پایان فرضیه زندگی در ماتریکس؛ چرا واقعیت را نمی‌توان برنامه‌ریزی کرد؟

طبق اظهارات گروهی از محققان بین‌المللی، یک اثبات ریاضی بالاخره این باور را که ما در یک شبیه‌سازی زندگی می‌کنیم، رد کرده است.

نظریه‌ای که بر اساس آن جهان ممکن است یک برنامه کامپیوتری باشد، توسط ایلان ماسک حمایت شده و زیربنای آثار علمی-تخیلی مهمی مانند ماتریکس (The Matrix) بوده است.

اما دانشمندان اکنون اعلام کرده‌اند که این موضوع نه‌تنها بعید، بلکه از نظر ریاضی نیز غیرممکن است.

دلیل این امر آن است که طبیعت بنیادین واقعیت به گونه‌ای عمل می‌کند که هرگز نمی‌توان آن را با محاسبات محض بازتولید کرد. به دلیل ویژگی‌های عجیب فیزیک کوانتوم، هیچ کامپیوتری، هر چقدر هم که قدرتمند باشد، نخواهد توانست چیزی را که محققان آن را «درک غیرالگوریتمی» می‌نامند، ایجاد کند.

دکتر فرانچسکو مارینو، یکی از نویسندگان همکار از مؤسسه ملی اپتیک ایتالیا، در این باره گفته است:

ما ثابت کرده‌ایم که ارائه یک توصیف کاملاً الگوریتمی از جهان امکان‌پذیر نیست. هر شبیه‌سازی، بنا بر تعریف، بر اساس مجموعه‌ای از قوانین یا الگوریتم‌های برنامه‌ریزی‌شده اجرا می‌شود که رفتار اشیا را گام به گام مشخص می‌کنند. یک دنیای شبیه‌سازی‌شده تنها می‌تواند بخش‌های الگوریتمی واقعیت را تقلید کند، اما همیشه در بازتاب آن حقایق عمیق‌تر و غیرالگوریتمی ناتوان خواهد بود.

اگرچه تصور اینکه ما در یک شبیه‌سازی کامپیوتری به سر می‌بریم ممکن است غیرواقعی به نظر برسد، استدلالی وجود دارد که به‌طور شگفت‌انگیزی قوی است و آن را محتمل‌ترین سناریو می‌داند. دکتر میر فیضال، یکی از نویسندگان همکار از دانشگاه بریتیش کلمبیا، می‌گوید:

اگر چنین شبیه‌سازی‌ امکان‌پذیر بود، جهان شبیه‌سازی‌شده می‌توانست خود منشأ حیات باشد و آن حیات نیز به نوبه خود، شبیه‌سازی مخصوص به خود را ایجاد کند. این امکان بازگشتی احتمال اینکه جهان ما همان جهان اصلی باشد را بسیار کم می‌کند، و آن را بیشتر یک شبیه‌سازی‌ در دل یک شبیه‌سازی دیگر نشان می‌دهد.

با این حال، در مطالعه‌ای که در ژورنال کاربردهای هولوگرافی در فیزیک منتشر شده، دکتر فیضال و همکارانش اثبات می‌کنند که این استدلال اعتبار ندارد. جدیدترین و پیشرفته‌ترین نظریه فیزیک، تقریباً تمام دانسته‌های ما در مورد ساختار هستی را به چالش می‌کشد.

بر اساس نظریه «گرانش کوانتومی»، هر چیزی، از ذرات و میدان‌ها گرفته تا خود فضا-زمان، از سطحی عمیق‌تر از واقعیت سرچشمه می‌گیرد. این به اصطلاح «قلمرو افلاطونی»، تنها از اطلاعات محض تشکیل شده و چارچوب ریاضی جهان قابل تجربه ما را شکل می‌دهد.

آنچه که محققان نشان می‌دهند، این است که این جهان اطلاعات محض نمی‌تواند واقعیت تجربه‌شده ما را تنها با محاسبات محض توصیف کند. محققان از چندین قضیه ریاضی استفاده می‌کنند تا ثابت کنند که نمی‌توان برای رسیدن به یک توصیف کامل و سازگار از جهان، صرفاً از محاسبات استفاده کرد.

به بیان ساده، حتی اگر شما از تمام جزئیات این جهان اطلاعات محض آگاه بودید، باز هم حقایقی در مورد جهان وجود داشت که نمی‌توانستید آن‌ها را کشف کنید. این ممکن است بسیار عجیب به نظر برسد، اما در واقع ایده‌ای بوده که مدت‌هاست توسط ریاضیدانان مطرح شده است.

