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

Às vezes, a ideia de que vivemos dentro de um “videogame cósmico” parece irresistível - dá até para imaginar o Universo rodando como um grande software. Só que uma dúvida que vem incomodando físicos há mais de um século pode estar mais perto de uma resposta… e ela não favorece essa hipótese.

Em uma análise nova e detalhada da teoria atual, uma equipe liderada por Mir Faizal, da University of British Columbia, indica 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 que seja algoritmica, no sentido de poder ser reduzida a um conjunto completo de regras computáveis.

Uma consequência direta disso é que o Universo não poderia ser uma simulação, já que qualquer simulação teria de operar de modo algorítmico.

“Demonstramos que é impossível descrever todos os aspectos da realidade física usando uma teoria computacional de 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 pontos mais espinhosos para explicar como tudo funciona é a relação insolúvel entre o tecido contínuo 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 tentamos aplicá-la 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 destacam tentativas populares de resolver os problemas dessa transição, 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 - resumido pelo físico teórico americano John Wheeler como obter um “it from a bit” (“um ‘algo’ a partir de um bit”).

Ainda assim, segundo a equipe, há bons motivos para acreditar que esses “its” não podem vir de “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 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 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. 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 - indica que existe um limite superior rígido para quanta complexidade um sistema formal algorítmico consegue descrever.

Usando esses 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, formando uma Meta Teoria de Tudo, ou MToE.

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

E, claro, isso também encerra aquela questão incômoda sobre se somos de fato “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.