A ideia de que a realidade – o universo, o nosso mundo e tudo o que percebemos – é uma simulação tem fascinado filósofos e cientistas há milénios, mas novas descobertas sugerem que a teoria, apesar da sua imensa popularidade, não é apenas falha, mas matematicamente impossível.

O novo estudo, realizado por investigadores do campus Okanagan da Universidade da Colúmbia Britânica, não só desmascarou a teoria de que vivemos dentro de um supercomputador de uma civilização avançada, mas também provou algo muito mais profundo: que o universo é construído sobre um tipo de compreensão que não pode ser modelado por qualquer algoritmo, por mais avançado que seja.

Embora as descobertas possam parecer alucinantes, tentaremos o nosso melhor para explicar o que os pesquisadores descobriram.

Qual é a hipótese de simulação?

A ideia de que a realidade que vivenciamos é uma simulação foi popularizada por filmes como A Matriz (1999), mas a essência dessa ideia remonta a milênios, até Platão e sua Alegoria da Caverna (onde os prisioneiros confundem sombras em movimento com realidade).

Embora o interesse na hipótese da simulação tenha diminuído e diminuído ao longo dos anos, a ideia ganhou seguidores sólidos após o lançamento do A Matrize trabalhos acadêmicos subsequentes, mais notavelmente o do filósofo de Oxford Nick Bostrom artigo de 2003‘Você está vivendo em uma simulação de computador?’

Até mesmo o renomado astrofísico e divulgador da ciência Neil deGrasse Tyson ocasionalmente apoiou a ideia, dizendo que com poder computacional suficiente, seria possível criar um universo simulado.

O proponente mais recente e notável da hipótese de simulação foi ninguém menos que o CEO da Tesla e da SpaceX, Elon Musk, que, em 2018, disse em um podcast de Joe Rogan: “Se você assumir qualquer taxa de melhoria, os (video) jogos acabarão por ser indistinguíveis da realidade. Provavelmente estamos em uma simulação.”

Acontece que todos eles estavam errados.

Os limites da simulação

Antes de entrarmos nas descobertas do novo estudo, é crucial compreender os componentes básicos de uma simulação.

Não importa o quão avançadas sejam, todas as simulações computacionais são construídas sobre algoritmos, que são essencialmente como receitas: regras computacionais passo a passo que criam um produto final (como o código de um videogame, por exemplo).

Assim, para um computador ser capaz de simular todo o universo – incluindo as suas leis mais fundamentais – seria necessário um conjunto completo e consistente de regras programadas para tudo.

Isso, no entanto, não é matematicamente possível, como descobriram os pesquisadores.

Para demonstrar o mesmo, recorreram a uma das facetas mais interessantes da realidade tal como a entendemos.

O reino platônico

A física moderna viu várias mudanças importantes na forma como entendemos a realidade – a mudança das coisas tangíveis de Sir Isaac Newton e da mecânica newtoniana para a teoria da relatividade de Einstein foi o paradigma dominante do século XX.

Hoje, a mecânica quântica transformou novamente a nossa compreensão, e a teoria de ponta da gravidade quântica sugere que mesmo o espaço e o tempo, há muito considerados os pilares da física, também não são fundamentais.

Em vez disso, o próprio espaço e o tempo emergem de algo muito mais profundo – a informação pura, que existe no que os físicos chamam de domínio platônico, uma base matemática que é mais “real” do que o universo físico que habitamos.

Então, o que o estudo descobriu?

Se fosse possível simular o universo inteiro, então teria sido possível descrever a realidade através de regras puramente computacionais (algorítmicas).

No entanto, o estudo demonstrou que os limites matemáticos fundamentais provam que uma descrição completa da realidade requer uma compreensão mais profunda e não algorítmica.

Para esse fim, os investigadores basearam-se num dos teoremas mais poderosos da matemática moderna – o Teorema da Incompletude de Gödel – que prova que qualquer sistema formal de regras (incluindo, digamos, o código teórico de uma simulação perfeita) conterá sempre afirmações verdadeiras que não podem ser provadas ou derivadas dentro das regras desse sistema.