در دهه ۱۹۳۰، ریاضیدانی به نام کورت گودل اثبات کرد که گزاره‌هایی درباره اعداد وجود دارد که درستی آن‌ها را می‌دانیم، اما هرگز نمی‌توانیم آن‌ها را ثابت کنیم. اینطور نیست که ما هنوز این اثبات‌ها را پیدا نکرده‌ایم یا به اندازه کافی تلاش نکرده‌ایم؛ بلکه اثبات برخی از حقایق واقعی در مورد جهان از نظر ریاضی غیرممکن است.

به گفته محققان، وجود این «حقایق گودلی» گواه این است که توصیف کامل جهان نیازمند چیزی به نام «درک غیرالگوریتمی» است. دکتر مارینو این جمله را به عنوان مثال ذکر می‌کند:

این گزاره درست قابل اثبات نیست. اگر قابل اثبات بود، آنگاه نادرست می‌شد و منطق را ناسازگار می‌کرد. اگر قابل اثبات نباشد، آنگاه درست است، اما این امر هر سیستمی که تلاش در اثبات آن دارد را ناقص می‌کند. در هر صورت، محاسبات محض موفق نخواهد شد.

این اثبات ریاضی نشان می‌دهد که جنبه‌هایی از جهان وجود دارند که هرگز نمی‌توانند در یک شبیه‌سازی کامپیوتری بازآفرینی شوند. حتی قلمرو افلاطونی اطلاعات محض نیز به دلیل این مشکل ریاضیاتی «حل‌ناپذیری»، از دسترس محاسبات محض خارج است. دکتر فیضال می‌گوید:

با استفاده از قضایای ریاضی مرتبط با ناکامل بودن و تعریف‌ناپذیری، ما نشان می‌دهیم که یک توصیف کاملاً سازگار و کامل از واقعیت را نمی‌توان تنها از طریق محاسبات به دست آورد. این امر به «درک غیرالگوریتمی» نیاز دارد که بنا به تعریف خارج از محاسبات الگوریتمی است و بنابراین نمی‌تواند شبیه‌سازی شود. از این رو، این جهان نمی‌تواند یک شبیه‌سازی باشد.

شاید مهم‌تر از آن، این یافته نشان می‌دهد که یافتن یک «نظریه همه‌چیز» ریاضی که همه چیز در جهان را توصیف کند، غیرممکن است.

دانشمندان برای مدت‌ها امیدوار بودند که در نهایت، نظریه آن‌ها در مورد ساختار واقعیت به آن‌ها اجازه دهد تا در صورت داشتن اطلاعات کافی، هر چیزی در مورد جهان را محاسبه کنند. دکتر لارنس کراوس، یکی از نویسندگان همکار از بنیاد پروژه اریجین، می‌گوید:

با این حال، ما ثابت کرده‌ایم که این امر امکان‌پذیر نیست. یک توصیف کامل و سازگار از واقعیت نیازمند چیزی عمیق‌تر است، شکلی از درک که به عنوان درک غیرالگوریتمی شناخته می‌شود.

اصل هولوگرافیک چیست؟

برخی از فیزیکدانان نشان داده‌اند که اشیاء سه‌بعدی در جهان ما می‌توانند با مشاهده آن‌ها به عنوان عناصر دوبعدی، تبیین شوند. این نظریه که به «اصل هولوگرافیک» معروف است، می‌تواند به رفع چندین نقص در قوانین فیزیک کمک کند.

این نظریه اساساً برخی از اشیاء جهان ما را به عنوان «هولوگرام» توصیف می‌کند؛ یک سطح دوبعدی که هنگام مشاهده، به نظر می‌رسد که بُعد سومی دارد و توهم عمق را ایجاد می‌کند، در حالی که در واقعیت مسطح است. اصل هولوگرافیک پیش از این برای ابطال یک پارادوکس نظری که توسط پروفسور استفن هاوکینگ در اواسط دهه ۱۹۷۰ ارائه شده بود، استفاده شده است.

به نظر می‌رسد که سیاه‌چاله‌ها اطلاعاتی را که جذب می‌کنند از بین می‌برند، اما نظریه کوانتوم نشان می‌دهد که این کار غیرممکن است. هاوکینگ این را «پارادوکس اطلاعات» نامید. از نظریه او این حقیقت حمایت می‌شد که حجم سیاه‌چاله هنگام جذب ماده به صورت متناسب افزایش نمی‌یابد، به این معنی که بخشی از آن باید از بین برود.

اصل هولوگرافیک این معما را با پیشنهاد این که اطلاعات جذب‌شده توسط سیاه‌چاله از بین نمی‌رود، حل می‌کند. بلکه، این اطلاعات در صفحه دوبعدی سیاه‌چاله، یعنی مساحت سطح آن، کدگذاری می‌شود که ثابت شده با جذب ماده توسط سیاه‌چاله، منبسط می‌شود.