Como testar se estamos vivendo em uma simulação de computador?

Melvin M. Vopson - The Conversation - 01/12/2022

Este aparelho, chamado holômetro, vai testar se vivemos em um Universo Holográfico.
[Imagem: Fermilab]

Universo é uma simulação

Os físicos vêm tentando explicar há muito tempo por que o Universo surgiu com as condições adequadas para que a vida evoluísse.

Por que as leis e as constantes da física assumem exatamente os valores específicos que permitem o desenvolvimento das estrelas, dos planetas e, em última instância, da vida? A energia escura, por exemplo, que é a força de expansão do Universo, é muito mais fraca do que as teorias sugerem, o que permite que a matéria se aglomere em vez de se esfacelar.

Uma resposta comum a essa questão é que vivemos em um multiverso infinito composto de vários universos. Por isso, não seria uma surpresa se pelo menos um desses universos saísse como o nosso.

Mas outra resposta é que o nosso Universo é uma simulação de computador, com alguém (talvez uma espécie alienígena avançada) ajustando precisamente suas condições.

Esta última opção é apoiada por um ramo da ciência chamado física da informação, que sugere que o espaço-tempo e a matéria não são fenômenos fundamentais. Em vez disso, a realidade física seria fundamentalmente feita de bits de informação, a partir dos quais nossa experiência de espaço-tempo "emerge". Para comparação, a temperatura "emerge" do movimento coletivo dos átomos; fundamentalmente, nenhum átomo tem temperatura.

Há também a Teoria do Construtor, que propõe que o Universo é metamórfico.
[Imagem: ESO]

Isso nos leva à extraordinária possibilidade de que todo o nosso Universo possa, na verdade, ser uma simulação de computador. A ideia não é nova. Em 1989, o conceituado físico norte-americano John Archibald Wheeler [1911-2008] sugeriu que o Universo é fundamentalmente matemático e pode ser visto como emergindo a partir da informação. Ele cunhou o famoso aforismo "it from bit" [Isso, ou cada partícula, vem de um bit].

Em 2003, o filósofo Nick Bostrom, da Universidade de Oxford, no Reino Unido, formulou sua hipótese da simulação. Essa hipótese argumenta que, na verdade, é altamente provável que nós vivamos em uma simulação. Isso porque uma civilização avançada deve atingir um ponto no qual sua tecnologia é tão sofisticada que as simulações serão indistinguíveis da realidade, e os participantes não estariam cientes que estão em uma simulação.

O físico Seth Lloyd, do MIT, nos Estados Unidos, levou a hipótese da simulação para o nível seguinte, sugerindo que o Universo inteiro poderia ser um gigantesco computador quântico.

Para a mecânica quântica, cada observador tem direito a seu próprio fato.
[Imagem: Robert Biele et al. - 10.1038/s41535-017-0043-6]

Evidência empírica

Existem alguns indícios sugerindo que nossa realidade física pode ser uma realidade virtual simulada, em vez de um mundo objetivo que existe independentemente do observador.

Qualquer mundo em realidade virtual seria baseado no processamento de informações. Isso significa que tudo, em última análise, é digitalizado ou dividido em píxeis até um tamanho mínimo que não pode mais ser subdividido: bits. Isso parece imitar nossa realidade como ela é descrita pela teoria da mecânica quântica, que rege o mundo dos átomos e partículas. Ela postula que existem unidades mínimas e discretas de energia, distância e tempo. Da mesma forma, partículas elementares, que compõem toda a matéria visível do Universo, são as menores unidades de matéria. Para colocar de modo simples, nosso mundo é pixelado.

As leis da física que governam tudo no Universo também assemelham-se a linhas de código de computador que uma simulação deve seguir na execução do programa. Além disso, equações matemáticas, números e padrões geométricos estão presentes em todos os lugares - o mundo parece ser inteiramente matemático.

