Il s'agit d'une intrigue appréciée par la science-fiction : notre univers tout entier pourrait être une simulation exécutée sur le superordinateur d'une civilisation avancée. Mais de nouvelles recherches menées à l'UBC Okanagan ont prouvé mathématiquement que ce n'est pas seulement improbable, mais impossible.
Dr Mir Faizal, professeur adjoint à la Faculté des sciences Irving K. Barber de l'UBC Okanagan, et ses collègues internationaux, les Drs. Lawrence M. Krauss, Arshid Shabir et Francesco Marino ont montré que la nature fondamentale de la réalité fonctionne d'une manière qu'aucun ordinateur ne pourrait jamais simuler.
Leurs conclusions, publiées dans le Journal des applications de l'holographie en physiqueallez au-delà de la simple suggestion que nous ne vivons pas dans un monde simulé comme The Matrix. Ils prouvent quelque chose de bien plus profond : l’univers est construit sur un type de compréhension qui existe au-delà de la portée de tout algorithme.
« Il a été suggéré que l'univers pourrait être simulé. Si une telle simulation était possible, l'univers simulé pourrait lui-même donner naissance à la vie, qui à son tour pourrait créer sa propre simulation. Cette possibilité récursive rend très improbable que notre univers soit celui d'origine, plutôt qu'une simulation imbriquée dans une autre simulation », explique le Dr Faizal. « On pensait autrefois que cette idée était hors de portée de la recherche scientifique. Cependant, nos recherches récentes ont démontré qu'elle peut en fait être abordée scientifiquement. »
La recherche s’appuie sur une propriété fascinante de la réalité elle-même. La physique moderne a dépassé de loin les « trucs » tangibles de Newton qui rebondissent dans l'espace. La théorie de la relativité d'Einstein a remplacé la mécanique newtonienne. La mécanique quantique a encore transformé notre compréhension. La théorie de pointe actuelle – la gravité quantique – suggère que même l’espace et le temps ne sont pas fondamentaux. Ils émergent de quelque chose de plus profond : l’information pure.
Cette information existe dans ce que les physiciens appellent un domaine platonicien – un fondement mathématique plus réel que l’univers physique dont nous faisons l’expérience. C’est de ce domaine que émergent l’espace et le temps eux-mêmes.
C'est ici que cela devient intéressant. L’équipe a démontré que même cette base basée sur l’information ne peut pas décrire entièrement la réalité en utilisant uniquement le calcul. Ils ont utilisé de puissants théorèmes mathématiques, notamment le théorème d'incomplétude de Gödel, pour prouver qu'une description complète et cohérente de tout nécessite ce qu'ils appellent une « compréhension non algorithmique ».
Pensez-y de cette façon. Un ordinateur suit les recettes, étape par étape, quelle que soit leur complexité. Mais certaines vérités ne peuvent être saisies que par une compréhension non algorithmique – une compréhension qui ne découle d’aucune séquence d’étapes logiques. Ces « vérités gödeliennes » sont réelles, mais impossibles à prouver par calcul.
Voici un exemple de base utilisant la déclaration : « Cette déclaration vraie n'est pas prouvable ». Si cela était prouvable, ce serait faux, ce qui rendrait la logique incohérente. Si ce n’est pas prouvable, alors c’est vrai, mais cela rend tout système essayant de le prouver incomplet. Quoi qu’il en soit, le calcul pur échoue.
« Nous avons démontré qu'il est impossible de décrire tous les aspects de la réalité physique à l'aide d'une théorie informatique de la gravité quantique », explique le Dr Faizal. « Par conséquent, aucune théorie physiquement complète et cohérente de tout ne peut être dérivée du seul calcul. Elle nécessite plutôt une compréhension non algorithmique, qui est plus fondamentale que les lois informatiques de la gravité quantique et donc plus fondamentale que l'espace-temps lui-même. »
Puisque les règles informatiques du domaine platonicien pourraient, en principe, ressembler à celles d’une simulation informatique, ce domaine lui-même ne pourrait-il pas être simulé ?
Non, disent les chercheurs. Leur travail révèle quelque chose de plus profond.
« En nous appuyant sur des théorèmes mathématiques liés à l'incomplétude et à l'indéfinissabilité, nous démontrons qu'une description pleinement cohérente et complète de la réalité ne peut être obtenue par le seul calcul », explique le Dr Faizal. « Cela nécessite une compréhension non algorithmique, qui par définition dépasse le calcul algorithmique et ne peut donc pas être simulée. Par conséquent, cet univers ne peut pas être une simulation. »
Le co-auteur, le Dr Lawrence M. Krauss, affirme que cette recherche a de profondes implications. « Les lois fondamentales de la physique ne peuvent pas être contenues dans l'espace et le temps, car elles les génèrent. Cependant, on espère depuis longtemps qu'une théorie véritablement fondamentale de tout pourrait éventuellement décrire tous les phénomènes physiques grâce à des calculs fondés sur ces lois. Pourtant, nous avons démontré que cela n'est pas possible. Une description complète et cohérente de la réalité nécessite quelque chose de plus profond : une forme de compréhension connue sous le nom de compréhension non algorithmique. «
La conclusion de l'équipe est claire et marque une réalisation scientifique importante, déclare le Dr Faizal.
« Toute simulation est intrinsèquement algorithmique : elle doit suivre des règles programmées », dit-il. « Mais puisque le niveau fondamental de la réalité repose sur une compréhension non algorithmique, l'univers ne peut pas être, et ne pourra jamais être, une simulation. »
L’hypothèse de la simulation a longtemps été considérée comme invérifiable, reléguée à la philosophie, voire à la science-fiction, plutôt qu’à la science. Cette recherche l’inscrit résolument dans le domaine des mathématiques et de la physique et apporte une réponse définitive.
