Нове дослідження застосовує логіку та фізику, щоб дати остаточну відповідь на одне з найбільших питань науки. Це ідея, яку часто досліджують у науковій фантастиці: що, якщо весь наш Всесвіт насправді є симуляцією, створеною суперкомп’ютером розвиненої цивілізації? Нове дослідження Університету Британської Колумбії в Оканагані (UBC Okanagan) свідчить, що ця концепція не лише малоймовірна — вона математично неможлива.
Доктор Мір Файзал, ад’юнкт-професор на факультеті природничих наук імені Ірвінга К. Барбера при UBC Okanagan, разом із міжнародною групою науковців — доктором Лоуренсом М. Крауссом, доктором Аршидом Шабіром і доктором Франческо Маріно — довели, що найглибші рівні реальності функціонують так, що жоден комп’ютер не може їх відтворити.
Їхнє дослідження, опубліковане в журналі Journal of Holography Applications in Physics, виходить за межі відомої гіпотези про те, що ми можемо жити у змодельованій реальності, подібній до «Матриці». Натомість воно робить більш глибокий висновок: сам Всесвіт ґрунтується на типі розуміння, який неможливо відтворити за допомогою жодного алгоритму.
«Раніше припускалося, що Всесвіт може бути симуляцією. Якби це було можливим, симульований світ міг би породити життя, яке, своєю чергою, створило б власну симуляцію. Така рекурсивна можливість робить надзвичайно малоймовірним, що наш Всесвіт — первинний, а не вкладений у більшу симуляцію», — пояснив доктор Файзал. «Цю ідею колись вважали поза межами наукового аналізу, але наше дослідження показує, що її можна розглядати з наукової точки зору».
Від Ньютона до квантової гравітації
Дослідження спирається на фундаментальну властивість самої реальності. Сучасна фізика давно відійшла від ньютонівського уявлення про матеріальні об’єкти в просторі. Теорія відносності Ейнштейна замінила класичну механіку, а квантова механіка знову змінила наше розуміння. Найсучасніша концепція — квантова гравітація — припускає, що навіть простір і час не є фундаментальними, а виникають із глибшої сутності — чистої інформації.
Ця інформація існує у так званому платонівському просторі — математичній основі, яка, за твердженням фізиків, є навіть більш реальною, ніж фізичний Всесвіт. Саме з цього простору виникають простір і час.
Команда довела, що навіть цей інформаційний фундамент неможливо повністю описати лише обчисленнями. Використовуючи потужні математичні теореми, зокрема теорему неповноти Геделя, дослідники показали, що повний і несуперечливий опис реальності потребує того, що вони називають «неалгоритмічним розумінням».
Простими словами, комп’ютер діє за наперед визначеними правилами. Проте деякі істини можна осягнути лише через неалгоритмічне розуміння — тобто поза межами логічних або обчислювальних послідовностей. Такі «геделівські істини» існують, але їх неможливо довести за допомогою обчислень.
«Ми показали, що описати всі аспекти фізичної реальності за допомогою обчислювальної теорії квантової гравітації неможливо, — зазначив доктор Файзал. — Жодна повна та несуперечлива теорія всього не може бути виведена лише з обчислень. Вона потребує неалгоритмічного розуміння, що є більш фундаментальним, ніж обчислювальні закони квантової гравітації, а отже, більш фундаментальним, ніж сам простір-час».
Чому Всесвіт не може бути симуляцією
Оскільки обчислювальні правила в платонівському просторі теоретично можуть нагадувати ті, що використовуються в комп’ютерних симуляціях, чи може сам цей простір бути симульованим?
Науковці відповідають — ні. Їхня робота свідчить про протилежне.
«Спираючись на математичні теореми про неповноту та невизначуваність, ми показали, що повністю узгоджений опис реальності не може бути досягнутий лише обчисленням, — пояснює доктор Файзал. — Він вимагає неалгоритмічного розуміння, яке за своєю природою виходить за межі алгоритмічних процесів і тому не може бути відтворене. Отже, наш Всесвіт не може бути симуляцією».
Співавтор доктор Лоуренс М. Краусс додає, що ці результати мають глибокі наслідки:
«Основні закони фізики не можуть бути обмежені простором і часом, оскільки саме вони їх породжують. Довгий час вважалося, що фундаментальна теорія всього зможе описати всю фізичну реальність через обчислення, але ми показали, що це неможливо. Повний і послідовний опис Всесвіту потребує чогось глибшого — неалгоритмічного розуміння».
Підсумовуючи, доктор Файзал зазначає:
«Будь-яка симуляція є алгоритмічною — вона повинна діяти за програмованими правилами. Оскільки найфундаментальніший рівень реальності заснований на неалгоритмічному розумінні, Всесвіт не може і ніколи не міг бути симуляцією».
Гіпотеза симульованого Всесвіту довгий час вважалася нефальсифікованою й належала радше до філософії чи фантастики, ніж до науки. Це дослідження вперше перевело її у площину математики та фізики, надавши чітку наукову відповідь.