Estas afirmações verdadeiras que não podem ser derivadas ou provadas dentro das regras de um sistema formal são o que os cientistas chamam de verdades “não algorítmicas”, verdades que são “apreendidas” (compreendidas) em vez de “computadas” (calculadas).

Para demonstrar, tomemos um sistema formal como o da língua inglesa. Suponha que uma das regras do sistema ou um de seus axiomas seja que toda sentença declarativa deve ser verdadeira ou falsa.

Agora considere a seguinte afirmação: “Esta frase é falsa”.

Se assumirmos que a afirmação acima é verdadeira, então o que ela diz deve estar correto, o que leva à conclusão de que a afirmação é falsa (uma contradição).

Por outro lado, se assumirmos que a afirmação acima é falsa, então o que ela diz deve ser incorreto, o que leva à conclusão de que a afirmação é verdadeira (novamente uma contradição).

O ciclo vicioso em que esta frase o força – deve ser verdadeira se for falsa, e deve ser falsa se for verdadeira – é uma demonstração dos limites do sistema.

Em outras palavras, a afirmação (“Esta frase é falsa”) existe perfeitamente dentro do sistema: é escrita usando os símbolos da língua inglesa e é gramaticalmente correta. Entretanto, quando o sistema tenta usar sua regra interna e tenta atribuir um valor (verdadeiro/falso) à afirmação, ele falha repetidamente.

A verdade real sobre a afirmação – que é um paradoxo indecidível – está fora das regras do sistema, que permite apenas o verdadeiro ou o falso.

Nosso pequeno experimento mental sobre o Teorema da Incompletude de Gödel é o que as pesquisas demonstraram em um nível matemático mais fundamental.

Eles descobriram que a estrutura profunda do universo – o chamado reino platônico de informação fundamental da qual emergem o espaço e o tempo – é construída sobre um tipo de compreensão que não pode ser meramente computado, mas tem que ser apreendido.

A realidade, em sua essência, não é apenas o produto de um conjunto de cálculos, mas inclui verdades “não algorítmicas” que devem ser compreendidas, não calculadas.

Comentando as descobertas do estudo, o Dr. Faizal, professor adjunto da Faculdade de Ciências Irving K Barber da UBC Okanagan e principal autor do estudo disse: “Foi sugerido que o universo poderia ser simulado. Se tal simulação fosse possível, o próprio universo simulado poderia dar origem à vida, que por sua vez poderia criar sua própria simulação. Esta possibilidade recursiva faz com que pareça altamente improvável que nosso universo seja o original, em vez de uma simulação aninhada em outra simulação. “

“Em tempos se pensou que esta ideia estava fora do alcance da investigação científica. No entanto, a nossa investigação recente demonstrou que pode, de facto, ser abordada cientificamente”, afirmou.

Dr. Faizal passou a descrever as principais descobertas de sua equipe: “Com base em teoremas matemáticos relacionados à incompletude e indefinibilidade, demonstramos que uma descrição totalmente consistente e completa da realidade não pode ser alcançada apenas através da computação.”

“Requer compreensão não algorítmica, que por definição está além da computação algorítmica e, portanto, não pode ser simulada. Portanto, este universo não pode ser uma simulação”, explicou.

Por que isso é importante para a ciência?

Até agora, a hipótese da simulação era considerada não testável e muitas vezes rejeitada como pura ficção científica.

O estudo, intitulado ‘Consequências da Indecidibilidade na Física sobre a Teoria de Tudo’, demonstrou que pode de fato ser testado usando a ciência.

Além disso, demonstra que o Santo Graal da física, isto é, uma Teoria de Tudo – um único conjunto de equações que descreve todos os fenómenos físicos – nunca pode ser puramente computacional; exigirá compreensão não algorítmica.

A íntegra publicada estudar pode ser acessado no Revista de Aplicações Holográficas em Física.