Dowód matematyczny obala ideę, że wszechświat jest symulacją komputerową

30 października 2025

autorstwa Patty Wellborn, Uniwersytet Kolumbii Brytyjskiej

redakcja Gaby Clark, recenzja dokonana przez Roberta Egana

redaktor naukowy

redaktor współpracujący

Artykuł ten został poddany recenzji zgodnie z procesem redakcyjnym i zasadami Science X. Redaktorzy podkreślili następujące cechy, jednocześnie zapewniając wiarygodność treści:

sprawdzone pod względem faktów

wersja robocza

zaufane źródło

skorygowane

To schemat, uwielbiany przez science fiction: cały nasz wszechświat może być symulacją działającą na superkomputerze zaawansowanej cywilizacji. Jednak nowe badania z UBC Okanagan matematycznie udowodniły, że to nie tylko mało prawdopodobne—jest to niemożliwe.

Dr. Mir Faizal, profesor nadzwyczajny na Wydziale Nauk Irvinga K. Barbera UBC Okanagan, oraz jego międzynarodowi współpracownicy, dr Lawrence M. Krauss, dr Arshid Shabir i dr Francesco Marino, udowodnili, że fundamentalna natura rzeczywistości działa w sposób, którego żaden komputer nie mógłby kiedykolwiek symulować.

Ich odkrycia, opublikowane w czasopiśmie Journal of Holography Applications in Physics, wykraczają poza sugerowanie, że nie żyjemy w zasymulowanym świecie jak Matrix. Udowadniają coś o wiele bardziej głębokiego: wszechświat opiera się na typie zrozumienia, które istnieje poza zasięgiem jakichkolwiek algorytmów.

'Sugerowano, że wszechświat mógłby być zasymulowany. Gdyby taka symulacja była możliwa, zasymulowany wszechświat mógłby sam dać początek życiu, które z kolei mogłoby stworzyć własną symulację. Ta rekursywna możliwość sprawia, że wydaje się mało prawdopodobne, iż nasz wszechświat jest oryginalny, a nie symulacją zagnieżdżoną w innej symulacji,' mówi dr Faizal. 'Kiedyś sądzono, że ten pomysł wykracza poza zakres badań naukowych. Jednak nasze najnowsze badania wykazały, że tak naprawdę można go badać naukowo.'

Badania te opierają się na fascynującej właściwości samej rzeczywistości. Współczesna fizyka posunęła się daleko poza konkretną 'rzecz' Newtona odbijającą się w przestrzeni. Teoria względności Einsteina zastąpiła mechanikę Newtonowską. Mechanika kwantowa ponownie zmieniła nasze zrozumienie. Dzisiejsza teoria na granicy wiedzy—kwantowa grawitacja—sugeruje, że nawet przestrzeń i czas nie są fundamentalne. Wynikają one z czegoś bardziej głębokiego: czystej informacji.

Ta informacja istnieje w tym, co fizycy nazywają sferą Platona—matematycznym fundamentem bardziej realnym niż fizyczny wszechświat, który doświadczamy. To z tej sfery wynikają sama przestrzeń i czas.

Tutaj sprawa zaczyna się interesować. Zespół udowodnił, że nawet ten oparty na informacji fundament nie może w pełni opisać rzeczywistości wyłącznie za pomocą obliczeń. Wykorzystali potężne teorematy matematyczne—w tym twierdzenie o niezupełności Gödla—by udowodnić, że kompletny i spójny opis wszystkiego wymaga tego, co nazywają 'zrozumieniem niealgorytmicznym'.

Pomyśl o tym w ten sposób. Komputer postępuje zgodnie z przepisami, krok po kroku, bez względu na to, jak złożone. Ale niektóre prawdy można zrozumieć wyłącznie poprzez zrozumienie niealgorytmiczne—zrozumienie, które nie wynika z żadnej sekwencji logicznych kroków. Te 'prawdy Gödla' są realne, ale niemożliwe do udowodnienia za pomocą obliczeń.

