矩阵崩塌：数学证明宇宙不可能是计算机模拟

一项新的数学研究一劳永逸地驳斥了模拟理论。

我们可能生活在一个巨大的计算机模拟之中，就像《黑客帝国》那样 —— 这个想法多年来一直吸引着哲学家和科学家。但不列颠哥伦比亚大学奥卡纳干校区的研究人员的一项新研究，给该理论带来了决定性的一击。

据 UBC 奥卡纳干校区欧文·K·巴伯理学院客座教授米尔·法扎尔博士及其国际合作者称，现实本身的结构使得模拟成为不可能。

他们的工作表明，没有哪台计算机，无论多么先进，能够重现宇宙的基本运行机制。

他们的研究不仅仅停留在否定模拟理论上。它表明，现实建立在某种无法被简化为计算规则或算法的"理解"之上。

研究人员通过数学和物理学，而非哲学，来探讨这个模拟问题。他们探究了支配宇宙的定律在理论上是否能够被一个计算机系统重现。

"此前有人提出宇宙可以被模拟，"法扎尔博士说。"如果这种模拟是可能的，那么被模拟的宇宙本身也可能孕育生命，而生命反过来或许会创造它们自己的模拟。这种递归的可能性使得我们的宇宙是原初宇宙，而非嵌套在另一层模拟中的模拟，这件事显得极不可能。"

他解释说，这个问题曾被认为超出了科学所能触及的范围。"然而，我们最近的研究表明，事实上，它可以被科学地探讨。"

现代物理学早已认为现实不仅仅是固态物质。量子引力 —— 统一相对论和量子力学的最新理论框架 —— 提出，甚至空间和时间也不是基本的。它们源于更深层的东西：纯信息。

逻辑的极限

为了检验这个信息基础是否可以被模拟，研究团队依赖于数学原理，包括哥德尔不完备定理。

该定理指出，在任何逻辑系统中，总存在一些在该系统内无法被证明的真实陈述。

法扎尔博士表示，同样的限制也适用于物理学。"我们已经证明，不可能用量子引力的计算理论来描述物理现实的所有方面，"他解释说。"因此，无法仅从计算中推导出一个物理上完备且一致的'万有理论'。"

他补充说，对现实的完整描述需要他们所谓的"非算法性理解"，这是任何计算机过程都无法捕捉的。

换句话说，计算只能走到逻辑所能表达的边缘为止。

宇宙为何无法被模拟

那么，宇宙更深层的"信息"本身能否被模拟呢？研究人员表示，即使这一点也是不可能的。

"利用与不完备性和不可定义性相关的数学定理，我们证明了仅通过计算无法实现对现实的完全一致且完整的描述，"法扎尔博士说。"它需要非算法性理解，顾名思义，这超越了算法计算的能力，因此无法被模拟。故此，这个宇宙不可能是模拟的。"

合著者劳伦斯·M·克劳斯博士表示，这一发现改变了我们看待物理定律的方式。"物理学基本定律无法被容纳在空间和时间之内，因为正是这些定律生成了空间和时间，"他指出。"对现实的一个完备且一致的描述，需要更深层的东西 —— 一种被称为非算法性理解的形式。"

法扎尔博士总结说，任何模拟世界都必须遵循编程规则。"但由于现实的基本层面是基于非算法性理解的，宇宙不可能，也永远不可能是一个模拟，"他说。

这项研究发表在《全息物理学应用杂志》上。

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