آیا ما در یک دنیای شبیه ساز زندگی می‌کنیم؟

فیزیکدانان پاسخی جدید و قاطع به این پرسش دیرینه داده‌اند که آیا ما در یک دنیای شبیه ساز زندگی می‌کنیم یا خیر. نتایج تحقیقات اخیر آن‌ها مسیر جدیدی را پیش روی درک ما از واقعیت گشوده است.

چرا فرضیه دنیای شبیه ساز رد شد؟ چالش گرانش کوانتومی و نسبیت عام تیمی از فیزیکدانان به سرپرستی میر فیضال از دانشگاه بریتیش کلمبیا، با ارائه یک تحلیل دقیق از نظریه‌های کنونی، نشان داده‌اند که هیچ «تئوری همه‌چیز» جامعی برای آشتی دادن نسبیت عام و مکانیک کوانتومی وجود ندارد، حداقل از نوع الگوریتمی آن. این نتیجه‌گیری مهم، پیامد طبیعی دیگری نیز دارد: دنیای شبیه ساز نمی‌تواند وجود داشته باشد، زیرا هر شبیه‌سازی باید به صورت الگوریتمی عمل کند.

فیضال و همکارانش تاکید کرده‌اند که توصیف تمام جنبه‌های واقعیت فیزیکی با استفاده از یک تئوری محاسباتی گرانش کوانتومی غیرممکن است. این بدان معناست که یک تئوری همه‌چیزِ کامل و سازگار فیزیکی، تنها از محاسبات قابل استخراج نیست، بلکه نیازمند درکی غیرالگوریتمی است که بنیادی‌تر از قوانین محاسباتی گرانش کوانتومی و حتی خود فضا-زمان است.

راز ناتمامیت: چگونه نظریه‌های گودل و چایتین، فرضیه شبیه‌سازی را رد می‌کنند؟ تیم تحقیقاتی فیضال برای اثبات اینکه «واقعیت» نمی‌تواند از «بیت‌ها» (اطلاعات محاسباتی) نشأت گرفته باشد، به قضیه‌های ریاضی مرتبط با ناتمامیت و تعریف‌ناپذیری متوسل شدند. آن‌ها از کارهای ریاضیدانانی چون کورت گودل، آلفرد تارسکی و گرگوری چایتین استفاده کردند. این نظریه‌پردازان به طور مستقل نشان دادند که محدودیت‌های سختی در توانایی ما برای درک کیهان وجود دارد.

قضیه‌های ناتمامیت مشهور گودل (۱۹۳۱) نشان داد که هر سیستم ریاضی سازگار، حاوی گزاره‌های درستی است که با استفاده از قوانین خود آن سیستم قابل اثبات نیستند. قضیه تعریف‌ناپذیری تارسکی (۱۹۳۳) نیز بیان کرد که یک سیستم حسابی نمی‌تواند حقیقت خود را تعریف کند. در نهایت، قضیه ناتمامیت چایتین نشان می‌دهد که یک حد بالای سخت برای میزان پیچیدگی قابل توصیف توسط یک سیستم الگوریتمی رسمی وجود دارد.

با تکیه بر این قضیه‌های منطقی، پژوهشگران به این نتیجه رسیدند که خود فیزیک نمی‌تواند به طور کامل محاسباتی باشد. آن‌ها پیشنهاد می‌کنند که تنها راه حل برای یک «تئوری همه‌چیز»، افزودن یک لایه غیرالگوریتمی به لایه الگوریتمی است که آن را «فرا تئوری همه‌چیز» (Meta Theory of Everything یا MToE) می‌نامند. این لایه فرا‌نظری قادر خواهد بود حقیقت را از خارج از سیستم ریاضی تعیین کند. همان‌طور که فیضال توضیح می‌دهد، هر شبیه‌سازی ذاتاً الگوریتمی است و باید از قوانین برنامه‌ریزی‌شده پیروی کند. اما از آنجایی که سطح بنیادین واقعیت بر اساس درک غیرالگوریتمی است، دنیای شبیه ساز نمی‌تواند وجود داشته باشد و هرگز هم نمی‌توانست یک شبیه‌سازی باشد. این تحقیق در نشریه Journal of Holography Applications in Physics منتشر شده است.