不列颠哥伦比亚大学奥肯那根分校的一项新研究从数学角度证明了宇宙无法被模拟。科学家利用哥德尔不完备定理发现，现实需要“非算法性的理解”，这是任何计算都无法复制的。这一发现对模拟假说提出了挑战，并揭示了宇宙的基础存在于任何算法系统之外。
不列颠哥伦比亚大学（UBC）欧肯那根校区欧文·K·巴伯理学院的兼职教授 Mir Faizal 博士及其合作者 Lawrence M. Krauss、Arshid Shabir 和 Francesco Marino 博士研究表明，现实的底层结构以一种任何计算机都无法复制的方式运行。
他们的研究发表在《物理学全息应用期刊》上，不仅反驳了像《黑客帝国》那样的模拟宇宙观点，而且更进一步证明，宇宙本身建立在一类任何算法都无法触及的理解之上。
模拟假说遭遇数学
Faizal 博士说：“有人提出宇宙可能是被模拟的。如果这种模拟是可能的，那么被模拟的宇宙本身也可能孕育生命，而这些生命反过来可能创造自己的模拟。这种递归的可能性使得我们的宇宙极不可能是原始的那个，而更像是嵌套在另一个模拟中的模拟。这一观点曾被认为超出了科学探究的范畴。然而，我们最近的研究表明，它实际上是可以用科学方法来探讨的。”
该团队的发现建立在对现实本质不断演变的理解之上。物理学早已超越了艾萨克·牛顿关于固体在空间中运动的观点。爱因斯坦的相对论取代了那个经典模型，而量子力学又再次对其进行了变革。现在，处于理论物理学前沿的量子引力理论提出，连空间和时间都不是基本要素。相反，它们源于某种更深层次的东西——纯信息。
现实之下的隐秘领域
物理学家将这一信息层描述为“柏拉图领域”，这是一个比我们所感知的物理世界更真实的数学基础。根据这项新研究，空间和时间正是从这个领域中涌现出来的。
然而，科学家们证明，即使是这种基于信息的结构，也无法仅通过计算来完全描述现实。通过应用包括哥德尔不完备定理在内的先进数学原理，他们证明了任何一致且完备的存在模型都需要一种他们称之为“非算法性理解”的东西。
要理解这个概念，想象一下计算机是如何工作的——它一步步遵循一套定义好的指令。然而，存在一些真理，无法通过遵循任何逻辑操作序列来达到。这些被称为“哥德尔真理”，虽然它们是真实存在的，但无法通过计算来证明。
计算失效之处
试想这样一个陈述：“这个真实的陈述是不可证明的。”如果它是可证明的，那它就是假的，这与逻辑相悖。如果它不可证明，那它就是真的，这意味着任何试图证明它的逻辑系统都是不完备的。无论哪种情况，仅靠计算都是不够的。
Faizal 博士说：“我们已经证明，使用计算性的量子引力理论来描述物理现实的所有方面是不可能的。因此，没有任何物理上完备且一致的万有理论可以仅从计算中推导出来。相反，它需要一种非算法性理解，这种理解比量子引力的计算定律更根本，因此也比时空本身更根本。”
为何宇宙无法被模拟
如果柏拉图领域的底层规则似乎与控制计算机模拟的规则相似，那么该领域本身能否被模拟？根据研究人员的说法，答案是否定的。
Faizal 博士解释道：“利用与不完备性和不可定义性相关的数学定理，我们证明无法仅通过计算实现对现实完全一致且完备的描述。这需要非算法性理解，根据定义，它超出了算法计算的范围，因此无法被模拟。因此，这个宇宙不可能是一个模拟。”
合著者 Lawrence M. Krauss 博士指出，这一发现的影响深远，触及物理学的根基。“物理学的基本定律不能被包含在空间和时间之内，因为它们生成了空间和时间。然而，人们长期以来一直希望，一个真正基本的万有理论最终能够通过基于这些定律的计算来描述所有物理现象。但我们已经证明这是不可能的。对现实完整且一致的描述需要某种更深层次的东西——一种被称为非算法性理解的理解形式。”
超越算法的现实
正如 Faizal 博士总结的那样：“任何模拟本质上都是算法性的——它必须遵循编程规则。但由于现实的根本层面基于非算法性理解，宇宙不可能是，也永远不可能是一个模拟。”
多年来，模拟假说被认为是不可验证的，局限于哲学和推想小说的领域。然而，这项新研究将其牢牢锚定在数学和物理理论之中——为科学界最引人入胜的问题之一提供了可能是最终的、确定的答案。