ربما يكون للسؤال الذي حيَّر علماء الفيزياء طوال القرن الماضي حلٌ أخيرًا، ولكن ربما ليس الحل الذي كان الجميع يأمل فيه.

في تحليل تفصيلي جديد للنظرية الحالية، أظهر فريق من الفيزيائيين بقيادة مير فيصل من جامعة كولومبيا البريطانية أنه لا توجد “نظرية كل شيء” عالمية يمكنها بدقة التوفيق بين النسبية العامة وميكانيكا الكم – على الأقل، ليست خوارزمية.

والنتيجة الطبيعية لذلك هي أن الكون لا يمكن أن تكون محاكاة، منذ أي مثل هذه المحاكاة يجب أن تعمل خوارزميا.

متعلق ب: تم استخدام قالب الوحل لإعادة إنشاء الشبكة غير المرئية التي تربط عالمنا ببعضه البعض

“لقد أثبتنا أنه من المستحيل وصف جميع جوانب الواقع المادي باستخدام النظرية الحسابية للجاذبية الكمية.” يقول فيصل.

“لذلك، لا يمكن استخلاص نظرية كاملة ومتسقة فيزيائيًا لكل شيء من الحساب وحده. بل إنها تتطلب فهمًا غير خوارزمي، وهو أكثر جوهرية من القوانين الحسابية للجاذبية الكمية، وبالتالي أكثر جوهرية من الزمكان نفسه.”

واحدة من أكثر الأشواك الضارة في فهمنا لكيفية عمل كل شيء هي العلاقة غير القابلة للحل بين النسيج السلس للزمكان والازدواجية الغامضة لميكانيكا الكم. ونحن نعلم أن الكون يفعل وظيفة، ولكن الرياضيات المستخدمة لوصف كل مجال تنهار عند تطبيقها على الآخر.

لقد سعى الفيزيائيون منذ فترة طويلة إلى إيجاد حل رياضي – وهو ما يسمى الجاذبية الكمومية، أو نظرية كل شيء – وهذا من شأنه أن يسمح للفيزياء بالانتقال بسلاسة بين النسبية العامة ونظرية الكم.

وسلط فيصل وزملاؤه الضوء على المحاولات الشعبية لحل مشاكل هذا التحول مثل نظرية الأوتار و حلقة الجاذبية الكمومية.

تقترح هذه المجالات الزمكانية والكمية أن تنشأ من أساس من المعلومات النقية، التي لا يوجد بعدها أي شيء – موصوفة بإيجاز بواسطة الفيزيائي النظري الأمريكي جون ويلر كحصول على “عليه من قليلا“.

ومع ذلك، يقول الفريق إن هناك أسبابًا وجيهة لعدم إمكانية أن تأتي كلمة “هو” من “الأجزاء”.

إطار الحدود = “0” سماح = “مقياس التسارع؛ التشغيل التلقائي؛ الكتابة في الحافظة؛ الوسائط المشفرة؛ جيروسكوب؛ صورة داخل صورة؛ مشاركة الويب” Referrerpolicy=”strict-origin-when-cross-origin”allowfullscreen>

“بالاعتماد على النظريات الرياضية المتعلقة بعدم الاكتمال وعدم القدرة على التحديد، نثبت أنه لا يمكن تحقيق وصف كامل ومتسق تمامًا للواقع من خلال الحساب وحده.” يشرح فيصل.

“إنه يتطلب فهمًا غير خوارزمي، وهو بحكم التعريف يتجاوز الحساب الخوارزمي وبالتالي لا يمكن محاكاته. وبالتالي، لا يمكن أن يكون هذا الكون محاكاة.”

بحجة أن المعلومات التي ينبثق منها الواقع يجب أن تكون أساسية ومحدودة، لجأ الفيزيائيون إلى علماء الرياضيات كورت جودل, ألفريد تارسكي، و غريغوري شايتين لاستجواب فرضيتهم.

أظهر هؤلاء المنظرون الثلاثة ــ الأخيران اللذان عملا في النصف الأول من القرن العشرين، وشايتين من ستينيات القرن العشرين ــ بشكل مستقل أن هناك حدودًا صارمة لقدرتنا على فهم الكون.

غودل الشهير عام 1931 نظريات عدم الاكتمال أظهر أن أي نظام رياضي ثابت سيحتوي على عبارات صحيحة ومع ذلك لا يمكن إثباتها باستخدام قواعده الخاصة. تارسكي 1933 نظرية عدم قابلية التعريف أظهر أن النظام الحسابي لا يمكنه تحديد الحقيقة الخاصة به.

وأخيراً، شايتين نظرية عدم الاكتمال – وهو مشابه لعمل جودل – يُظهر أن هناك حدًا أعلى صارمًا لمدى التعقيد الذي يمكن أن يصفه النظام الخوارزمي الرسمي.

وباستخدام هذه النظريات المنطقية، وجد الباحثون أن الفيزياء نفسها لا يمكن أن تكون قابلة للحساب بشكل كامل. يقترحون أن الطريقة الوحيدة لحل نظرية كل شيء هي إضافة طبقة غير خوارزمية فوق الطبقة الخوارزمية لإنشاء نظرية ميتا لكل شيء، أو MToE.

ستكون هذه الطبقة الوصفية قادرة على تحديد ما هو صحيح من خارج النظام الرياضي، مما يمنح العلماء طريقة للتحقيق في ظواهر مثل مفارقة معلومات الثقب الأسود دون انتهاك القواعد الرياضية.

وبطبيعة الحال، فإنه يضع حداً لهذه المشكلة المزعجة حول ما إذا كنا “حقيقيين” بالفعل.

“أي محاكاة هي بطبيعتها خوارزمية، ويجب أن تتبع قواعد مبرمجة.” يقول فيصل. “ولكن بما أن المستوى الأساسي للواقع يعتمد على فهم غير خوارزمي، فإن الكون لا يمكن أن يكون محاكاة، ولا يمكن أن يكون أبدًا”.

وقد تم نشر البحث في مجلة تطبيقات التصوير المجسم في الفيزياء.