Исследование UBCO опровергает идею о том, что Вселенная — это компьютерная симуляция

В фильме «Матрица», рассказывающем о компьютерной симуляции мира, красная и синяя таблетки символизируют выбор, который герой должен сделать между иллюзией и правдой реальности. Фото: ANIRUDH на Unsplash.

Это излюбленный сюжетный ход научной фантастики: вся наша Вселенная может быть симуляцией, запущенной на суперкомпьютере некой высокоразвитой цивилизации.

Однако новое исследование Университета Британской Колумбии в Оканагане (UBCO) математически доказало, что это не просто маловероятно — это невозможно.

Доктор Мир Файзал, адъюнкт-профессор факультета естественных наук имени Ирвинга К. Барбера в UBCO, и его международные коллеги — доктора Лоуренс М. Краусс, Аршид Шабир и Франческо Марино — показали, что фундаментальная природа реальности функционирует таким образом, который не смог бы воспроизвести ни один компьютер.

Их выводы, опубликованные в журнале Journal of Holography Applications in Physics, выходят за рамки простого предположения о том, что мы не живем в симулированном мире, подобном «Матрице». Они доказывают нечто гораздо более глубокое: Вселенная построена на типе понимания, который существует вне досягаемости любого алгоритма.

«Высказывались предположения, что Вселенная может быть симуляцией. Если бы такая симуляция была возможна, симулированная Вселенная сама могла бы породить жизнь, которая, в свою очередь, могла бы создать свою собственную симуляцию. Эта рекурсивная возможность делает крайне маловероятным то, что наша Вселенная является исходной, а не симуляцией, вложенной в другую симуляцию», — говорит доктор Файзал. — «Раньше считалось, что эта идея находится за пределами научных исследований. Однако наше недавнее исследование продемонстрировало, что её, на самом деле, можно изучать научно».

Исследование опирается на удивительное свойство самой реальности. Современная физика ушла далеко вперед от ньютоновских «вещей», отскакивающих друг от друга в пространстве. Теория относительности Эйнштейна заменила ньютоновскую механику. Квантовая механика вновь изменила наше понимание. Современная передовая теория — квантовая гравитация — предполагает, что даже пространство и время не являются фундаментальными. Они возникают из чего-то более глубокого: чистой информации.

Эта информация существует в том, что физики называют платоновским миром — математическим фундаментом, который более реален, чем физическая Вселенная, которую мы воспринимаем. Именно из этого мира возникают пространство и время.

И вот здесь начинается самое интересное. Команда доказала, что даже этот информационный фундамент не может полностью описать реальность, используя только вычисления. Они использовали мощные математические теоремы, включая теорему Гёделя о неполноте, чтобы доказать, что полное и непротиворечивое описание всего сущего требует того, что они называют «неалгоритмическим пониманием».

Подумайте об этом так. Компьютер следует рецептам, шаг за шагом, какими бы сложными они ни были. Но некоторые истины могут быть постигнуты только через неалгоритмическое понимание — понимание, которое не вытекает из какой-либо последовательности логических шагов. Эти «гёделевские истины» реальны, но их невозможно доказать с помощью вычислений.

Вот простой пример с утверждением: «Это истинное утверждение недоказуемо». Если бы оно было доказуемо, оно было бы ложным, что сделало бы логику противоречивой. Если оно недоказуемо, значит, оно истинно, но это делает любую систему, пытающуюся его доказать, неполной. В любом случае, чистые вычисления терпят неудачу.

«Мы продемонстрировали, что невозможно описать все аспекты физической реальности, используя вычислительную теорию квантовой гравитации», — говорит доктор Файзал. — «Следовательно, никакая физически полная и непротиворечивая теория всего не может быть выведена только из вычислений. Скорее, она требует неалгоритмического понимания, которое является более фундаментальным, чем вычислительные законы квантовой гравитации, и, следовательно, более фундаментальным, чем само пространство-время».

Поскольку вычислительные правила в платоновском мире могли бы, в принципе, напоминать правила компьютерной симуляции, нельзя ли симулировать сам этот мир?

Нет, отвечают исследователи. Их работа раскрывает нечто более глубокое.

«Опираясь на математические теоремы, связанные с неполнотой и неопределимостью, мы доказываем, что полностью непротиворечивое и полное описание реальности не может быть достигнуто только с помощью вычислений», — объясняет доктор Файзал. — «Оно требует неалгоритмического понимания, которое по определению находится за пределами алгоритмических вычислений и, следовательно, не может быть симулировано. Следовательно, эта Вселенная не может быть симуляцией».

Соавтор доктор Лоуренс М. Краусс говорит, что это исследование имеет глубокие последствия.

«Фундаментальные законы физики не могут быть заключены внутри пространства и времени, потому что они их порождают. Однако долгое время существовала надежда, что по-настоящему фундаментальная теория всего сможет в конечном итоге описать все физические явления с помощью вычислений, основанных на этих законах. Но мы доказали, что это невозможно. Полное и непротиворечивое описание реальности требует чего-то более глубокого — формы понимания, известной как неалгоритмическое понимание».

Вывод команды ясен и знаменует собой важное научное достижение, говорит доктор Файзал.

«Любая симуляция по своей сути алгоритмична — она должна следовать запрограммированным правилам», — говорит он. — «Но поскольку фундаментальный уровень реальности основан на неалгоритмическом понимании, Вселенная не может быть и никогда не могла бы быть симуляцией».

Гипотеза симуляции долгое время считалась непроверяемой, относящейся скорее к философии и даже научной фантастике, чем к науке. Это исследование переводит её в область математики и физики и дает окончательный ответ.