物理学家刚刚排除了宇宙是一个模拟的可能性

一个困扰物理学家一个世纪以来的问题可能终于有了解决方案——但也许不是每个人都希望的解决方案。

在对当前理论的新的、详细的细分中，由不列颠哥伦比亚大学的米尔·法扎尔领导的物理学家团队表明，没有一个普遍的“万物理论”如此整齐将广义相对论与量子力学相协调——至少，不是算法的。

这样做的一个自然后果是宇宙不能是模拟，因为任何此类模拟必须通过算法进行作。

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“我们已经证明，使用量子引力的计算理论来描述物理现实的所有方面是不可能的，”法扎尔说.

“因此，仅靠计算无法得出物理上完整且一致的万物理论。相反，它需要一种非算法的理解，这比量子引力的计算定律更基本，因此比时空本身更基本。

在我们理解万物如何运作的过程中，最有害的刺之一是时空的无缝结构与量子力学的模糊二元性之间的不可解的关系。我们知道，宇宙确实函数，但用于描述每个领域的数学在应用于另一个领域时会崩溃。

物理学家长期以来一直在寻求一种数学解决方案——所谓的量子引力或万物理论– 这将使物理学能够在广义相对论和量子理论。

Faizal 和他的同事强调了解决这种转变问题的流行尝试，例如弦理论和环量子引力.

这些提出时空和量子场源于纯信息的基础，除此之外什么都不存在——简洁地描述为美国理论物理学家约翰·惠勒作为获得”它从一点开始".

然而，该团队表示，有充分的理由表明，“它”不能来自“位”。

“借用与不完备性和不可定义性相关的数学定理，我们证明仅通过计算无法实现对现实的完全一致和完整的描述，”Faizal 解释道.

“它需要非算法理解，根据定义，这超出了算法计算的范围，因此无法模拟。因此，这个宇宙不可能是模拟。

物理学家认为，现实产生的信息需要既基本又有限，因此求助于数学家库尔特·哥德尔,阿尔弗雷德·塔斯基和格雷戈里·柴廷质疑他们的假设。

这三位理论家——后两位在 20 世纪上半叶运作，而 Chaitin 则在 1960 年代——独立地表明，我们理解宇宙的能力存在硬性限制。

哥德尔著名的 1931 年不完备性定理表明任何一致的数学系统都将包含正确的陈述，但这些陈述无法使用自己的规则来证明。塔斯基的 1933 年不可定义性定理表明算术系统无法定义自己的真值。

最后，柴廷的不完备性定理——这与哥德尔的工作类似——表明，形式算法系统可以描述的复杂程度有一个硬性上限。

使用这些逻辑定理，研究人员发现物理学本身不能完全可计算。他们提出，解决万物理论的唯一方法是在算法层之上添加一个非算法层，以创建万物元理论，或 MToE。

这个元层将能够从数学系统之外确定什么是真实的，为科学家提供了一种研究诸如黑洞信息悖论在不违反数学规则的情况下。

当然，它解决了我们是否真的“真实”的讨厌的问题。

“任何模拟本质上都是算法的——它必须遵循编程规则，”法扎尔说.“但由于现实的基本层面是基于非算法理解的，宇宙不可能也永远不可能是模拟。”

该研究已发表在全息物理学应用杂志.

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