Oto podstawowy przykład, używający stwierdzenia: 'To prawdziwe stwierdzenie nie jest dowodliwe.' Jeśli byłoby możliwe do udowodnienia, to byłoby fałszywe, co czyniłoby logikę niespójną. Jeśli nie jest dowodliwe, to jest prawdziwe, ale to sprawia, że każdy system próbujący to udowodnić jest niekompletny. W każdym razie czyste obliczenia zawodzą.

'Udowodniliśmy, że niemożliwe jest opisanie wszystkich aspektów fizycznej rzeczywistości za pomocą teorii obliczeniowej kwantowej grawitacji,' mówi dr Faizal. 'Dlatego żadna fizycznie kompletna i spójna teoria wszystkiego nie może wynikać wyłącznie z obliczeń. Wymaga raczej zrozumienia niealgorytmicznego, które jest fundamentalniejsze od obliczeniowych praw kwantowej grawitacji i dlatego bardziej fundamentalne niż sama przestrzeń czas.'

Odkrywaj najnowsze informacje ze świata nauki, technologii i kosmosu z ponad 100 000 subskrybentami, którzy polegają na Phys.org dla codziennych wglądów. Zapisz się na bezpłatny biuletyn i otrzymuj aktualizacje dotyczące przełomów, innowacji i badań, które się liczą—codziennie lub co tydzień.

Ponieważ zasady obliczeniowe w sferze Platona mogłyby, w zasadzie, przypominać te z symulacji komputerowej, czy nie mogłaby ta sfera sama być zasymulowana?

Nie, twierdzą badacze. Ich badania ujawniają coś głębszego.

'Odwołując się do matematycznych teorematów związanych z niezupełnością i niezdefiniowalnością, dowodzimy, że w pełni spójny i kompletny opis rzeczywistości nie może zostać osiągnięty wyłącznie za pomocą obliczeń,' wyjaśnia dr Faizal. 'Wymaga to rozumienia niealgorytmicznego, które z definicji wykracza poza obliczenia algorytmiczne i dlatego nie może być zasymulowane. Dlatego ten wszechświat nie może być symulacją.'

Współautor dr Lawrence M. Krauss twierdzi, że ta badania mają głębokie implikacje. 'Podstawowe prawa fizyki nie mogą być zawarte w przestrzeni i czasie, ponieważ je generują. Od dawna liczy się jednak, że prawdziwie podstawowa teoria wszystkiego w końcu byłaby w stanie opisać wszystkie zjawiska fizyczne poprzez obliczenia oparte na tych prawach. Jednakże pokazaliśmy, że jest to niemożliwe. Pełne i spójne opisanie rzeczywistości wymaga czegoś głębszego - formy zrozumienia znanej jako zrozumienie niealgorytmiczne.'

Wnioski zespołu są jasne i stanowią ważne osiągnięcie naukowe, mówi dr Faizal.

'Każda symulacja jest wewnętrznie algorytmiczna - musi przestrzegać zaprogramowanych zasad,' mówi. 'Ale ponieważ fundamentalny poziom rzeczywistości opiera się na zrozumieniu niealgorytmicznym, wszechświat nie może być, i nigdy nie może być, symulacją.'

Hipoteza symulacji była długo uważana za niepodważalną, zredukowaną do filozofii i nawet science fiction, a nie nauki. Te badania wnoszą ją stanowczo w dziedzinę matematyki i fizyki, i dostarczają ostatecznej odpowiedzi.

Więcej informacji: Mir Faizal et al, Konsekwencje niezdecydoalności w fizyce dla teorii Wszechświata, Journal of Holography Applications in Physics (2025). DOI: 10.22128/jhap.2025.1024.1118. Na arXiv: DOI: 10.48550/arxiv.2507.22950

Informacje w czasopiśmie: arXiv

Dostarczone przez Uniwersytet Kolumbii Brytyjskiej