virk

De la science-fiction à la science

Le 31 mars 2019 a marqué le 20e anniversaire de la sortie du film révolutionnaire Matrix (La Matrice) et de la sortie de mon livre, The Simulation Hypothesis. La Matrice a eu de l’influence à bien des égards – des effets spéciaux incroyables, l’action sans retenue, etc. Comme Star Wars l’a été avant lui, il est devenu un phénomène culturel qui s’étend bien au-delà du film lui-même. C’est en partie à cause de sa philosophie ; Matrix est peut-être l’incarnation la plus populaire de ce que nous appelons maintenant « l’hypothèse de simulation » – qui est l’idée que nous vivons tous dans un jeu vidéo géant partagé en ligne.

Certes, l’idée ressemble à de la science-fiction. Les créateurs de Matrix, les frères/soeurs Wachowski, prétendaient avoir été influencés par l’œuvre de Philip K. Dick, entre autres. Les nombreuses adaptations de l’œuvre de Dick sont bien connues, notamment Blade Runner, Total Recall, Le Maître du Haut Château, L’Agence. Dans ses histoires, Dick était souvent obsédé par ce qui était réel et ce qui était faux au sujet de la réalité et de l’expérience humaine – en abordant des questions d’intelligence artificielle, de simulateurs de réalité et de souvenirs faussés.

Matrix, vous vous en souviendrez, mettait en vedette Keanu Reeves dans le rôle de Neo, un pirate informatique qui rencontre des références énigmatiques à quelque chose appelé Matrix online. Cela l’amène au mystérieux Morpheus (joué par Laurence Fishburne, et bien nommé d’après le dieu grec des rêves) et son équipe.

Même si vous n’avez pas vu Matrix, vous avez probablement entendu parler de ce qui se passe ensuite, dans sa scène peut-être la plus emblématique, Morpheus donne à Neo le choix : prendre la « pilule rouge » pour se réveiller et voir ce qu’est vraiment la Matrice, ou prendre la « pilule bleue » et continuer à vivre sa vie. Neo prend la pilule rouge et « se réveille » dans le monde réel pour découvrir que ce qu’il pensait être réel était en fait une simulation informatique complexe – essentiellement un jeu vidéo ultra-réaliste !

Lorsque Matrix est sorti, l’idée de vivre dans un jeu vidéo était carrément dans le domaine de la science-fiction. Aujourd’hui, l’hypothèse de simulation est sérieusement débattue par les informaticiens, philosophes, physiciens et autres. La raison pour laquelle cet argument est pris plus au sérieux maintenant est double :

1/ l’argument philosophique de la « simulation », avancé par Nick Bostrom d’Oxford, et

2/ l’« argument de la simulation de jeux vidéo », sur le développement rapide des jeux vidéo, mis en avant, entre autres, par Elon Musk.

Deux développements majeurs

Le premier, c’est quand Nick Bostrom, professeur à Oxford, a publié son article de 2003, « Are You Living in a Simulation ? ». Bostrom n’a pas dit grand-chose sur les jeux vidéo ; au lieu de cela, il a fait un argument statistique intelligent. Bostrom a théorisé que si une civilisation obtenait un jour la possibilité de faire de telles simulations, elle créerait de nombreuses simulations ancestrales, chacune avec un grand nombre (milliards ou trillions ?) d’êtres simulés. Puisque le nombre d’êtres simulés serait largement supérieur au nombre d’êtres réels, tous les êtres (y compris nous !) sont plus susceptibles de vivre dans une simulation qu’en dehors de celle-ci ! D’autres scientifiques, y compris des physiciens, ont repris cet argument.

Dans la version jeu vidéo de cet argument, nous avons l’avancement rapide de la technologie graphique. Elon Musk, prenant la parole à Code Conference en 2016, a affirmé qu’il y a 40 ans, nous avions le jeu pong, qui était essentiellement deux lignes et un point. Aujourd’hui, nous avons la Réalité Virtuelle et les MMORPG – tous basés sur la technologie 3D. Si le rythme de développement des jeux vidéo se poursuit, dans quelques décennies, nous aurons des jeux hyperréalistes, impossibles à distinguer de la réalité.

J’appelle ce point le Point de Simulation, et dans mon livre, The Simulation Hypothesis, une partie est consacrée aux étapes de la technologie nécessaires pour atteindre ce point. Il est beaucoup plus facile de voir le chemin qui mène de la RV d’aujourd’hui à quelque chose comme Matrix qu’il ne l’était en 1999 lorsque le film est sorti. Avec des jeux comme Fortnite, Minecraft et League of Legends où des millions de joueurs en ligne interagissent dans un monde en ligne partagé, l’idée que nous pourrions nous retrouver dans un monde simulé connecté partagé ne semble pas aussi exagérée qu’en 1999.

