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

Ideia de “vivermos numa simulação” rende papo de bar, meme e até discussão séria - mas, para a física teórica, a questão esbarra em algo bem mais básico: se a realidade pode ou não ser totalmente descrita como um conjunto de regras calculáveis. Um dilema que incomoda pesquisadores há décadas agora ganha um argumento forte contra a resposta mais popular.

Em uma análise detalhada do que a teoria atual permite, uma equipe liderada por Mir Faizal, da University of British Columbia, concluiu que não existe uma “Teoria de Tudo” universal que reconcilie de forma limpa a relatividade geral com a mecânica quântica - pelo menos não no formato de uma teoria algorítmica.

A consequência natural disso é direta: o Universo não poderia ser uma simulação, já que qualquer simulação teria de operar por algoritmos.

“Demonstramos que é impossível descrever todos os aspectos da realidade física usando uma teoria computacional de gravidade quântica”, afirma 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, portanto, mais fundamental do que o próprio espaço-tempo.”

Um dos maiores espinhos na nossa tentativa de entender 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 entra em colapso quando aplicada ao outro.

Há muito tempo, físicos procuram uma solução matemática - a chamada gravidade quântica, ou Teoria de Tudo - que permita à física transitar suavemente 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 propostas sugerem que o espaço-tempo e os campos quânticos emergem de uma base de informação pura, além da qual nada existiria - ideia resumida pelo físico teórico americano John Wheeler ao dizer que se obtém um “it from a bit”.

Ainda assim, segundo o grupo, há bons motivos para que os “its” não possam 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 meio da computação”, explica Faizal.

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

Partindo do argumento de 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 colocar a hipótese à prova.

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 suas próprias regras. 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 - indica que há um limite superior rígido para quanta complexidade um sistema formal algorítmico consegue descrever.

Usando esses teoremas da lógica, os pesquisadores concluem que a própria física não pode ser totalmente computável. Eles propõem que a única maneira de chegar a uma Teoria de Tudo seria acrescentar 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, oferecendo aos cientistas um caminho para investigar fenômenos como o paradoxo da informação em buracos negros sem violar as regras da matemática.

E, claro, isso também encerra aquele incômodo “e se nada for real?”.

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

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