در داستان‌ها و فیلم‌های علمی‌تخیلی این ایده نقل می‌شود که امکان پذیر کل جهان ما یک همانند‌سازی باشد که توسط ابرکامپیوتری پیشرفته تشکیل شده است. اکنون پژوهشی از دانشگاه بریتیش کلمبیا (UBC) مشخص می کند که این مفهوم از نظر ریاضی «غیرممکن» است.

بر پایه گزارش ساینس‌آلرت، فیزیکدانان دانشگاه UBC نشان داده‌اند که عمیق‌ترین لایه‌های حقیقت به طوری عمل می‌کنند که هیچ کامپیوتری اصولاً قادر به تکرار آن نیست. این مطالعه ایده «زندگی در ماتریکس» را رد می‌کند و نتیجه‌ای عمیق‌تر اراعه می‌دهد: بنیان جهان بر نوعی فهمیدن غیرالگوریتمی محکم است که هیچ الگوریتمی نمی‌تواند آن را ثبت یا بازتولید کند.

رد فرضیه همانند‌سازی کامپیوتری جهان با ریاضیات

فیزیک مدرن به فراتر از اشیا ملموس نیوتنی نگاه می‌کند. نظریه گرانش کوانتومی مشخص می کند که حتی فضا و زمان نیز چیزهایی بنیادی نیستند. آنها از چیزی عمیق‌تر پدیدار خواهد شد: اطلاعات خالص. این اطلاعات در جایی وجود دارد که فیزیکدانان آن را «قلمرو افلاطونی» می‌نامند؛ یک بنیان ریاضیاتی که از جهان فیزیکی که ما توانایی می‌کنیم، واقعی‌تر است. اینجاست که این شک و گمان تشکیل می‌شود که این اطلاعات می‌تواند همانند به کدهای یک همانند‌سازی کامپیوتری باشد. اما اکنون محققان نشان دادند که حتی این بنیان مبتنی‌بر اطلاعات نیز نمی‌تواند حقیقت را فقط با محاسبات و الگوریتم‌ها تعریف کند.

محققان برای اثبات ادعای خود از «قضایای ناتمامیت گودل» منفعت گیری کردند. برای فهمیدن ساده‌تر این نوشته، قدم‌به‌قدم پیش می‌رویم:

1. یک کامپیوتر یا برنامه همانند‌سازی ذاتاً «الگوریتمی» است؛ یعنی باید از مجموعه‌ای از قوانین و مرحله های برنامه‌ریزی‌شده (همانند یک دستور پخت) پیروی کند.
2. قضایای گودل ثابت می‌کند که در هر سیستم ریاضی ثابت (همانند قوانین یک کامپیوتر) گزاره‌هایی «درست» وجود دارند که آن سیستم هیچ زمان نمی‌تواند با قوانین خودش آنها را اثبات کند. (به این‌ها «حقایق گودلی» می‌گویند).
3. برای مثال، گزاره «این گزاره درست، قابل اثبات نیست» را در نظر بگیرید. اگر سیستم آن را اثبات کند، گزاره نادرست می‌شود و یک تناقض منطقی به‌وجود می‌آید. اگر سیستم نتواند آن را اثبات کند، گزاره درست است ولی سیستم ناتوان است. در هر دو صورت، محاسبات ناکامی می‌خورد.

پژوهشگران می‌گویند این علتنیازمند چیزی فراتر از محاسبات است: فهمیدن غیرالگوریتمی. محققان اینطور نتیجه‌گیری می‌کنند:

«از آنجایی که یک برنامه همانند‌سازی ذاتاً باید الگوریتمی باشد، اما سطح بنیادی حقیقت ما برپایه فهمیدن غیرالگوریتمی بنا شده است، به این علت جهان نمی‌تواند یک همانند‌سازی باشد.»

محققان توضیح می‌دهد: «ما نشان داده‌ایم که توصیف همه جنبه‌های حقیقت فیزیکی با منفعت گیری از یک نظریه محاسباتی گرانش کوانتومی غیرممکن است. به این علت، هیچ شکلی از نظریه همه‌چیز که کامل و سازگار باشد، نمی‌تواند به تنهایی از محاسبات مشتق شود. این کار نیازمند فهمیدن غیرالگوریتمی است که بنیادی‌تر از قوانین محاسباتی گرانش کوانتومی و در نتیجه بنیادی‌تر از خود فضا-زمان است.»

دکتر «لاورنس کراوس»، یکی از نویسندگان مقاله، می‌گوید این پژوهش پیامدهای عمیقی دارد: «زمان‌ها امید می‌رفت که یک نظریه بنیادی بتواند همه اتفاق‌های فیزیکی را از طریق محاسبات توصیف کند. بااین‌حال، ما نشان دادیم که این کار مقدور نیست.» محققان نظر می‌کنند که برای حل این مشکل، علم فیزیک باید یک «فرا-نظریه همه‌چیز» (Meta Theory of Everything) گسترش دهد که این لایه غیرالگوریتمی را نیز در بر بگیرد.

یافته‌های این پژوهش در ژورنال Holography Applications in Physics انتشار شده است.