Ý tưởng rằng con người đang sống trong một mô phỏng khổng lồ, giống như thế giới ảo trong loạt phim Ma Trận từ lâu đã kích thích trí tưởng tượng của cả giới triết học và khoa học. Nhưng một nghiên cứu mới từ Đại học British Columbia (cơ sở Okanagan, Canada) vừa đưa ra một cú phản đòn quyết định: vũ trụ của chúng ta, xét về mặt toán học, không thể là một mô phỏng máy tính, dù có siêu máy tính nào đi nữa.
Theo tiến sĩ Mir Fazal, giáo sư thỉnh giảng tại Trường Khoa học Irwin K. Barber (UBC Okanagan), cùng các cộng sự quốc tế, bản chất của thực tại chứa đựng những yếu tố mà không hệ thống tính toán nào có thể mô phỏng hay tái tạo được.
Kết luận này không chỉ phủ nhận giả thuyết mô phỏng từng được Elon Musk hay Nick Bostrom nhắc đến, mà còn chỉ ra giới hạn sâu sắc của chính toán học và logic – nền tảng mà mọi hệ thống máy tính đều dựa vào.
Vũ trụ vượt ngoài khả năng của mọi thuật toán
Trong công trình đăng trên Journal of Applied Holographic Physics (Tạp chí Ứng dụng Vật lý Holographic), nhóm nghiên cứu cho thấy rằng các quy luật vật lý cơ bản không thể được thu gọn hoàn toàn thành những công thức có thể tính toán. “Không có máy tính nào, dù mạnh mẽ đến đâu, có thể tái tạo được hoạt động cơ bản của vũ trụ”, tiến sĩ Fazal khẳng định.
Thay vì dựa trên tranh luận triết học, nhóm của ông tiếp cận câu hỏi này bằng công cụ của toán học và vật lý hiện đại. Họ đặt ra một vấn đề đơn giản nhưng mang tính cách mạng: liệu có thể mô phỏng toàn bộ các định luật chi phối vũ trụ bằng một hệ thống máy tính, về mặt lý thuyết, hay không?
Theo tiến sĩ Fazal, nếu vũ trụ thật sự có thể được mô phỏng, thì mô phỏng đó cũng sẽ có khả năng tạo ra những mô phỏng khác dẫn đến một chuỗi vô hạn các thế giới ảo lồng ghép vào nhau. “Nhưng khi xét kỹ, khả năng này là cực kỳ khó xảy ra. Mỗi tầng mô phỏng đều đòi hỏi một mức năng lượng và độ phức tạp vượt qua giới hạn logic của chính nó”, ông giải thích.
Khi toán học cũng phải dừng lại trước giới hạn của logic
Để kiểm tra khả năng này, nhóm của UBC đã dựa vào một trong những khái niệm nổi tiếng nhất trong toán học thế kỷ 20: định lý bất toàn của Gödel. Định lý này chỉ ra rằng trong bất kỳ hệ thống logic nào, luôn tồn tại những mệnh đề đúng mà không thể được chứng minh trong chính hệ thống đó.
“Chúng tôi phát hiện ra rằng những giới hạn tương tự cũng tồn tại trong vật lý”, tiến sĩ Fazal nói. “Không thể mô tả đầy đủ mọi khía cạnh của thực tại bằng một lý thuyết tính toán thuần túy kể cả trong các mô hình lượng tử hay lực hấp dẫn lượng tử tiên tiến nhất”.
Theo ông, điều này đồng nghĩa rằng để hiểu trọn vẹn vũ trụ, con người cần một thứ vượt ra ngoài tính toán, một thứ mà nhóm nghiên cứu gọi là ‘sự hiểu biết phi thuật toán’ (non-algorithmic understanding). Nói cách khác, toán học và máy tính chỉ có thể đi xa đến giới hạn mà logic cho phép.
Khi thông tin không thể mô phỏng
Một trong những nền tảng của vật lý hiện đại – thuyết hấp dẫn lượng tử cho rằng không gian và thời gian không phải là yếu tố cơ bản. Chúng chỉ là kết quả của một “tầng sâu hơn”, thứ mà các nhà khoa học gọi là thông tin thuần túy. Nhưng chính tầng sâu này lại là điều mà không thuật toán nào có thể mô phỏng được.
“Ngay cả khi ta coi thực tại như một dạng thông tin, vẫn tồn tại những phần của thông tin đó không thể được định nghĩa hay mô tả hoàn toàn bằng toán học”, tiến sĩ Fazal giải thích. “Dựa trên các định lý về tính không hoàn chỉnh và tính không thể định nghĩa, chúng tôi chứng minh rằng không thể xây dựng một mô tả nhất quán và đầy đủ về thực tế chỉ thông qua tính toán. Điều đó khiến việc mô phỏng vũ trụ trở nên bất khả thi”.
Một thay đổi trong cách nhìn về vật lý
Đồng tác giả của nghiên cứu, tiến sĩ Lawrence M. Krauss, nhà vật lý nổi tiếng người Mỹ cho rằng phát hiện này buộc chúng ta phải thay đổi cách hiểu về bản chất của các định luật vật lý. “Các định luật cơ bản không thể bị giới hạn trong không gian và thời gian, bởi chính chúng là thứ tạo ra không gian và thời gian. Để mô tả hoàn toàn thực tại, chúng ta cần một dạng hiểu biết sâu hơn, không thể quy giản thành các thuật toán”, ông nói.
Theo Krauss, đây không chỉ là vấn đề lý thuyết mà còn chạm đến ranh giới của tri thức nhân loại. “Khoa học đã đi rất xa trong việc mô tả vũ trụ bằng công thức, nhưng có thể có một giới hạn tự nhiên mà toán học không bao giờ vượt qua được”.
“Ma trận” chỉ là ẩn dụ
Tiến sĩ Fazal kết luận rằng, nếu một thế giới mô phỏng tồn tại, nó vẫn phải tuân theo những quy tắc lập trình của chính nó. “Nhưng vì tầng sâu nhất của thực tại không tuân theo các quy tắc có thể lập trình được, nên vũ trụ không thể, và sẽ không bao giờ, là một mô phỏng”, ông nói.
Phát hiện này không chỉ bác bỏ lý thuyết mô phỏng từng khiến giới công nghệ mê mẩn, mà còn gợi lại câu hỏi lớn hơn: nếu thực tại không thể mô phỏng, thì điều gì đã tạo ra nó? Dù câu trả lời còn xa vời, nghiên cứu của UBC Okanagan đã góp thêm một mảnh ghép quan trọng rằng bản chất của vũ trụ có thể vượt ngoài tầm với của mọi công nghệ, kể cả trí tuệ nhân tạo trong tương lai.
