矩陣崩塌：數學證明宇宙不可能是計算機模擬

一項新的數學研究一勞永逸地駁斥了模擬理論。

我們可能生活在一個巨大的計算機模擬之中，就像《黑客帝國》那樣 —— 這個想法多年來一直吸引著哲學家和科學家。但不列顛哥倫比亞大學奧卡納干校區的研究人員的一項新研究，給該理論帶來了決定性的一擊。

據 UBC 奧卡納干校區歐文·K·巴伯理學院客座教授米爾·法扎爾博士及其國際合作者稱，現實本身的結構使得模擬成為不可能。

他們的工作表明，沒有哪臺計算機，無論多么先進，能夠重現宇宙的基本運行機制。

他們的研究不僅僅停留在否定模擬理論上。它表明，現實建立在某種無法被簡化為計算規則或算法的"理解"之上。

研究人員通過數學和物理學，而非哲學，來探討這個模擬問題。他們探究了支配宇宙的定律在理論上是否能夠被一個計算機系統重現。

"此前有人提出宇宙可以被模擬，"法扎爾博士說。"如果這種模擬是可能的，那么被模擬的宇宙本身也可能孕育生命，而生命反過來或許會創造它們自己的模擬。這種遞歸的可能性使得我們的宇宙是原初宇宙，而非嵌套在另一層模擬中的模擬，這件事顯得極不可能。"

他解釋說，這個問題曾被認為超出了科學所能觸及的范圍。"然而，我們最近的研究表明，事實上，它可以被科學地探討。"

現代物理學早已認為現實不僅僅是固態物質。量子引力 —— 統一相對論和量子力學的最新理論框架 —— 提出，甚至空間和時間也不是基本的。它們源于更深層的東西：純信息。

邏輯的極限

為了檢驗這個信息基礎是否可以被模擬，研究團隊依賴于數學原理，包括哥德爾不完備定理。

該定理指出，在任何邏輯系統中，總存在一些在該系統內無法被證明的真實陳述。

法扎爾博士表示，同樣的限制也適用于物理學。"我們已經證明，不可能用量子引力的計算理論來描述物理現實的所有方面，"他解釋說。"因此，無法僅從計算中推導出一個物理上完備且一致的'萬有理論'。"

他補充說，對現實的完整描述需要他們所謂的"非算法性理解"，這是任何計算機過程都無法捕捉的。

換句話說，計算只能走到邏輯所能表達的邊緣為止。

宇宙為何無法被模擬

那么，宇宙更深層的"信息"本身能否被模擬呢？研究人員表示，即使這一點也是不可能的。

"利用與不完備性和不可定義性相關的數學定理，我們證明了僅通過計算無法實現對現實的完全一致且完整的描述，"法扎爾博士說。"它需要非算法性理解，顧名思義，這超越了算法計算的能力，因此無法被模擬。故此，這個宇宙不可能是模擬的。"

合著者勞倫斯·M·克勞斯博士表示，這一發現改變了我們看待物理定律的方式。"物理學基本定律無法被容納在空間和時間之內，因為正是這些定律生成了空間和時間，"他指出。"對現實的一個完備且一致的描述，需要更深層的東西 —— 一種被稱為非算法性理解的形式。"

法扎爾博士總結說，任何模擬世界都必須遵循編程規則。"但由于現實的基本層面是基于非算法性理解的，宇宙不可能，也永遠不可能是一個模擬，"他說。

這項研究發表在《全息物理學應用雜志》上。

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