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数学证明驳斥了宇宙是计算机模拟的观点。

发布时间：2025-11-04 16:25:20 阅读数： 59

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这是科幻小说中常见的桥段：我们的整个宇宙可能只是某个先进文明的超级计算机运行的模拟程序。但卑诗大学奥肯那根分校的最新研究从数学上证明，这种情况不仅不太可能——而且根本不可能。

UBC Okanagan Irving K. Barber 理学院的兼职教授 Mir Faizal 博士及其国际同事 Lawrence M. Krauss 博士、Arshid Shabir 博士和 Francesco Marino 博士已经证明，现实的基本性质以一种计算机永远无法模拟的方式运作。

他们的研究成果发表在《物理学中的全息术应用杂志》上，其意义远不止于表明我们并非生活在像《黑客帝国》那样的模拟世界中。他们的研究证明了一个更为深刻的道理：宇宙建立在一种超越任何算法所能理解的认知之上。

“有人提出宇宙是可以模拟的。如果这种模拟可行，那么模拟的宇宙本身就能孕育生命，而生命反过来又可能创造出自己的模拟。这种递归的可能性使得我们的宇宙不太可能是最初的宇宙，而更像是嵌套在另一个模拟之中的模拟，”费萨尔博士说道。“这个想法一度被认为超出了科学探究的范畴。然而，我们最近的研究表明，它实际上是可以用科学方法来解决的。”

这项研究的关键在于现实本身一个引人入胜的特性。现代物理学早已超越了牛顿关于有形“物质”在空间中运动的理论。爱因斯坦的相对论取代了牛顿力学。量子力学再次改变了我们对现实的理解。而当今最前沿的理论——量子引力——表明，甚至空间和时间也并非根本性的。它们源于更深层次的东西：纯粹的信息。

这些信息存在于物理学家所谓的柏拉图领域——一个比我们所体验的物理宇宙更为真实的数学基础。空间和时间本身正是从这个领域中涌现出来的。

有趣的地方就在这里。研究团队证明，即使是基于信息的基础，也无法仅凭计算完全描述现实。他们运用强大的数学定理——包括哥德尔不完备性定理——证明，对万物进行完整且一致的描述需要他们所谓的“非算法理解”。

不妨这样想：计算机按照步骤一步一步地执行程序，无论程序多么复杂。但有些真理只能通过非算法式的理解才能领悟——这种理解并非源于任何逻辑步骤。这些“哥德尔式真理”是真实存在的，却无法通过计算来证明。

这里举个简单的例子，假设命题是“这个真命题不可证明”。如果它可证明，那么它就应该是假的，这会导致逻辑不一致。如果它不可证明，那么它就是真的，但这又会导致任何试图证明它的系统都不完备。无论哪种情况，纯粹的计算都行不通。

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“我们已经证明，用量子引力的计算理论来描述物理现实的所有方面是不可能的，”费萨尔博士说。“因此，单靠计算无法推导出物理上完整且自洽的万物理论。相反，它需要一种非算法式的理解，这种理解比量子引力的计算定律更根本，因此也比时空本身更根本。”

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既然柏拉图世界中的计算规则原则上可以类似于计算机模拟的规则，那么柏拉图世界本身是否可以被模拟呢？

不，研究人员说。他们的研究揭示了更深层次的问题。

“我们借鉴与不完备性和不可定义性相关的数学定理，证明仅靠计算无法对现实进行完全一致且完整的描述，”费萨尔博士解释道。“这需要非算法式的理解，而这种理解根据定义超越了算法计算，因此无法模拟。由此可见，这个宇宙不可能是模拟出来的。”

共同作者劳伦斯·M·克劳斯博士表示，这项研究意义深远。“物理学的基本定律无法被空间和时间所束缚，因为它们本身就创造了空间和时间。然而，人们一直希望，一个真正意义上的万物基本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。对现实进行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。”

费萨尔博士表示，该团队的结论很明确，标志着一项重要的科学成就。

他说：“任何模拟本质上都是算法式的——它必须遵循预先设定的规则。但由于现实的根本层面是基于非算法式的理解，宇宙不可能，也永远不可能是一个模拟。”

模拟假设长期以来被认为无法验证，被归入哲学甚至科幻领域，而非科学范畴。这项研究将其明确地纳入数学和物理学的范畴，并给出了明确的答案。