Физики только что исключили, что Вселенная является симуляцией
Вопрос, который беспокоил физиков на протяжении прошлого столетия, наконец-то нашел решение – но, возможно, не то, на которое все надеялись.
В новом детальном анализе современной теории группа физиков под руководством Мира Файзала из Университета Британской Колумбии показала, что не существует универсальной «Теории Всего», которая аккуратно согласовывала бы общую теорию относительности с квантовой механикой – по крайней мере, не алгоритмической.
Естественным следствием этого является что Вселенная не может быть симуляцией, поскольку любая такая симуляция должна работать алгоритмически.
По теме: Слизевик использовался для воссоздания невидимой паутины, удерживающей нашу Вселенную вместе
«Мы продемонстрировали, что невозможно описать все аспекты физической реальности с помощью вычислительной теории квантовой гравитации», — говорит Файзал.
«Следовательно, ни одна физически полная и непротиворечивая теория всего не может быть выведена только на основе вычислений. Скорее, оно требует неалгоритмического понимания, которое является более фундаментальным, чем вычислительные законы квантовой гравитации, и, следовательно, более фундаментальным, чем само пространство-время».
Одной из самых пагубных проблем в нашем понимании того, как все работает, является неразрешимая связь между бесшовной тканью пространства-времени и нечеткой двойственностью квантовой механики. Мы знаем, что Вселенная действительно функционирует, но математика, используемая для описания каждой области, разрушается при применении к другой.
Физики уже давно ищут математическое решение – так называемую квантовую гравитацию, или Теорию всего, – которое позволило бы физике плавно перейти от общей теории относительности к квантовой теории.
Файзал и его коллеги выдвинули на первый план популярные попытки решить проблемы с этим переходом, такие как теория струн и петлевая квантовая гравитация.
Они предлагают Пространство-время и квантовые поля возникают из основы чистой информации, за пределами которой ничего не существует. Американский физик-теоретик Джон Уиллер кратко описал это как получение «этого из бита».
Однако есть веские причины, по словам команды, что «это» не может возникнуть из «битов».
«Опираясь на математические теоремы, связанные с неполнотой и неопределимостью, мы демонстрируем, что полностью последовательное и полное описание реальности не может быть достигнуто с помощью одних только вычислений». Файзал объясняет.
«Это требует неалгоритмического понимания, которое по определению выходит за рамки алгоритмических вычислений и, следовательно, не может быть смоделировано. Следовательно, эта Вселенная не может быть симуляцией».
Утверждая, что информация, из которой возникает реальность, должна быть одновременно фундаментальной и конечной, физики обратились к математикам Курту Гёделю, Альфреду Тарскому и Грегори Хайтину, чтобы подвергнуть сомнению их гипотезу.
Эти трое теоретики – двое последних работали в первой половине 20-го века, а Чайтин – в 1960-х годах – независимо друг от друга показали, что существуют жесткие пределы нашей способности понять Вселенную.
Знаменитые теоремы Гёделя о неполноте 1931 года показали, что любая непротиворечивая математическая система будет содержать истинные утверждения, которые, тем не менее, не могут быть доказаны с использованием ее собственных правил. Теорема Тарского о неопределимости 1933 года показала, что арифметическая система не может определить свою собственную истину.
Наконец, теорема Хайтина о неполноте, похожая на работу Гёделя, показывает, что существует жесткий верхний предел сложности, которую может описать формальная алгоритмическая система.
Используя эти логические теоремы, исследователи обнаруживают, что физика сама по себе не может быть полностью вычислимой. Они предполагают, что единственный способ решить Теорию Всего — это добавить неалгоритмический уровень над алгоритмическим, чтобы создать Метатеорию Всего, или MToE.
Этот метауровень сможет определять, что истинно, находясь за пределами математической системы, давая ученым возможность исследовать такие явления, как информационный парадокс черной дыры, не нарушая математических правил.
И, конечно же, он решает эту надоедливую проблему: на самом деле мы «настоящие».
«Любая симуляция по своей сути алгоритмична – она должна следовать запрограммированным правилам», – говорит Файзал. «Но поскольку фундаментальный уровень реальности основан на неалгоритмическом понимании, Вселенная не может и никогда не будет симуляцией».
Исследование было опубликовано в Журнале применения голографии в физике.
