Físicos descartaram a hipótese de que o universo seja uma simulação.

Se a ideia de que “tudo é código” já passou pela sua cabeça, você não está sozinho - essa possibilidade tem pairado por décadas nas conversas sobre física, computação e filosofia. Só que uma análise recente sugere que, para o alívio (ou frustração) de muita gente, a resposta pode ser bem menos “Matrix” do que parece.

Em uma revisão detalhada da teoria atual, uma equipe liderada por Mir Faizal, da University of British Columbia, mostrou que não existe uma “Teoria de Tudo” universal que reconcilie de forma elegante a relatividade geral com a mecânica quântica - pelo menos não uma teoria algorítmica.

Uma consequência direta disso é que o Universo não pode ser uma simulação, já que qualquer simulação precisaria funcionar de modo algorítmico.

“Nós demonstramos que é impossível descrever todos os aspectos da realidade física usando uma teoria computacional da gravidade quântica”, diz Faizal.

“Portanto, nenhuma teoria de tudo fisicamente completa e consistente pode ser derivada apenas da computação. Em vez disso, ela exige um entendimento não algorítmico, que é mais fundamental do que as leis computacionais da gravidade quântica e, portanto, mais fundamental do que o próprio espaço-tempo.”

Um dos espinhos mais persistentes na nossa compreensão de como tudo funciona é a relação insolúvel entre o tecido contínuo do espaço-tempo e a dualidade “nebulosa” da mecânica quântica. Sabemos que o Universo funciona, mas a matemática usada para descrever cada domínio desmorona quando aplicada ao outro.

Há muito tempo, físicos procuram uma solução matemática - a chamada gravidade quântica, ou Teoria de Tudo - que permita uma transição suave entre a relatividade geral e a teoria quântica.

Faizal e seus colegas destacaram tentativas populares de resolver os problemas dessa passagem, como a teoria das cordas e a gravidade quântica em loop.

Essas propostas sugerem que o espaço-tempo e os campos quânticos emergem de uma base de pura informação, além da qual nada existiria - algo resumido de forma famosa pelo físico teórico americano John Wheeler como obter um “it from a bit” (algo a partir de um bit).

Ainda assim, há bons motivos, segundo a equipe, para que os “its” não possam vir dos “bits”.

“Com base em teoremas matemáticos ligados à incompletude e à indefinibilidade, demonstramos que uma descrição totalmente consistente e completa da realidade não pode ser alcançada apenas por computação”, explica Faizal.

“Ela exige um entendimento não algorítmico, que por definição está além da computação algorítmica e, portanto, não pode ser simulado. Logo, este Universo não pode ser uma simulação.”

Defendendo que a informação da qual a realidade emergiria precisaria ser ao mesmo tempo fundamental e finita, os físicos recorreram aos matemáticos Kurt Gödel, Alfred Tarski e Gregory Chaitin para testar a hipótese.

Esses três teóricos - os dois primeiros atuando na primeira metade do século 20, e Chaitin a partir dos anos 1960 - mostraram de forma independente que existem limites duros para a nossa capacidade de compreender o Universo.

Os famosos teoremas da incompletude de Gödel, de 1931, mostraram que qualquer sistema matemático consistente conterá afirmações verdadeiras que, ainda assim, não podem ser provadas usando as próprias regras do sistema. O teorema da indefinibilidade de Tarski, de 1933, mostrou que um sistema aritmético não consegue definir sua própria verdade.

Por fim, o teorema da incompletude de Chaitin - semelhante ao trabalho de Gödel - indica que há um limite superior rígido para quanta complexidade um sistema formal algorítmico consegue descrever.

A partir desses teoremas lógicos, os pesquisadores concluem que a própria física não pode ser totalmente computável. Eles propõem que a única forma de chegar a uma Teoria de Tudo seria adicionar uma camada não algorítmica acima da camada algorítmica, criando uma Meta Teoria de Tudo, ou MToE.

Essa meta-camada poderia determinar o que é verdadeiro “por fora” do sistema matemático, dando aos cientistas uma maneira de investigar fenômenos como o paradoxo da informação em buracos negros sem violar regras matemáticas.

E, claro, isso também encerra aquela incômoda dúvida sobre sermos realmente “reais”.

“Qualquer simulação é inerentemente algorítmica - ela precisa seguir regras programadas”, diz Faizal. “Mas, como o nível fundamental da realidade se baseia em um entendimento não algorítmico, o universo não pode ser, e nunca poderia ser, uma simulação.”

A pesquisa foi publicada no Journal of Holography Applications in Physics.