Dans cet article, nous irons au-delà des arguments de simulation de Bostrom et Musk pour explorer certaines des raisons pour lesquelles la science nous dit que nous sommes dans une simulation de la réalité comme dans le film Matrix.

1. Pixels, résolution, réalité virtuelle et augmentée

Nous voyons déjà avec la Réalité Virtuelle que l’« immersion totale » est possible. Quiconque a joué à un jeu en RV convaincant se rendra compte qu’il est possible d’oublier le monde réel et de “croire” que le monde que vous voyez est réel.

Par exemple, je jouais à un prototype de jeu de Ping Pong en RV l’an 2018 (construit par Free Range Games), et même si ce n’était pas une résolution réaliste, je me suis perdu et j’ai cru jouer au ping pong pour de vrai. A tel point que j’ai posé la raquette sur la « table » de ping-pong et me suis appuyé contre la table. Bien sûr, c’était une table simulée donc elle n’existait pas vraiment – j’ai fini par tomber à terre. En me penchant vers la « table », j’ai failli tomber avant de me rendre compte qu’il n’y avait pas de table. En d’autres termes, pour citer Matrix, il n’y a pas de cuillère.

L’immersion ne vient pas seulement du nombre de pixels, mais aussi des contrôles et de la réactivité que la RV est capable de produire. Dans le roman (et le film de Steve Spielberg) Ready Player One, qui traite d’un monde appelé OASIS qui est totalement en réalité virtuelle, les utilisateurs portaient des lunettes légères et des combinaisons haptiques et marchaient sur des tapis roulants omnidirectionnels pour un plus grand réalisme. Dans ce monde, l’OASIS était préférable à la vie réelle.

Le fait que les modèles 3D puissent être utilisés pour créer des objets réalistes dans des films (un coup d’œil sur des films comme Blade Runner2049 vous convaincra que nous avons suffisamment de résolution pixelisée pour créer des objets réalistes) et que l’on peut imprimer des objets physiques grâce à une imprimante 3D, démontre que le monde physique peut être représenté par des informations, élément clé de cette hypothèse de simulation.

D’où viennent la réactivité et la fidélité ? Les limites sont dans le rendu en temps réel et dans la manière dont les objets interagissent les uns avec les autres dans le monde entier. La plupart des jeux ont un moteur physique et un moteur de rendu. Le moteur physique n’est jamais tout à fait réaliste (sinon il vous faudrait trop de temps pour passer d’une partie du jeu à l’autre), et le moteur de rendu est la chose qui est responsable de ce que « vous voyez » et à quoi ressemble le monde en décidant où les pixels vont et quelles couleurs ils ont. On peut facilement voir que l’immersion complète sera possible dans quelques années.

2. Pixels, Quanta et les paradoxes de Zénon

En parlant de pixels, se pourrait-il que ce que nous appelons le monde physique soit aussi constitué de pixels ?

Je me souviens de soirées tardives au MIT pendant mes études de premier cycle où j’ai eu des débats philosophiques avec mes camarades de classe sur la nature de la réalité. C’était la première fois que j’entendais parler des paradoxes de Zeno, qui étaient présentés en termes d’Achille et la tortue :

« En effet, supposons pour simplifier le raisonnement que chaque concurrent court à vitesse constante, l’un très rapidement, et l’autre très lentement ; au bout d’un certain temps, Achille aura comblé ses cents mètres de retard et atteint le point de départ de la tortue ; mais pendant ce temps, la tortue aura parcouru une certaine distance, certes beaucoup plus courte, mais non nulle, disons un mètre. Cela demandera alors à Achille un temps supplémentaire pour parcourir cette distance, pendant lequel la tortue avancera encore plus loin ; et puis une autre durée avant d’atteindre ce troisième point, alors que la tortue aura encore progressé. Ainsi, toutes les fois où Achille atteint l’endroit où la tortue se trouvait, elle se retrouve encore plus loin. Par conséquent, le rapide Achille n’a jamais pu et ne pourra jamais rattraper la tortue ».

Derrière ce paradoxe se cache la question de savoir si l’espace est quantifié ou s’il est continu. L’idée était que si l’espace était continu, comme les nombres le sont (vous pouvez toujours trouver un nombre infini de nombres entre deux nombres), comment est-il possible de toucher un objet tel que le mur ? Il faudrait toujours parcourir la moitié de la distance et ne jamais tout à fait y arriver.

