物理學家剛剛排除了宇宙是一個模擬的可能性

一個困擾物理學家一個世紀以來的問題可能終于有了解決方案——但也許不是每個人都希望的解決方案。

在對當前理論的新的、詳細的細分中，由不列顛哥倫比亞大學的米爾·法扎爾領導的物理學家團隊表明，沒有一個普遍的“萬物理論”如此整齊將廣義相對論與量子力學相協調——至少，不是算法的。

這樣做的一個自然后果是宇宙不能是模擬，因為任何此類模擬必須通過算法進行作。

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“我們已經證明，使用量子引力的計算理論來描述物理現實的所有方面是不可能的，”法扎爾說.

“因此，僅靠計算無法得出物理上完整且一致的萬物理論。相反，它需要一種非算法的理解，這比量子引力的計算定律更基本，因此比時空本身更基本。

在我們理解萬物如何運作的過程中，最有害的刺之一是時空的無縫結構與量子力學的模糊二元性之間的不可解的關系。我們知道，宇宙確實函數，但用于描述每個領域的數學在應用于另一個領域時會崩潰。

物理學家長期以來一直在尋求一種數學解決方案——所謂的量子引力或萬物理論– 這將使物理學能夠在廣義相對論和量子理論。

Faizal 和他的同事強調了解決這種轉變問題的流行嘗試，例如弦理論和環量子引力.

這些提出時空和量子場源于純信息的基礎，除此之外什么都不存在——簡潔地描述為美國理論物理學家約翰·惠勒作為獲得”它從一點開始".

然而，該團隊表示，有充分的理由表明，“它”不能來自“位”。

“借用與不完備性和不可定義性相關的數學定理，我們證明僅通過計算無法實現對現實的完全一致和完整的描述，”Faizal 解釋道.

“它需要非算法理解，根據定義，這超出了算法計算的范圍，因此無法模擬。因此，這個宇宙不可能是模擬。

物理學家認為，現實產生的信息需要既基本又有限，因此求助于數學家庫爾特·哥德爾,阿爾弗雷德·塔斯基和格雷戈里·柴廷質疑他們的假設。

這三位理論家——后兩位在 20 世紀上半葉運作，而 Chaitin 則在 1960 年代——獨立地表明，我們理解宇宙的能力存在硬性限制。

哥德爾著名的 1931 年不完備性定理表明任何一致的數學系統都將包含正確的陳述，但這些陳述無法使用自己的規則來證明。塔斯基的 1933 年不可定義性定理表明算術系統無法定義自己的真值。

最后，柴廷的不完備性定理——這與哥德爾的工作類似——表明，形式算法系統可以描述的復雜程度有一個硬性上限。

使用這些邏輯定理，研究人員發現物理學本身不能完全可計算。他們提出，解決萬物理論的唯一方法是在算法層之上添加一個非算法層，以創建萬物元理論，或 MToE。

這個元層將能夠從數學系統之外確定什么是真實的，為科學家提供了一種研究諸如黑洞信息悖論在不違反數學規則的情況下。

當然，它解決了我們是否真的“真實”的討厭的問題。

“任何模擬本質上都是算法的——它必須遵循編程規則，”法扎爾說.“但由于現實的基本層面是基于非算法理解的，宇宙不可能也永遠不可能是模擬。”

該研究已發表在全息物理學應用雜志.

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