Ma trận sụp đổ: Toán học chứng minh vũ trụ không phải mô phỏng máy tính

Một bằng chứng toán học cuối cùng đã bác bỏ ý tưởng rằng chúng ta đang sống trong một thế giới mô phỏng. Giả thuyết cho rằng vũ trụ có thể là một chương trình máy tính đã được Elon Musk ủng hộ và tạo thành cơ sở cho những bộ phim khoa học viễn tưởng kinh điển như The Matrix.

Ý tưởng rằng chúng ta có thể đang sống bên trong một mô phỏng máy tính khổng lồ, giống như trong phim Ma Trận, đã thu hút các nhà triết học và khoa học trong nhiều năm. Nhưng một nghiên cứu mới của các nhà nghiên cứu tại cơ sở Okanagan của Đại học British Columbia đã giáng một đòn quyết định vào lý thuyết đó.

Theo Tiến sĩ Mir Faizal, Phó Giáo sư tại Khoa Khoa học Irving K. Barber của UBC Okanagan, và các cộng sự quốc tế của ông, bản thân cấu trúc của thực tại khiến việc mô phỏng trở nên bất khả thi.

Công trình của họ cho thấy không một máy tính nào, dù tiên tiến đến đâu, có thể tái tạo lại hoạt động cơ bản của vũ trụ.

Nghiên cứu của họ không chỉ bác bỏ lý thuyết mô phỏng. Nó cho thấy thực tại được xây dựng dựa trên một loại hiểu biết không thể quy giản thành các quy tắc tính toán hay thuật toán.

Các nhà nghiên cứu đã tiếp cận vấn đề mô phỏng thông qua toán học và vật lý thay vì triết học. Họ đã khám phá liệu các định luật chi phối vũ trụ, về mặt lý thuyết, có thể được tái tạo bởi một hệ thống máy tính hay không.

“Người ta đã đề xuất rằng vũ trụ có thể được mô phỏng,” Tiến sĩ Faizal nói. “Nếu một mô phỏng như vậy là khả thi, thì chính vũ trụ được mô phỏng có thể tự nó tạo ra sự sống, và từ đó có thể tạo ra mô phỏng của riêng nó.

Khả năng đệ quy này khiến việc vũ trụ của chúng ta là vũ trụ nguyên thủy, chứ không phải là một mô phỏng lồng ghép trong một mô phỏng khác, dường như rất khó xảy ra.”

Ông giải thích rằng câu hỏi này từng được cho là nằm ngoài tầm với của khoa học. "Tuy nhiên, nghiên cứu gần đây của chúng tôi đã chứng minh rằng trên thực tế, nó có thể được giải quyết một cách khoa học."

Vật lý hiện đại đã nhìn nhận thực tại không chỉ là vật chất rắn. Lực hấp dẫn lượng tử, khuôn khổ mới nhất kết hợp thuyết tương đối và cơ học lượng tử, đề xuất rằng ngay cả không gian và thời gian cũng không phải là cơ bản. Chúng xuất phát từ một thứ sâu xa hơn: thông tin thuần túy.

Giới hạn của logic

Để kiểm tra xem nền tảng thông tin này có thể được mô phỏng hay không, nhóm nghiên cứu đã dựa vào các nguyên lý toán học, bao gồm cả định lý bất toàn của Gödel.

Định lý này phát biểu rằng trong bất kỳ hệ thống logic nào, sẽ luôn có những mệnh đề đúng không thể chứng minh được trong hệ thống đó.

Tiến sĩ Faizal cho biết giới hạn tương tự cũng áp dụng cho vật lý. "Chúng tôi đã chứng minh rằng không thể mô tả tất cả các khía cạnh của thực tại vật lý bằng lý thuyết tính toán về lực hấp dẫn lượng tử", ông giải thích.

“Do đó, không có lý thuyết vật lý hoàn chỉnh và nhất quán nào về mọi thứ có thể được rút ra chỉ từ tính toán.”

Ông nói thêm rằng một mô tả đầy đủ về thực tế đòi hỏi cái mà họ gọi là “sự hiểu biết phi thuật toán”, điều mà không một quy trình máy tính nào có thể nắm bắt được.

Nói cách khác, tính toán chỉ có thể đi xa đến một mức độ nào đó trước khi chạm đến giới hạn mà logic có thể diễn đạt.

Tại sao vũ trụ không thể được mô phỏng?

Liệu "thông tin" sâu sắc hơn của chính vũ trụ có thể được mô phỏng không? Các nhà nghiên cứu cho rằng ngay cả điều này cũng là không thể.

"Dựa trên các định lý toán học liên quan đến tính không đầy đủ và không thể định nghĩa, chúng tôi chứng minh rằng một mô tả hoàn toàn nhất quán và đầy đủ về thực tế không thể đạt được chỉ thông qua tính toán", Tiến sĩ Faizal nói.

"Nó đòi hỏi sự hiểu biết phi thuật toán, mà theo định nghĩa là vượt quá khả năng tính toán thuật toán và do đó không thể được mô phỏng. Do đó, vũ trụ này không thể là một mô phỏng."

Đồng tác giả, Tiến sĩ Lawrence M. Krauss, cho biết khám phá này đã thay đổi cách chúng ta nhìn nhận các định luật vật lý. "Các định luật vật lý cơ bản không thể bị giới hạn trong không gian và thời gian, bởi vì chúng tạo ra chúng", ông lưu ý.

"Một mô tả đầy đủ và nhất quán về thực tại đòi hỏi một cái gì đó sâu sắc hơn - một dạng hiểu biết được gọi là hiểu biết phi thuật toán".

Tiến sĩ Faizal kết luận rằng bất kỳ thế giới mô phỏng nào cũng phải tuân theo các quy tắc được lập trình. "Nhưng vì mức độ cơ bản của thực tại dựa trên sự hiểu biết phi thuật toán, nên vũ trụ không thể, và không bao giờ, có thể, là một mô phỏng", ông nói.

Nghiên cứu được công bố trên Tạp chí Ứng dụng Holography trong Vật lý.