新研究用数学证明：宇宙不可能是计算机模拟产物

IT之家 11 月 2 日消息，一项新研究运用逻辑与物理学，为科学界最重大的问题之一提供了明确的答案。

科幻作品中常常会出现这样一个构想：“如果我们的整个宇宙，实际上是由一个先进文明的超级计算机所创造的模拟世界呢？”

然而，来自英属哥伦比亚大学奥肯那根分校（UBC Okanagan）的新研究表明，这种设想不仅极不可能，而且在数学上根本不可能实现。

UBC 奥肯那根分校欧文・K・巴伯理学院的兼职教授米尔・法伊扎尔博士（Dr. Mir Faizal），联合劳伦斯・M・克劳斯博士（Dr. Lawrence M. Krauss）、阿尔希德・沙比尔博士（Dr. Arshid Shabir）和弗朗西斯科・马里诺博士（Dr. Francesco Marino）等国际团队成员，共同证明：现实最深层的运作方式，从根本上就无法被任何计算机复制。

据IT之家了解，这项发表于《全息技术在物理学中的应用》期刊（Journal of Holography Applications in Physics）的研究，驳斥了诸如《黑客帝国》这类“我们可能生活在一个模拟现实中”的流行假说，提出了一个更为深刻的结论：宇宙本身建立在一种无法通过任何算法捕捉或再现的理解基础之上。

“有人提出，宇宙是可以被模拟的。如果这样的模拟是可能的，那么这个被模拟出的宇宙本身也可能孕育生命，而这些生命又可能创造出自己的模拟世界。这种递归式的可能性，使得我们所处的宇宙更有可能是一个嵌套于另一层模拟之中的次级模拟，而非原始的真实宇宙。”法伊扎尔博士解释道，“这一想法过去被认为超出了科学探究的范畴。但我们的最新研究证明，它实际上是可以用科学方法加以检验的。”

这项研究的核心，基于现实本身一个引人入胜的特性。现代物理学早已超越了牛顿时代那种物体在空间中碰撞运动的经典图景。爱因斯坦的相对论取代了牛顿力学；量子力学再次革新了我们的认知；而当今最前沿的理论 —— 量子引力理论则进一步指出，即便是空间和时间也并非基本存在，它们源于更深层的东西：纯粹的信息。

这些信息存在于物理学家所谓的“柏拉图领域”（Platonic realm）之中 —— 一个比我们所感知的物理宇宙更为根本的数学基础。正是从这一领域中，时空本身得以生成。

研究团队证明，即便是这种基于信息的基础，也无法仅通过计算来完整描述现实。他们运用了包括哥德尔不完备定理在内的强大数学定理，证明要对万物进行完整且一致的描述，需要一种他们称之为“非算法理解”的东西。

可以这样理解：计算机无论多么复杂，都只能按照既定步骤执行“程序”。但有些真理却无法通过一系列逻辑步骤推导得出，只能通过非算法性的直觉或理解来把握。这类被称为“哥德尔式真理”（Gödelian truths）的存在是真实的，但却无法通过计算过程予以证明。

举个简单的例子：“这个真实的陈述是不可证明的。”如果它是可证明的，那就意味着它是假的，从而导致逻辑系统不一致；如果它不可证明，那它就是真的，但这说明任何试图证明它的系统都是不完备的。无论哪种情况，纯计算都会失败。

“我们已经证明，无法通过任何基于计算的量子引力理论来完整描述物理现实的所有方面。”法伊扎尔博士表示，“因此，任何物理上完备且自洽的‘万物理论’都不可能单靠计算推导出来。相反，它需要一种‘非算法性理解’，这种理解比量子引力的计算法则更根本，因而也比时空本身更基本。”

既然柏拉图领域中的计算规则原则上可能类似于计算机模拟的运行机制，那么这个领域本身是否也可以被模拟？研究人员的回答是否定的。

“我们借助与不完备性和不可定义性相关的数学定理表明，仅靠计算无法实现对现实的完全一致且完整的描述。”法伊扎尔博士解释道，“它必须依赖非算法性理解，而这种理解本质上超越了算法运算，因此无法被模拟。正因如此，我们的宇宙不可能是某种模拟产物。”

合著者劳伦斯・M・克劳斯博士指出，这项研究具有深远意义：“物理的基本定律不能局限于时空之内，因为正是它们生成了时空本身。长期以来，人们一直期望能有一种真正根本的‘万物理论’，最终可通过植根于这些定律的计算来描述所有物理现象。但我们已经证明，这是不可能的。要实现对现实的完整且自洽的描述，需要某种更深的东西 —— 即所谓‘非算法性理解’。”

法伊扎尔博士强调，该团队的结论清晰明确，并标志着一项重要的科学突破：“任何模拟本质上都是算法性的 —— 它必须遵循预设的程序规则。但由于现实的根本层面建立在非算法性理解之上，因此宇宙不可能是、也永远不可能是一个模拟。”

长期以来，“模拟假说”被认为无法验证，因而被归入哲学甚至科幻领域，而非科学范畴。而这项研究将其正式带入数学与物理学的疆域，并给出了一个决定性的答案：我们的宇宙不是模拟，也不可能被模拟。