Поддается ли Вселенная алгоритмам?

Международная группа физиков под руководством Мира Файзала из Университета Британской Колумбии в Оканагане (UBCO) представила доказательства того, что идея о Вселенной как компьютерной симуляции является математически невозможной. Их выводы переносят этот вопрос из сферы философии в плоскость точной науки, пишет 24 Канал со ссылкой на ScienceAlert.

Смотрите также В нашей галактике нашли звезду с самым "чистым" составом, который когда-либо видели

В основе исследования лежит одна из самых сложных проблем современной физики – объединение общей теории относительности, которая описывает гравитацию и крупномасштабную структуру Вселенной, с квантовой механикой, объясняющей мир на уровне атомов и элементарных частиц. Ученые десятилетиями ищут так называемую "Теорию всего", которая бы смогла гармонично соединить эти два, казалось бы, несовместимых мира. Некоторые из популярных подходов, например теория струн, предполагают, что пространство и время не являются фундаментальными, а возникают из чего-то более глубокого – чистой информации. Именно здесь и кроется ключ к разгадке.

Команда Файзала в своей статье на страницах Journal of Holography Applications in Physics утверждает, что даже если бы наша Вселенная базировалась на информации, эту информационную основу невозможно было бы полностью описать с помощью вычислений или алгоритмов. Ученые опирались на фундаментальные математические теоремы, разработанные в XX веке. В частности, на знаменитые теоремы о неполноте Курта Гёделя, которые доказывают, что в любой достаточно сложной и непротиворечивой системе (например, математике) всегда существуют истинные утверждения, которые невозможно доказать, пользуясь только правилами самой системы. Простой пример такого утверждения – фраза "Это утверждение невозможно доказать". Если его можно было бы доказать, оно оказалось бы ложным, что создало бы логическое противоречие. Если же оно правдиво, то система, в которой мы работаем, является неполной, потому что не может доказать собственную истину. Аналогичные ограничения были показаны в работах Альфреда Тарского и Грегори Чейтина.

Поскольку любая компьютерная симуляция по своей природе является алгоритмической, то есть работает по четко прописанным правилам и шагам, она неспособна воспроизвести реальность, которая содержит такие "невычисляемые" истины. Исследователи объясняют, что для полного описания физической реальности требуется "неалгоритмическое понимание" – нечто, выходящее за пределы любых программных кодов и являющееся более фундаментальным, чем само пространство-время.

Таким образом, если фундаментальный уровень нашей реальности не подчиняется алгоритмам, то и вся Вселенная не может быть симуляцией.

Этот вывод не просто отрицает популярный сюжет научной фантастики, но и указывает на глубинную природу реальности, которая, возможно, навсегда останется за пределами возможностей любого, даже самого мощного, компьютера.

Что мы знаем о теории Вселенной-симуляции и кто ее продвигает?

Теория, согласно которой наша Вселенная является компьютерной симуляцией, предполагает, что вся наша реальность, включая нас самих, является искусственно созданной моделью, запущенной на огромном вычислительном устройстве. Согласно этой гипотезе, все материальные объекты, наши тела и даже сознание могут быть лишь программным кодом.

Идея о том, что мы можем существовать в нереальном мире, имеет глубокие философские корни, уходящие еще в античность. Но в современном виде, связанном с компьютерными технологиями, ее очертили двое ученых. Сначала гипотезу симуляции впервые сформулировал исследователь робототехники Ганс Моравек в 1998 году, но самым известным автором и популяризатором этой идеи является философ из Оксфордского университета Ник Бостром.

Его начальной идеей является то, что эту симуляцию создали сами люди будущего. То есть цивилизация достигла такой технологической зрелости, при которой обладает огромной вычислительной мощностью, а потому хочет создавать симуляции прошлого. Она якобы создала одну из таких симуляций, в которой и живем мы. Там образом мы – не оригинальное человечество, хотя есть вероятность, что каждый из нас имел свой прототип в реальном мире прошлого, который воссоздали люди будущего.

Последователи Бострома, которым понравилась эта идея, развивали ее, поэтому со временем появились предположения, что нашу симуляцию создали не люди, а совсем не похожая на нас раса инопланетян.

Кто поддерживает и продвигает теорию сегодня?

Гипотеза симуляции остается популярной как среди философов, так и среди ученых и известных личностей.

  • Илон Маск. Одним из самых известных сторонников теории является Илон Маск, который неоднократно заявлял, что вероятность того, что мы живем в "базовой" реальности, крайне мала.
  • Мелвин Уопсон. Физик из Портсмутского университета активно развивает эту идею с научной точки зрения. В 2022 году он предложил новый закон физики – второй закон инфодинамики. Этот закон утверждает, что энтропия (мера хаоса) в информационных системах со временем уменьшается или остается постоянной, в отличие от физической энтропии, которая всегда растет. Вопсон считает, что это напоминает процессы оптимизации и сжатия данных в компьютере, что может быть доказательством в пользу симуляции. Он также утверждает, что симметрия, распространена во Вселенной, и закономерности в генетических мутациях подчиняются этому закону. Ученый ищет способы экспериментально проверить свою теорию.
  • Теоретики информационной физики. Эту гипотезу поддерживают ученые, которые считают, что в основе Вселенной лежит информация, а реальность состоит из битов информации, которые могут иметь массу.

В то же время многие ученые относятся к этому скептически и пытаются доказать, что наша Вселенная не может быть симуляцией.