Fizicienii au exclus posibilitatea ca Universul să fie o simulare computerizată

O întrebare care i-a frământat pe fizicieni în ultimul secol ar putea avea, în sfârșit, o soluție, dar poate nu cea la care spera toată lumea.

Într-o nouă analiză detaliată a teoriei actuale, o echipă de fizicieni condusă de Mir Faizal de la Universitatea din British Columbia a demonstrat că nu există o „Teorie a Totului” universală care să împace perfect relativitatea generală cu mecanica cuantică, cel puțin nu una algoritmică.

O consecință naturală a acestui fapt este că Universul nu poate fi o simulare computerizată, deoarece orice astfel de simulare ar trebui să funcționeze algoritmic.

„Am demonstrat că este imposibil să descriem toate aspectele realității fizice folosind o teorie computațională a gravitației cuantice.

Prin urmare, nicio teorie completă și consistentă, din punct de vedere fizic a tuturor lucrurilor, nu poate fi derivată doar din calcul. Mai degrabă, aceasta necesită o înțelegere non-algoritmică, care este mai fundamentală decât legile computaționale ale gravitației cuantice și, prin urmare, mai fundamentală decât spațiu-timpul în sine”, spune Faizal.

Un obstacol important în înțelegerea modului în care funcționează universul este relația insolubilă dintre structura perfectă a spațiu-timpului și dualitatea vagă a mecanicii cuantice. Știm că Universul funcționează, dar matematica folosită pentru a descrie relativitatea generală nu se poate aplica la mecanica cuantică și viceversa.

Fizicienii au căutat de mult timp o soluție matematică – așa-numita gravitație cuantică sau Teoria Totului – care ar permite fizicii să facă o tranziție lină între relativitatea generală și mecanica cuantică.

Faizal și colegii săi au evidențiat încercări populare de a rezolva problemele legate de această tranziție, cum ar fi teoria corzilor și gravitația cuantică în bucle.

Acestea propun că spațiu-timpul și câmpurile cuantice emerg dintr-o fundație de informație pură, dincolo de care nu există nimic.

„Bazându-ne pe teoremele matematice legate de incompletitudine și indefinibilitate, demonstrăm că o descriere, pe deplin consistentă și completă a realității, nu poate fi realizată doar prin calcul.

Necesită o înțelegere non-algoritmică, care prin definiție depășește calculul algoritmic și, prin urmare, nu poate fi simulată. Prin urmare, acest Univers nu poate fi o simulare”, explică Faizal.

Argumentând că informația din care reiese realitatea ar trebui să fie atât fundamentală, cât și finită, fizicienii s-au adresat matematicienilor Kurt Gödel, Alfred Tarski și Gregory Chaitin pentru a le pune la îndoială ipoteza.

Acești trei teoreticieni – primii doi activând în prima jumătate a secolului al XX-lea, iar Chaitin în anii 1960 – au demonstrat independent că există limite stricte ale capacității noastre de a înțelege Universul.

Faimoasele teoreme de incompletitudine ale lui Gödel din 1931 au arătat că orice sistem matematic consistent va conține afirmații adevărate care, totuși, nu pot fi demonstrate folosind propriile reguli. Teorema de indefinibilitate a lui Tarski din 1933 a arătat că un sistem aritmetic nu își poate defini propriul adevăr.

În cele din urmă, teorema incompletitudinii a lui Chaitin – similară cu munca lui Gödel – arată că există o limită superioară strictă a complexității pe care o poate descrie un sistem algoritmic formal.

Folosind aceste teoreme logice, cercetătorii au descoperit că fizica în sine nu poate fi complet computațională. Ei propun că singura modalitate de a obține o Teorie a Totului este de a adăuga un strat non-algoritmic deasupra celui algoritmic pentru a crea o Meta-Teorie a Totului sau MToE.

Acest meta-strat ar putea determina ce este adevărat din afara sistemului matematic, oferind oamenilor de știință o modalitate de a investiga fenomene precum paradoxul informației găurii negre fără a încălca regulile matematice. Și, bineînțeles, pune capăt acelei probleme enervante dacă suntem cu adevărat „reali”.

Credit: Adam Krypel / pexels.com

„Orice simulare este, în mod inerent, algoritmică – trebuie să urmeze reguli programate. Dar, din moment ce nivelul fundamental al realității se bazează pe o înțelegere non-algoritmică, Universul nu poate fi și nu ar putea fi niciodată o simulare”, susține Faizal.

Cercetarea a fost publicată în Journal of Holography Applications in Physics.

Traducere după Physicists Just Ruled Out The Universe Being a Simulation