Це улюблений сюжетний хід наукової фантастики: весь наш Всесвіт може бути симуляцією, що працює на суперкомп'ютері якоїсь розвиненої цивілізації.
Але нове дослідження, проведене в Університеті Британської Колумбії в Оканагані, математично довело, що це не просто малоймовірно, а взагалі неможливо.
Доктор Мір Файзал, ад'юнкт-професор факультету природничих наук імені Ірвінга К. Барбера в Університеті Британської Колумбії в Оканагані, та його колеги з інших країн, Лоуренс М. Краусс, Аршид Шабір та Франческо Маріно, показали, що фундаментальна природа реальності діє.
Їхні висновки, опубліковані в журналі Journal of Holography Applications in Physics, виходять за рамки простого припущення про те, що ми живемо не в змодельованому світі, подібному до «Матриці». Вони доводять щось набагато глибше: Всесвіт побудований на розумінні, яке існує за межами досяжності будь-якого алгоритму.
«Було висловлено припущення, що Всесвіт можна змоделювати. Якби така симуляція була можлива, змодельований Всесвіт сам міг би дати початок життю, яке, своєю чергою, могло б створити свою власну симуляцію. Ця рекурсивна можливість робить вкрай малоймовірним, що наш Всесвіт є початковим, а не симуляцією, вкладеним в іншу симуляцію», — каже доктор Файзал. «Раніше вважалося, що ця ідея знаходиться поза науковим дослідженням. Однак наші недавні дослідження показали, що вона насправді може бути науково обґрунтованою».
Дослідження ґрунтується на дивовижній властивості самої реальності. Сучасна фізика вийшла далеко за межі ньютонівської матеріальної «речовини», що рухається в просторі. Теорія відносності Ейнштейна замінила ньютонівську механіку. Квантова механіка знову змінила наше розуміння. Сучасна передова теорія - квантова гравітація - передбачає, що навіть простір і час не є фундаментальними. Вони виникають із чогось глибшого: чистої інформації.
Ця інформація існує в тому, що фізики називають платонівським світом — математичною основою, реальнішою за фізичний Всесвіт, який ми сприймаємо. Саме з цього світу виникають самі простір та час.
І ось тут починається найцікавіше. Команда продемонструвала, що навіть ця інформаційна основа не може повністю описати реальність, використовуючи лише обчислення. Вони використовували потужні математичні теореми, включаючи теорему Геделя про неповноту, щоб довести, що повний і несуперечливий опис всього вимагає того, що вони називають «неалгоритмічним розумінням».
Подумайте про це так. Комп'ютер слідує інструкціям, крок за кроком, незалежно від їх складності. Але деякі істини можна осягнути лише за допомогою неалгоритмічного розуміння - розуміння, яке не випливає з будь-якої послідовності логічних кроків. Ці «геделівські істини» є реальними, але їх неможливо довести за допомогою обчислень.
Ось простий приклад із твердженням: «Це правдиве твердження недоказове». Якби воно було доказове, воно було б хибним, що робить логіку суперечливою. Якщо ж воно недоказове, воно істинно, але це робить будь-яку систему, яка намагається довести його, неповною. У будь-якому випадку, чисте обчислення зазнає невдачі.
"Ми продемонстрували, що неможливо описати всі аспекти фізичної реальності за допомогою обчислювальної теорії квантової гравітації", - говорить доктор Файзал. «Отже, ніяка фізично повна та несуперечлива теорія всього не може бути виведена лише за допомогою обчислень. Швидше, для цього потрібне неалгоритмічне розуміння, яке фундаментальніше, ніж обчислювальні закони квантової гравітації, і, отже, фундаментальніше, ніж сам простір-час».
Оскільки обчислювальні правила в платонівському світі, в принципі, можуть нагадувати правила комп'ютерної симуляції, хіба цей світ не може бути змодельований?
Ні, кажуть дослідники. Їхня робота відкриває щось глибше.
"Опираючись на математичні теореми, пов'язані з неповнотою і невизначеністю, ми демонструємо, що повністю несуперечливий і повний опис реальності не може бути досягнутий лише за допомогою обчислень", - пояснює доктор Файзал. «Для цього потрібно неалгоритмічне розуміння, яке за визначенням виходить за рамки алгоритмічних обчислень і, отже, не може бути змодельовано. Отже, цей всесвіт не може бути симуляцією».
Співавтор дослідження доктор Лоуренс М. Краусс вважає, що це дослідження має глибокі наслідки.
«Фундаментальні закони фізики не можуть бути укладені у просторі та часі, оскільки вони їх породжують. Однак довгий час існувала надія, що по-справжньому фундаментальна теорія зможе в кінцевому підсумку описати всі фізичні явища за допомогою обчислень, заснованих на цих законах. Однак, ми продемонстрували, що це неможливо. Повний і несуперечливий опис реальності вимагає чогось глибшого — форми розуміння, відомої як неалгоритмічне розуміння».
Висновок команди очевидний і знаменує важливе наукове досягнення, говорить доктор Файзал.
«Будь-яка симуляція за своєю суттю є алгоритмічною — вона повинна дотримуватися запрограмованих правил», — каже він. «Але оскільки фундаментальний рівень реальності ґрунтується на неалгоритмічному розумінні, Всесвіт не може бути й ніколи не міг бути симуляцією».
Гіпотеза симуляції довгий час вважалася неперевіреною, що належить до галузі філософії й навіть наукової фантастики, а не науки. Це дослідження міцно переносить її в область математики та фізики та дає остаточну відповідь.
