Em definitivo, físicos descartaram a hipótese de que o universo seja uma simulação.

Uma das perguntas mais teimosas da física pode estar mais perto de uma resposta - embora não exatamente da que muitos esperavam.

Em uma nova análise detalhada da teoria atual, uma equipe de físicos liderada por Mir Faizal, da Universidade da Colúmbia Britânica, mostrou que não existe uma "Teoria de Tudo" universal capaz de conciliar de forma elegante a relatividade geral com a mecânica quântica - pelo menos, não uma algorítmica.

Uma consequência natural disso é que o Universo não pode ser uma simulação, já que qualquer simulação desse tipo teria de funcionar de maneira algorítmica.

"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, por isso, mais fundamental do que o próprio espaço-tempo."

Um dos maiores nós na nossa compreensão de como tudo funciona é a relação insolúvel entre o tecido contínuo do espaço-tempo e a dualidade turva 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 tentam encontrar uma solução matemática - a chamada gravidade quântica, ou Teoria de Tudo - que permitisse à física transitar com suavidade entre a relatividade geral e a teoria quântica.

Faizal e seus colegas destacaram tentativas conhecidas de resolver esse impasse, 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 pura informação, além da qual nada existe - algo resumido pelo físico teórico americano John Wheeler na frase "it from bit".

Mas, segundo a equipe, há bons motivos para que os "its" não possam surgir dos "bits".

"Ao nos apoiarmos em teoremas matemáticos ligados à incompletude e à indefinibilidade, mostramos que uma descrição totalmente consistente e completa da realidade não pode ser alcançada apenas por meio da 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."

Ao argumentar 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 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 suas próprias regras. Já o teorema da indefinibilidade de Tarski, de 1933, mostrou que um sistema aritmético não consegue definir a 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.

Usando esses 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 adicionar 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 a partir de fora do sistema matemático, oferecendo aos cientistas uma maneira de investigar fenômenos como o paradoxo da informação em buracos negros sem violar as regras matemáticas.

E, claro, isso também coloca um ponto final na velha 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 se baseia em um entendimento não algorítmico, o universo não pode ser, e nunca poderia ter sido, uma simulação."

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