C’était mon premier indice que l’espace pourrait être quantifié.

Les physiciens reconnaissent généralement que la constante de Planck est la plus petite quantité d’espace que l’on puisse mesurer. De plus, les physiciens nous disent que la plupart de ce que nous considérons comme un objet solide est en fait rempli d’espace vide à 99%, surtout si on regarde à l’intérieur des atomes. Le quanta en physique quantique est constitué de quantités discrètes – d’énergies ou « états » dans lesquels une particule peut exister. Les équations de Newton supposaient un espace continu ; il s’avère que l’univers est peut-être plus quantifié que nous le pensions.

Une question connexe est de savoir si le temps est quantifié ? Dans toutes les simulations informatiques, il y a l’idée de « génération » ou « étapes » dans la simulation. Il s’agit d’un multiple de la vitesse d’horloge du processeur, qui est la vitesse minimale à laquelle quelque chose peut être mesuré pour toute simulation fonctionnant avec ce processeur. La question de savoir si le temps est quantifié dans le monde réel est une question ouverte, bien que certains suggèrent qu’il l’est, et la constante du temps de Planck (le temps qu’il faut à la vitesse de la lumière pour parcourir la longueur de Planck) est le temps minimum quantifié. Si c’est le cas, ce serait une preuve de plus que nous vivons dans une réalité fondée sur des calculs mathématiques.

3. L’effondrement de l’onde de probabilité, l’indétermination quantique

En physique quantique, l’une des idées les plus intrigantes est la matrice des probabilités, qui est une interprétation de la façon dont les particules subatomiques peuvent présenter les propriétés d’une onde et d’une particule solide en même temps. Au niveau d’un électron ou d’un photon, l’onde est interprétée comme un ensemble de probabilités de l’endroit où la particule pourrait se trouver à un moment donné. Lorsque nous observons une possibilité particulière, alors l’onde de probabilité « s’effondre » et nous voyons une seule particule dans un endroit particulier. C’est ce qu’on appelle l’indétermination quantique.

Comment l’onde de probabilité s’effondre-t-elle ? C’est l’un des plus grands mystères de la physique. La meilleure réponse des physiciens est que la conscience détermine d’une manière ou d’une autre l’effondrement. Max Planck a écrit : « Je considère la conscience comme fondamentale et la matière comme dérivée. »

Un mystère encore plus grand est de savoir pourquoi l’univers fonctionne de cette façon.

L’hypothèse de simulation fournit une assez bonne réponse. La raison pour laquelle les jeux vidéo ont progressé jusqu’à présent en quelques décennies est due aux techniques d’optimisation. Il serait impossible, même pour les ordinateurs, de rendre en temps réel tous les pixels d’un seul univers en 3D – au lieu de cela, les informations sont stockées sous forme de modèles 3D en dehors du monde rendu et seul ce qu’un personnage particulier peut voir sous un certain angle est alors rendu. La règle d’or des moteurs de rendu de jeux vidéo est : ne rendre que ce qui peut être observé !

De nombreux adeptes de l’hypothèse de simulation pensent que l’indétermination quantique est une technique d’optimisation avec la même idée de base : ne montrer que ce qui est observé.

L’exemple le plus célèbre est celui du chat de Schrodinger, le pauvre félin qui est piégé dans une boîte avec de la matière radioactive. Après une heure, la probabilité est que le chat est soit mort ou vivant. Le bon sens nous dit que le chat est déjà mort ou vivant, et quand nous ouvrons la boîte, nous découvrons simplement ce qui s’est passé. La physique quantique nous dit que ce n’est pas le cas : jusqu’à ce que nous soyons là pour l’observer, le chat est en fait à la fois vivant et mort en même temps – ce que l’on appelle une superposition quantique !

4. Les futurs « Moi » et les univers parallèles

Un autre aspect connexe de la physique quantique qui ressemble à de la science-fiction est la théorie des univers parallèles, où l’on se connecte dans différents « univers » quand on prend des décisions. Si c’est vrai, alors il y a un graphique orienté de multiples univers qui se ramifient chaque fois que nous prenons une décision, ce qui résulte en différentes chronologies (en fait, la théorie des univers parallèles a été avancée pour résoudre le paradoxe du grand-père dans les voyages temporels).

Dans lequel de ces univers sommes-nous connectés ? Cela peut être lié à celui qui est le plus « optimal » – ce qui signifie que ces univers peuvent ou non exister comme réalités physiques réelles.

L’algorithme Minimax examine les futurs possibles, en calculant lequel est le plus optimal pour un jeu vidéo.

