Pergunte a Ethan: O Universo pode ser uma simulação?

O computador de quatro bits da IBM, uma palavra avançada em computação, pode abrir caminho para computadores poderosos o suficiente para simular o universo.

Todos os dias tomamos como certo que o que percebemos como realidade é na verdade um reflexo da realidade objetiva. Que os átomos e moléculas que compõem nosso corpo realmente existem; que os fótons que interagem conosco possuem energia e momento; que os neutrinos que passam pelo nosso corpo são de fato partículas quânticas. Mas, talvez, o Universo, das menores partículas subatômicas às maiores coleções de galáxias, não exista fisicamente, mas é apenas uma simulação que trabalha em outra realidade real. Dois dos meus leitores (e um amigo da velha escola) querem saber mais sobre essa ideia de simulação.

Rudy: Eu sou cético em relação a essa idéia, mas é bastante interessante.
Samir: Este é um tópico muito interessante e eu realmente gostaria de ouvir o que Ethan dirá.

Isso pode parecer uma história de ficção científica, mas é apoiada por certas considerações físicas.


Fótons com níveis de energia completamente diferentes se movem na mesma velocidade. Esse e outros recursos podem servir como prova de que nosso universo é apenas uma simulação.

Um dos maiores mistérios da natureza é por que exatamente essas quantidades existem nas leis da física. Por que existe um conjunto limitado de partículas, interações e constantes fundamentais que descrevem o universo? Não encontramos nenhum princípio matemático ou físico que determine o que o nosso Universo deve consistir ou que permita deduzir algumas coisas fundamentais. Nós mesmos estamos dentro do Universo e podemos observar apenas uma parte limitada com um nível limitado de sensibilidade. Isso se deve em parte às limitações inerentes ao nosso equipamento, mas em parte essas restrições são fundamentais.


O Universo observável em uma escala logarítmica, onde a borda do brilho vermelho indica a radiação relíquia visível para nós.

Não vemos nada além de 46 bilhões de anos-luz , já que a quantidade de tempo decorrida desde o Big Bang, juntamente com a velocidade da luz, não é suficiente para procurar mais. Hoje não podemos estudar distâncias menores que 10 ^-19 devido às limitações de nossos aceleradores, mas o próprio Universo tem um limite quântico fundamental de 10 a ³⁵ M. Mesmo com tecnologias ilimitadas, não conseguimos sondar distâncias menores. E tentativas de medição simultânea de vários parâmetros abrem incertezas fundamentais que, em princípio, não podem ser superadas: as limitações quânticas do conhecível.


Ilustração da incerteza fundamental entre localização e momento no nível quântico

É possível que haja explicações físicas reais, por que esses e outros parâmetros do Universo têm exatamente essa forma, e ainda não descobrimos essas explicações. Mas também se pode supor que seus significados sejam tais, porque foram programados em nosso universo. Não no sentido figurado, mas no real: é possível que o Universo seja realmente uma simulação. Nosso poder de computação continuou a aumentar a uma taxa alarmante nos últimos 70 anos. Passamos de calculadoras com quatro funções comparáveis ​​em tamanho a um edifício e trabalhando mais lentamente que as pessoas da matemática para supercomputadores do tamanho de impressoras que poderiam simular trilhões de partículas e bilhões de anos em minutos.



Se o poder da computação aumentar para níveis bastante grandes, podemos, em princípio, simular todas as partículas do Universo durante todo o período de nossa história. Se o computador no qual a situação estava em execução fosse quântico, capaz de manter cada partícula em um estado quântico indefinido, ele poderia integrar essa incerteza quântica em todos os aspectos da simulação. Se planetas com organismos vivos e inteligentes aparecessem nessa simulação, eles poderiam determinar que vivem na simulação? E é claro, é muito fácil encontrar cientistas que dizem não, eles não podiam. Por exemplo, Rich Teril, um cientista da NASA, faz declarações como:

Mesmo o que imaginamos ser contínuo - tempo, energia, espaço, volume - tem limitações finitas para seus significados. Então nosso Universo é finito e computável. Essas propriedades permitem que o universo seja uma simulação.

