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デジタル物理学は、宇宙を広大なデジタル計算装置、あるいは決定論的または確率論的なコンピュータプログラムの出力として捉えることができるという思弁的なアイデアである。[ 1 ]宇宙がデジタルコンピュータであるという仮説は、コンラート・ツーゼが1969年の著書『計算空間』 [ 2 ]で提唱した。[ 3 ]「デジタル物理学」という用語は、1978年にエドワード・フレドキンによって造語されたが、後に彼は「デジタル哲学」という用語を好むようになった。[4 ]フレドキンは1978年にMITで「デジタル物理学」という大学院の講義を担当し、ノーマン・マーゴラスが彼の研究グループの大学院生として在籍していた間、トマソ・トフォリと「保守論理」について共同研究を行った。 [ 6 ]
デジタル物理学は、少なくとも原理的には、宇宙の進化を計算する普遍的なコンピュータのプログラムが存在すると仮定している。コンピュータは、例えば、巨大なセルオートマトンである可能性がある。[ 1 ] [ 7 ]これは、情報理論の概念、特に宇宙の基本的な構成要素が従来の粒子や場ではなく情報ビットである可能性があるという考えと深く結びついている。
しかし、既存のデジタル物理学モデルは、特に物理法則におけるいくつかの連続対称性[ 8 ]、例えば回転対称性、並進対称性、ローレンツ対称性、ヤン・ミルズ理論のリー群ゲージ不変性などを説明する際に課題に直面しており、これらはすべて現在の物理理論の中心をなすものである。さらに、既存のデジタル物理学モデルは、局所隠れ変数を含む理論のクラスに属するため、量子物理学のさまざまな確立された特徴に違反している。これらのモデルは、これまでのところ、物理学者によってベルの定理を用いて実験的に否定されている。[ 9 ] [ 10 ]