Le physicien Fred Alan Wolf, par exemple, dit que l’information de ces futurs potentiels nous parvient dans le présent et que nous envoyons une « vague d’offre » dans le futur, qui interagit avec les « vagues d’offre » venant du futur au présent. L’avenir possible vers lequel nous naviguerons dépend des choix que nous ferons et de la façon dont ces deux vagues se superposent l’une sur l’autre (ou s’annulent l’une l’autre). Ce sont là des résultats surprenants. Les futurs moi probables renvoient des informations au présent, et nous choisissons consciemment la voie à suivre.

Cela m’a rappelé le tout premier jeu vidéo que j’ai réalisé au MIT. La façon dont l’ordinateur a choisi la prochaine étape était de projeter les futurs possibles, puis d’utiliser un certain algorithme pour « classer » ces futurs, puis de ramener ces valeurs au présent et ensuite l’IA choisirait la voie à suivre.

Est-ce que les futurs possibles que nous calculions dans notre jeu existaient réellement ? Ou n’étaient-ils que des probabilités ? Je me suis rendu compte que ce n’est pas très différent de ce qui se passe au niveau quantique, sauf que dans les jeux existants comme les échecs ou les dames, nous utilisons une fonction simple (basée sur les règles du jeu) pour décider lequel des chemins est le plus optimal. Nous avons utilisé l’algorithme « minimax » dans la conception du jeu, en essayant de maximiser notre score et de minimiser le score de nos adversaires à chaque « tournant de l’avenir ».

Le physicien Thomas Campbell, dans son livre de 2003, My Big TOE (La Théorie du Tout) propose également qu’il existe une fonction fondamentale et que nous vivons essentiellement dans un univers simulé informatiquement qui ramifie et exploite des possibilités, comme un jeu vidéo, une fonction d’évaluation. Lui et une équipe de Caltech ont levé des fonds en 2018 pour une série d’expériences pour essayer de le prouver !

5. La vitesse de la lumière

Un autre grand mystère est pourquoi la vitesse de la lumière est l’une des rares constantes, l’une des rares valeurs fondamentales de la physique. En fait, toute matière est assimilée à de l’énergie, et l’énergie peut être un dérivé de la lumière elle-même. Tandis que d’autres choses changent, y compris la gravité et l’espace-temps, Einstein a découvert que la vitesse de la lumière reste fixe.

Pourquoi la vitesse des ondes électromagnétiques serait-elle la même que celle à laquelle l’information peut voyager dans l’univers ?

Dans les jeux vidéo, il s’avère que les pixels sont basés sur la lumière – ils sont éclairés pendant un temps limité, et toute communication se fait entre ordinateurs à la vitesse de la lumière. Tout comme dans la relativité où la simultanéité ne peut pas vraiment être garantie, il en va de même pour les jeux vidéo – chaque joueur utilise son ordinateur et réagit aux informations sur le jeu, qui sont envoyées à des serveurs cloud en dehors du monde rendu. Le service de cloud fait de son mieux pour respecter la simultanéité et ordonner les événements, mais c’est peut-être impossible.

Conclusion

Avec l’argument de la simulation statistique et les progrès de la technologie des jeux vidéo, ce sont quelques-unes des raisons pour lesquelles les scientifiques commencent à prendre l’hypothèse de simulation au sérieux. En fait, de nombreux physiciens et biologistes commencent à réaliser que sous les objets physiques qu’ils étudient, l’univers est en fait de l’information.

Dans son autobiographie, le célèbre physicien John Wheeler a écrit « it from bit » – ce qui signifie que les octets, sans importance, sont la « chose fondamentale dans l’univers ». En fait, il a dit que la physique a traversé trois phases dans sa carrière et chaque phase était une évolution de notre compréhension de l’univers. La première phase était que « tout est une particule » (matière, modèle newtonien), puis « tout est un champ/onde » (modèle de probabilité quantique), et enfin, « tout est information » ou bits.

Si tout n’est que de l’information, ou des bribes d’information, cela ne serait pas seulement cohérent avec une simulation de jeu vidéo comme celle dans Matrix, cela expliquerait certaines des grandes questions qui restent sans réponse dans la science – pourquoi le monde existe et pourquoi se manifeste-t-il de cette manière ?

Bien que nous ne soyons pas en mesure de reproduire la simulation de Matrix avec notre technologie actuelle, notre informatique et nos jeux vidéo sont de plus en plus sophistiqués pour affirmer que nous sommes sur la bonne voie.

yogaesoteric
10 février 2020