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

A velha pergunta que intriga os físicos há um século talvez esteja perto de uma resposta - ainda que não exatamente a que muita gente esperava.

Em uma análise detalhada da teoria atual, um grupo de físicos liderado por Mir Faizal, da University of British Columbia, mostrou que não existe uma “Teoria de Tudo” universal que una de forma elegante a relatividade geral e a mecânica quântica - pelo menos, não uma baseada em algoritmo.

Uma consequência natural disso é que o Universo não pode ser uma simulação, já que qualquer simulação desse tipo precisaria operar de modo algorítmico.

“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 uma compreensão não algorítmica, que é mais fundamental do que as leis computacionais da gravidade quântica e, por isso, mais fundamental até do que o próprio espaço-tempo.”

Um dos nós mais complicados para entender como tudo funciona é a relação insolúvel entre a trama contínua do espaço-tempo e a dualidade difusa da mecânica quântica. Sabemos que o Universo funciona, mas a matemática usada para descrever cada domínio entra em colapso quando aplicada ao outro.

Há muito tempo, físicos buscam uma solução matemática - a chamada gravidade quântica, ou Teoria de Tudo - que permita transitar sem ruptura entre a relatividade geral e a teoria quântica.

Faizal e seus colegas destacaram tentativas populares de resolver esse salto, como a teoria das cordas e a gravidade quântica em loop.

Essas abordagens propõem que o espaço-tempo e os campos quânticos emergem de uma base de informação pura, além da qual nada existe - resumida de forma famosa pelo físico teórico americano John Wheeler como “it from bit”.

Ainda assim, o grupo afirma que há bons motivos para concluir que os “its” não podem surgir dos “bits”.

“Ao recorrer a teoremas matemáticos ligados à incompletude e à indefinibilidade, mostramos que uma descrição totalmente consistente e completa da realidade não pode ser alcançada apenas pela computação”, explica Faizal.

“Ela exige uma compreensão não algorítmica, que por definição está além da computação algorítmica e, portanto, não pode ser simulada. Sendo assim, este Universo não pode ser uma simulação.”

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

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

Os famosos teoremas da incompletude de Gödel, de 1931, mostraram que qualquer sistema matemático consistente conterá enunciados verdadeiros que, ainda assim, não podem ser demonstrados usando suas próprias regras. Já 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 - mostra que existe um limite superior rígido para a quantidade de complexidade que um sistema algorítmico formal pode descrever.

Com base nesses teoremas lógicos, os pesquisadores concluem que a própria física não pode ser totalmente computável. Eles propõem que a única forma de resolver uma Teoria de Tudo é acrescentar uma camada não algorítmica acima da camada algorítmica, criando uma Meta Teoria de Tudo, ou MToE.

Essa meta-camada seria capaz de determinar o que é verdadeiro de fora do sistema matemático, dando aos cientistas uma forma de investigar fenômenos como o paradoxo da informação em buracos negros sem violar as regras matemáticas.

E, claro, isso também encerra de vez aquela incômoda dúvida sobre sermos ou não “reais”.

“Qualquer simulação é inerentemente algorítmica - ela precisa seguir regras programadas”, diz Faizal. “Mas, como o nível fundamental da realidade é baseado em uma compreensão não algorítmica, o Universo não pode ser, e nunca poderia ter sido, uma simulação.”

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