Εδώ και δεκαετίες, οι φυσικοί κυνηγούν ένα όνειρο: μια «Θεωρία των Πάντων», μια εξίσωση που θα ενοποιεί τη σχετικότητα του Αϊνστάιν με την κβαντομηχανική και θα εξηγεί πώς λειτουργεί το Σύμπαν σε κάθε του επίπεδο.
Τώρα, μια ομάδα ερευνητών υποστηρίζει ότι αυτό το όνειρο ίσως να είναι… μαθηματικά αδύνατο.
Σύμφωνα με νέα μελέτη με επικεφαλής τον Mir Faizal από το Πανεπιστήμιο της Βρετανικής Κολομβίας, δεν υπάρχει καθολική, αλγοριθμική θεωρία που να μπορεί να περιγράψει πλήρως τη φυσική πραγματικότητα. Και αυτό έχει μια εντυπωσιακή συνέπεια: το Σύμπαν δεν μπορεί να είναι προσομοίωση.
«Δεν μπορούμε να υπολογίσουμε το παν»
«Δείξαμε ότι είναι αδύνατο να περιγραφούν όλες οι πτυχές της φυσικής πραγματικότητας μέσω μιας υπολογιστικής θεωρίας της κβαντικής βαρύτητας», εξηγεί ο Faizal.
«Καμία πλήρης και συνεπής θεωρία των πάντων δεν μπορεί να προκύψει από τον υπολογισμό και μόνο. Χρειαζόμαστε μια μη αλγοριθμική κατανόηση, κάτι πιο θεμελιώδες από τους ίδιους τους νόμους της κβαντικής φυσικής πιο θεμελιώδες ακόμη και από τον ίδιο τον χωροχρόνο.»
Με άλλα λόγια: τα μαθηματικά μπορούν να περιγράψουν πολλά, αλλά όχι τα πάντα.
Το αιώνιο πρόβλημα: σχετικότητα vs. κβαντομηχανική
Από τη μία έχουμε τη γενική σχετικότητα, που περιγράφει τον χωροχρόνο ως ένα απαλό, ελαστικό ύφασμα.
Από την άλλη, η κβαντομηχανική βλέπει το Σύμπαν ως έναν κόσμο πιθανοτήτων, όπου τα σωματίδια συμπεριφέρονται σαν κύματα, και η πραγματικότητα «καταρρέει» μόνο όταν την παρατηρούμε.
Αυτές οι δύο θεωρίες, οι πιο επιτυχημένες στην ιστορία της φυσικής, αρνούνται να συνεργαστούν.
Κάθε προσπάθεια ενοποίησης από τη «Θεωρία Χορδών» μέχρι την Κβαντική Βαρύτητα Βρόχων προσπαθεί να δείξει ότι όλα ξεκινούν από την πληροφορία, ένα «bit» από το οποίο αναδύεται το «it», όπως έλεγε ο φυσικός John Wheeler.
Όμως, σύμφωνα με τη νέα μελέτη, το «είναι» δεν μπορεί να προκύψει απλώς από bits.
Τα μαθηματικά έχουν όρια – και μαζί τους, και η φυσική
Η ομάδα του Faizal βασίστηκε σε τρία θεμελιώδη μαθηματικά θεωρήματα, που καθόρισαν τον 20ό αιώνα:
- Το Θεώρημα Μη Πληρότητας του Kurt Gödel (1931), που λέει πως κάθε συνεπές μαθηματικό σύστημα περιέχει αληθείς προτάσεις που δεν μπορούν να αποδειχθούν μέσα στο ίδιο το σύστημα.
- Το Θεώρημα Απροσδιοριστίας του Alfred Tarski (1933), που δείχνει ότι ένα σύστημα δεν μπορεί να ορίσει τη δική του αλήθεια.
- Και το Θεώρημα του Gregory Chaitin (1960s), που αποδεικνύει ότι υπάρχει ανώτατο όριο στην πολυπλοκότητα που μπορεί να περιγράψει ένας υπολογιστικός αλγόριθμος.
Συνδυάζοντας αυτά τα μαθηματικά όρια, οι ερευνητές καταλήγουν: η φυσική δεν μπορεί να είναι πλήρως υπολογίσιμη.
Η λύση: μια «Μετα-Θεωρία των Πάντων»
Για να ξεπεραστεί αυτό το αδιέξοδο, η ομάδα προτείνει κάτι ριζοσπαστικό: την ύπαρξη μιας Meta Theory of Everything (MToE) μιας Μετα-Θεωρίας των Πάντων.
Αυτή η μετα-θεωρία θα βρίσκεται πάνω από τις αλγοριθμικές νόρμες των μαθηματικών και θα μπορεί να κρίνει τι είναι αληθές «απ’ έξω» από το σύστημα. Με αυτόν τον τρόπο, οι επιστήμονες θα μπορούν να εξετάζουν φαινόμενα όπως το παράδοξο πληροφορίας των μαύρων τρυπών χωρίς να παραβιάζουν τους κανόνες των μαθηματικών.
Το τέλος της υπόθεσης «είμαστε προσομοίωση»
Η νέα θεωρία, αν επιβεβαιωθεί, δίνει τέλος στην ιδέα ότι ζούμε σε προσομοίωση.
«Κάθε προσομοίωση είναι εγγενώς αλγοριθμική πρέπει να ακολουθεί κανόνες προγραμματισμού», λέει ο Faizal.
«Αλλά αν η πραγματικότητα στηρίζεται σε μη αλγοριθμική κατανόηση, τότε το Σύμπαν δεν είναι και ποτέ δεν θα μπορούσε να είναι προσομοίωση.»
Μια επανάσταση στη θεμελιώδη φυσική;
Η έρευνα, που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Journal of Holography Applications in Physics, προκαλεί μεγάλο ενδιαφέρον και αντιδράσεις.
Αν οι φυσικοί έχουν δίκιο, τότε οι αλγόριθμοι, τα bits και οι εξισώσεις δεν αρκούν για να περιγράψουν την ύπαρξη.
Ίσως η πραγματικότητα να είναι κάτι που ξεπερνά τον υπολογισμό κάτι που ούτε μια υπερ-προηγμένη προσομοίωση δεν θα μπορούσε ποτέ να αποδώσει.
Πηγή: Sciencealert