Certas correlações de observações físicas podem ser sinais de uma simulação do universo, mas muitas suposições permanecem incertas.

Mas, do ponto de vista físico, isso pode não ser o caso. A incerteza quântica pode ser real, mas isso não significa que o espaço e o tempo sejam quantizados ou que a energia do fóton não possa ser arbitrariamente pequena. O universo observável pode ser finito, mas se você adicionar o não observável, pode se tornar infinito. Também usamos vários truques para reduzir a carga computacional nas simulações, mas as evidências de que o Universo usa os mesmos truques devem ser vistas como resultados "embaçados" a distâncias curtas suficientes, o que não observamos.


Um dos canais dos detectores GEO600 , que procurava desfocar sinais correspondentes ao fato de o Universo ser uma simulação. Nenhum desfoque foi detectado.

Embora os resultados da teoria da informação sejam freqüentemente manifestados em pesquisas de ponta em física teórica, isso pode ser o resultado de ambas as disciplinas estarem subordinadas a relações matemáticas internamente consistentes. Alguns dos argumentos são de que, no futuro, será possível simular facilmente a mente, o que significa que em algum momento haverá mais mentes simuladas do que orgânicas, o que significa que é mais provável que todos vivamos em uma simulação - tão superficial e fácil. refutou que fica triste porque são usadas como razoáveis. Por exemplo, por que alguém que poderia simular o universo inteiro se importaria em simular a mente humana? Em abril de 2016, foi realizado um debate sobre esse assunto com a participação de vários cientistas, e Lisa Randall falou melhor sobre o assunto da hipótese da simulação:

Na verdade, estou me perguntando por que tantas pessoas acham essa pergunta interessante.

Esta oportunidade, é claro, perturba a imaginação. E nós, é claro, podemos impor restrições a essa hipótese, medindo com precisão cada vez melhor e com energias cada vez maiores espaço, tempo, matéria e energia. Mas nosso entendimento da realidade sempre avançou porque fizemos perguntas mais profundas sobre o universo de maneiras novas e fundamentais. Recorrer ao princípio antrópico, assim como recorrer à hipótese da simulação em busca de respostas às perguntas difíceis de hoje, parece uma decepção na ciência.


O telescópio de raios X Chandra da NASA conseguiu impor restrições à granulação do espaço, observando quasares distantes

Se você encontrar evidências - por exemplo, estudando raios cósmicos - de que o espaço-tempo é discreto, isso afeta favoravelmente nosso conhecimento do Universo, mas não prova a hipótese da simulação. Geralmente é impossível provar - quaisquer falhas que podemos ou não podemos encontrar podem ser propriedades do próprio Universo, ou parâmetros colocados ou corrigidos pelos proprietários da simulação. Do ponto de vista filosófico, tal hipótese pode ser atraente para uma civilização que acredita estar à beira de criar inteligência artificial. É possível que, para um simulador bastante avançado, pareçamos tão simples quanto os pixels no jogo Life de Conway.



Mas não julgamos os méritos científicos ou a credibilidade de uma ideia por sua atratividade. A física é tão fascinante em particular por causa de sua contra-intuição e também por causa de sua força em termos de previsões. Mesmo se realmente vivermos em uma simulação, isso não deve afetar nossas pesquisas de maneiras de entender as leis da natureza, sua origem, as razões pelas quais as constantes fundamentais são assim ou as respostas para outras perguntas que podem ser feitas sobre a natureza da realidade. "Porque vivemos em uma simulação" não é uma resposta para as perguntas acima; apenas pode ser parte integrante da nossa realidade.

Os mistérios da natureza continuam sendo os mistérios que precisamos resolver, e somos nós que devemos decidir sobre a busca de respostas para eles.

Ethan Siegel - astrofísico, popularizador da ciência, autor de Starts With A Bang! Ele escreveu os livros "Beyond the Galaxy" [ Beyond The Galaxy ] e "Tracknology: the science of Star Trek" [ Treknology ].