Também existe uma matemática que descarta os buracos negros e o Big Bang.
[Imagem: A. Corichi/J. P. Ruiz]

Outra curiosidade na física que sustenta a hipótese da simulação é o limite máximo de velocidade do Universo, que é a velocidade da luz. Na realidade virtual, esse limite corresponderia ao limite de velocidade do processador ou ao limite da potência de processamento. Nós sabemos que um processador sobrecarregado reduz a velocidade de processamento do computador em uma simulação. Da mesma forma, a Teoria da Relatividade Geral de Albert Einstein mostrou que o tempo perde velocidade nas proximidades de um buraco negro.

Mas talvez a evidência mais forte da hipótese da simulação venha da mecânica quântica. Ela sugere que a natureza não é "real": Partículas em determinados estados, como locais específicos, aparentemente não existem, a menos que você realmente as observe e meça. Em vez disso, elas estão em uma série de diferentes estados simultaneamente. Da mesma forma, a realidade virtual precisa de um observador ou programador para que as coisas aconteçam.

O entrelaçamento quântico também permite que duas partículas sejam conectadas de forma assustadora, de modo que, quando você manipula uma, você também automática e imediatamente manipula a outra, não importando a distância que uma esteja da outra - com o efeito parecendo ser mais rápido que a velocidade da luz, o que deveria ser impossível.

Contudo, isso também poderia ser explicado pelo fato de que, dentro de um código de realidade virtual, todos os "locais" (pontos) devem estar aproximadamente à mesma distância de um processador central. Por isso, nós podemos pensar que duas partículas estão a milhões de anos-luz de distância, mas elas não estariam a essa distância se fossem criadas em uma simulação.

Veja quatro maneiras para você observar o Multiverso.
[Imagem: S. J. Weber et al./Nature]

Possíveis experimentos

Considerando que o Universo seja, de fato, uma simulação, que tipo de experimentos podemos realizar dentro da simulação para comprovar isso?

É razoável assumir que um Universo simulado conteria um bocado de bits de informação em toda parte ao nosso redor. Esses bits de informação representariam o próprio código de programação. Logo, detectar esses bits de informação comprovaria a hipótese da simulação. O princípio da equivalência entre massa, energia e informação (M/E/I) recentemente proposto - que sugere que a massa pode ser expressa na forma de energia ou informação, ou vice-versa - propõe que os bits de informação devem possuir uma pequena massa. Isso nos dá algo para procurar.

Eu defendi [Prof. Melvin Vopson, autor deste artigo] que a informação, na verdade, é uma quinta forma de matéria no Universo. Cheguei a calcular o conteúdo esperado de informação por partícula elementar.

Estes estudos levaram à publicação, em 2022, de um protocolo experimental para testar essas previsões. O experimento envolve apagar a informação contida dentro das partículas elementares, deixando que elas e suas antipartículas (todas as partículas têm versões "anti" de si próprias, que são idênticas, mas têm carga oposta) aniquilem-se emitindo um jato de energia - emitindo fótons, ou partículas de luz.

A teoria do Universo Holográfico baseia-se fortemente na relação entre matéria e informação, por isso tem havido interesse em calcular qual é a quantidade de informação contida no Universo.
[Imagem: Daniel Grumiller/TU Wien]

Eu previ a faixa exata de frequências esperada dos fótons resultantes com base na física da informação. O experimento pode ser conduzido com as ferramentas de que já dispomos, e lançamos um site de financiamento coletivo para sua realização.

Existem também outras abordagens. O físico britânico John Barrow [1952-2020] argumentou que a simulação acumularia pequenos erros de computação que o programador precisaria consertar para que ela continuasse. Ele sugeriu que poderíamos experienciar essas correções na forma de resultados experimentais contraditórios que surgiriam subitamente, tais como mudanças nas constantes da natureza. Por isso, monitorar os valores dessas constantes seria outra opção.

A natureza da nossa realidade é um dos maiores mistérios que existem. Quanto mais levarmos a sério a hipótese da simulação, maiores são as chances de, um dia, podermos comprová-la ou descartá-la.

Este artigo foi republicado da revista The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.

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