物理学家证实：宇宙并非一场虚拟模拟

英属哥伦比亚大学奥肯那根分校欧文·K·巴伯理学院的兼职教授米尔·费萨尔博士及其合作者劳伦斯·M·克劳斯博士、阿尔希德·沙比尔博士和弗朗西斯科·马里诺博士发现，现实的底层结构运行方式是任何计算机都无法复制的。他们的研究发表在《物理学中的全息应用期刊》上，不仅对《黑客帝国》式的“模拟宇宙”观点提出了质疑，更进一步证明，宇宙本身建立在一种任何算法都无法触及的理解之上。

### 模拟假说遇上数学
费萨尔博士表示：“有人认为宇宙可能是被模拟出来的。如果这种模拟可行，那么被模拟的宇宙本身可能会产生生命，而这些生命又可能创造自己的模拟。这种递归可能性使得我们的宇宙更像是嵌套在其他模拟中的一个，而非最初的那个。这个观点曾被认为超出了科学探究的范畴，但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。”

该团队的发现基于对“现实究竟是什么”这一问题的不断深入理解。物理学早已超越了艾萨克·牛顿对实体在空间中运动的观点。爱因斯坦的相对论取代了经典模型，量子力学又对其进行了彻底变革。如今，在理论物理学前沿，量子引力理论提出，甚至空间和时间都不是基本元素，而是从更深层次的“纯信息”中产生的。

### 现实之下的隐藏领域
物理学家将这种信息层描述为“柏拉图式领域”，即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，空间和时间本身就是从这个领域中产生的。

然而，科学家们证明，即便是这种基于信息的结构，也无法仅通过计算来完整描述现实。通过应用包括哥德尔不完备定理在内的高级数学原理，他们证明，任何一致且完整的存在模型都需要一种他们称之为“非算法理解”的东西。

要理解这个概念，可以想象计算机的工作方式——它一步步遵循一组既定指令。但有些真理是无法通过遵循任何逻辑操作序列来获得的。这些被称为“哥德尔式真理”，它们虽然真实存在，却无法通过计算来证明。

### 计算的局限性
试想这样一个陈述：“这个真命题无法被证明。”如果它能被证明，那它就是假的，这与逻辑矛盾；如果它无法被证明，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。

费萨尔博士说：“我们已经证明，不可能用计算性的量子引力理论来描述物理现实的所有方面。因此，任何物理上完整且一致的‘万物理论’都不可能仅从计算中推导出来。相反，它需要非算法理解，这种理解比量子引力的计算法则更基本，因此也比时空本身更基本。”

### 宇宙为何无法被模拟
如果柏拉图式领域的基本规则看似与计算机模拟的规则相似，那么这个领域本身能被模拟吗？研究人员的答案是否定的。

费萨尔博士解释道：“基于与不完备性和不可定义性相关的数学定理，我们证明，仅通过计算无法实现对现实的完全一致且完整的描述。它需要非算法理解，而根据定义，这种理解超出了算法计算的范畴，因此宇宙不可能是一个模拟。”

合著者劳伦斯·M·克劳斯博士指出，这一发现的意义深入到物理学的基础。“物理学的基本定律不能被包含在时空之内，因为是它们生成了时空。然而，长期以来，人们一直希望一种真正基本的‘万物理论’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。对现实的完整且一致的描述需要更深层次的东西——一种被称为非算法理解的理解形式。”

### 超越算法的现实
正如费萨尔博士总结的那样：“任何模拟本质上都是算法性的——它必须遵循编程规则。但由于现实的基本层面基于非算法理解，宇宙不可能也永远不会是一个模拟。”

多年来，模拟假说一直被认为是无法验证的，局限于哲学和科幻小说的范畴。然而，这项新研究将其牢固地建立在数学和物理理论之上——为科学中最引人入胜的问题之一提供了可能是最终的、决定性的答案。