پایان فرضیه شبیه‌سازی بودن جهان با اثبات ریاضی جدید

فیزیک‌دانان دانشگاه بریتیش کلمبیا اثبات کرده‌اند که جهان ما شبیه‌سازی نیست و امکان‌پذیر بودن چنین فرضیه‌ای از نظر ریاضی، غیرممکن است.

به گزارش تک‌ناک، این نتیجه حاصل پژوهشی است که ترکیبی از منطق، ریاضیات و فیزیک نظری را به کار گرفته است تا پاسخی قطعی به یکی از بنیادی‌ترین پرسش‌های علم ارائه دهد: آیا جهان واقعی است یا فقط یک شبیه‌سازی پیشرفته درون یک ابررایانه‌ فراانسانی می‌باشد؟

پژوهش جدید دانشگاه UBC Okanagan با همکاری دکتر میر فیصل و گروهی بین‌المللی از دانشمندان، از جمله لارنس کراوس، ارشد شبیر و فرانچسکو ماریو انجام شده است. آنها نشان دادند که ساختار بنیادین واقعیت به گونه‌ای عمل می‌کند که هیچ سامانه محاسباتی قادر به بازتولید آن نیست. نتایج این تحقیق در نشریه علمی Journal of Holography Applications in Physics منتشر شده است و از دیدگاه بسیاری از فیزیک‌دانان، نقطه عطفی در درک ما از ماهیت هستی به حساب می‌آید.

این پژوهش از چارچوب نظریه‌های کلاسیک فراتر رفته و فرضیه معروف «شبیه‌سازی جهان» را با نگاهی تازه بررسی کرده است. بر اساس این دیدگاه، جهان ممکن است محصول یک شبیه‌سازی پیشرفته باشد، که در رایانه‌های عظیم یک تمدن فوق‌پیشرفته اجرا می‌شود. اما نتایج جدید نشان می‌دهد که چنین پدیده‌ای نه‌تنها از نظر فنی بعید است، بلکه از لحاظ ریاضی و منطقی غیرممکن است.

پایه‌های این نتیجه بر تحول تاریخی در علم فیزیک استوار است. از دوران نیوتن که واقعیت بر اساس اجسام مادی و حرکت آنها در فضا تفسیر می‌شد، تا عصر اینشتین که با نظریه نسبیت، فضا و زمان را به هم پیوست و به‌ صورت دینامیکی تعریف کرد، درک ما از جهان بارها دگرگون شده است. سپس مکانیک کوانتومی وارد میدان شد و ماهیت احتمالاتی و غیرقطعی ذرات را مطرح کرد. اما اکنون نظریه گرانش کوانتومی، که در خط مقدم فیزیک نظری قرار دارد، پا را از این هم فراتر گذاشته است و می‌گوید که حتی فضا و زمان نیز پدیده‌هایی بنیادی نیستند، بلکه از سطحی عمیق‌تر به نام «اطلاعات خالص» سرچشمه می‌گیرند.

این اطلاعات در قلمرویی انتزاعی وجود دارد که فیزیک‌دانان آن را «قلمرو افلاطونی» می‌نامند؛ قلمرویی که ماهیت آن ریاضی است و حتی از خود جهان فیزیکی واقعی‌تر تلقی می‌شود. در این دیدگاه، آنچه ما به‌عنوان فضا، زمان و ماده تجربه می‌کنیم، برآمده از ساختارهای اطلاعاتی در این قلمرو است. با وجود این، یافته‌های تازه نشان می‌دهد که حتی این لایه اطلاعاتی نیز به‌ طور کامل قابل توضیح با ابزار محاسباتی نیست.

تیم پژوهشی با بهره‌گیری از قضایای بنیادین ریاضیات، به‌ویژه قضیه ناتمامیت گودل، اثبات کرده است که هیچ نظام محاسباتی نمی‌تواند تصویری جامع و بی‌نقص از واقعیت ارائه دهد. طبق این اصل، هر سیستم منطقی که بتواند بیانگر عدد باشد، یا ناقص یا متناقض است. به بیان ساده‌تر، همیشه گزاره‌هایی وجود دارند که درست‌ هستند اما قابل اثبات در آن سیستم نیستند. این یعنی بخش‌هایی از واقعیت را تنها می‌توان از طریق نوعی درک غیرالگوریتمی دریافت و از طریق محاسبه‌گری ماشینی امکان‌پذیر نیست.

این نوع درک غیرالگوریتمی برخلاف روش گام‌به‌گام رایانه‌ها عمل می‌کند. در حالی که رایانه‌ها از دستورالعمل‌های مشخص و متوالی پیروی می‌کنند، درک انسانی یا شهودی می‌تواند حقایقی را دریابد که از هیچ فرایند منطقی یا محاسباتی قابل استخراج نیست. نمونه کلاسیک این مسئله همان گزاره معروف گودل است که می‌گوید: «این جمله درست است اما قابل اثبات نیست». اگر اثبات شود، نادرست خواهد بود و اگر اثبات نشود، درست باقی می‌ماند؛ در نتیجه، نظام منطقی ناقص خواهد بود.

بر اساس همین منطق، پژوهشگران نتیجه گرفته‌اند که هیچ نظریه‌ای از گرانش کوانتومی که صرفاً بر پایه محاسبه‌گری بنا شده باشد، نمی‌تواند تمام جنبه‌های واقعیت فیزیکی را توضیح دهد. در نتیجه، دستیابی به «نظریه کامل همه‌چیز» از طریق محاسبات رایانه‌ای ممکن نیست، چرا که جهان در بنیاد خود بر درکی فراتر از الگوریتم‌ها استوار است.

این یافته، پیامدهای مهمی برای فرضیه شبیه‌سازی جهان دارد. اگر جهان در سطح بنیادی خود بر قوانین محاسباتی استوار نباشد، در نتیجه هیچ رایانه‌ای حتی با قدرت بی‌نهایت نمی‌تواند آن را بازسازی کند. به همین دلیل، شبیه‌سازی جهان واقعی از دیدگاه ریاضی غیرممکن است. جهان ما محصول برنامه‌ محاسباتی نیست، بلکه برآمده از ساختاری است که در ذات خود از منطق فراتر می‌رود.

از منظر فلسفی، این نتیجه مرز میان علم و متافیزیک را جابه‌جا می‌کند. فرضیه شبیه‌سازی تا پیش از این بیشتر در حوزه فلسفه و داستان علمی‌-تخیلی بررسی می‌شد و امکان آزمون علمی نداشت. اما این پژوهش آن را از سطح گمانه‌زنی بیرون آورده و به میدان فیزیک و ریاضیات وارد کرده است.

جمع‌بندی پژوهش این است که جهان نمی‌تواند شبیه‌سازی باشد، چرا که ساختار بنیادی واقعیت از جنس محاسبه و الگوریتم نیست. نظریه گرانش کوانتومی بیان می‌کند که فضا و زمان از لایه‌ای عمیق‌تر به نام «اطلاعات خالص» پدید می‌آیند، اما این اطلاعات را نمی‌توان با هیچ رایانه یا برنامه‌ای به‌ طور کامل بازتولید کرد. قضیه ناتمامیت گودل ثابت می‌کند که در هر نظام منطقی، حقایقی وجود دارد که قابل اثبات محاسباتی نیستند. از آنجایی که هر شبیه‌سازی باید بر پایه الگوریتم ساخته شود و جهان واقعی فراتر از الگوریتم‌ها است، نتیجه این است که جهان شبیه‌سازی نیست.