Nghiên cứu bác bỏ ý tưởng vũ trụ là một mô phỏng máy tính
Nghiên cứu mới đã sử dụng logic và vật lý để trả lời dứt khoát một trong những câu hỏi lớn bậc nhất trong khoa học.
Có một nội dung được yêu thích trong khoa học viễn tưởng: toàn bộ vũ trụ của chúng ta có thể là một mô phỏng chạy trên siêu máy tính của một số nền văn minh tiên tiến.
Nhưng nghiên cứu mới của UBC Okanagan đã chứng minh về mặt toán học là điều này không thể xảy ra.
TS. Mir Faizal, giáo sư thỉnh giảng của Khoa Khoa học Irving K. Barber UBC Okanagan và các cộng sự quốc tế, TS. Lawrence M. Krauss, Arshid Shabir và Francesco Marino, đã chứng tỏ rằng bản chất cơ bản của thực tại vận hành theo cãch mà không máy tính nào có thể mô phỏng được.
Phát hiện của họ, được xuất bản trên tạp chí Journal of Holography Applications in Physics, đã vượt ra ngoài đề xuất đơn giản là chúng ta không sống trong một thế giới mô phỏng như The Matrix (Ma trận). Họ chứng minh một điều còn sâu sắc hơn: vũ trụ này được tạo dựng trên một dạng tri thức tồn tại bên ngoài tầm với của bất kỳ thuật toán nào.
“Đã có những ý tưởng đề xuất rằng vũ trụ này có thể đã được mô phỏng. Nếu một mô phỏng là có thể thì vũ trụ mô phỏng tự nó có thể đột sinh sự sống, và đến lượt mình có thể tạo ra mô phỏng của riêng nó. Logic này khiến cho dường như vũ trụ của chúng ra là một vũ trụ nguyên bản hơn là một một mô phỏng nằm trong một mô phỏng khác”, TS. Faizal nói. “Ý tưởng này từng được cho là nằm ngoài khả năng chạm đến của khoa học. Tuy nhiên nghiên cứu mới của chúng tôi đã chứng tỏ là có thể, trên thực tế, được giải quyết một cách khoa học.”
Nghiên cứu này dựa trên một đặc tính hấp dẫn của chính thực tại. Vật lý hiện đại đã vượt qua khái niệm vật chất hữu hình cứng nhắc của Newton về không gian. Lý thuyết tương đối của Einstein đã thay thế cơ học cổ điển của Newton và đến lượt mình, cơ học lượng tử làm thay đổi hiểu biết của chúng ta thêm một lần nữa. Lý thuyết tiên tiến nhất hiện nay – hấp dẫn lượng tử – đề xuất ngay cả không gian và thời gian cũng không phải là thứ cơ bản. Chúng đột sinh từ thứ gì đó còn sâu sắc hơn: thông tin thuần túy.
Thông tin này tồn tại trong cái mà các nhà vật lý gọi là thực tại Platon/cõi toán học (Platonic realm) – một nền tảng toán học hiện thực hơn cả một vũ trụ vật lý mà chúng ta trải nghiệm. Từ chính thực tại này mà không gian và thời gian tự nó đột sinh.
Điều thú vị đã dần hiện ra từ điểm này. Nhóm nghiên cứu chứng tỏ ngay cả nền tảng chứa thông tin này cũng không thể miêu tả một cách đầy đủ thực tại chỉ bằng tính toán. Họ sử dụng các lý thuyết toán học hiệu quả nhất – bao gồm lý thuyết bất toàn của Gödel – để chứng minh một miêu tả hoàn thiện và nhất quán về tất thảy mọi thứ đòi hỏi cái mà họ cho là “tri thức phi thuật toán”.
Hãy nghĩ theo cách này. Một máy tính tuân theo các công thức, từng bước, từng bước một, dẫu có phức tạp như thế nào. Nhưng một số sự thật thì có thể chỉ có được thông qua tri thức phi thuật toán – hiểu cái không tuân theo bất kỳ chuỗi logic nào. Những ‘sự thật Gödel đó” là thật, ngay cả khi không chứng minh được bằng tính toán.
“Chúng tôi đã chứng tỏ là không thể miêu tả mọi khía cạnh của thực tại vật lý bằng một lý thuyết tính toán của hấp dẫn lượng tử,” TS. Faizal nói. “Do đó, không lý thuyết vạn vật hoàn chỉnh và nhất quán về mặt vật lý có thể được trích xuất chỉ từ tính toán. Hơn thế, nó đòi hỏi tri thức phi thuật toán, vốn cơ bản hơn các quy tắc tính toán của hấp dẫn lượng tử và do đó cơ bản hơn chính bản thân không thời gian”.
Vì các quy tắc tính toán trong cõi toán học có thể, về mặt nguyên tắc, tương tự mô phỏng máy tính, vậy có thể thực tại tự nó là mô phỏng không?
Không, các nhà nghiên cứu nói. Công trình của họ cho thấy những thứ còn sâu sắc hơn.
“Dựa trên các lý thuyết toán học liên quan đến tính bất toàn và không thể định nghĩa, chúng tôi chứng tỏ, không thể đạt được một miêu tả về thực tại nhất quán và hoàn thiện một cách đầy đủ chỉ bằng tính toán”, TS. Faizal giải thích. “Nó đòi hỏi tri thức phi thuật toán, vốn được định nghĩa nằm ngoài tính toán và do đó không thể mô phỏng được. Do đó, vũ trụ này không phải là một mô phỏng.”
Đồng tác giả, TS. Lawrence M. Krauss cho rằng nghiên cứu này có những gợi ý sâu sắc.
“Các định luật vật lý cơ bản không thể bị giới hạn trong không gian và thời gian, bởi vì các định luật này tạo ra chúng. Từ lâu, đã có hy vọng là một lý thuyết thống nhất cơ bản có thể cuối cùng sẽ mô tả được mọi hiện tượng vật lý thông qua các tính toán nền tảng trong các định luật đó. Chúng tôi đã chứng tỏ rằng điều đó là không thể. Một miêu tả nhất quán và hoàn thiện về thực tại đòi hỏi những điều còn sâu săc hơn – một hình thức của tri thức mà có thể gọi là tri thức phi thuật toán”.
Kết luận của nhóm nghiên cứu rất rõ ràng và đánh dấu một dấu mốc khoa học quan trọng, TS. Faizal nói.
“Các mô phỏng vốn đã là thuật toán – nó phải tuân theo các quy tắc lập trình”, ông nói. “Nhưng do ở cấp độ thực tại cơ bản lại dựa trên tri thức phi thuật toán, vũ trụ này không thể là, và có thể là không bao giờ, là một mô phỏng”.
Giả thuyết vũ trụ là mô phỏng từ lâu đã được xem như gần với triết học và thậm chí là khoa học viễn tưởng hơn là khoa học. Nghiên cứu này đặt nó vào lãnh địa của toán học và vật lý để rồi đem lại một câu trả lời dửt khoát.
Anh Vũ dịch từ UBC Okanagan
