Você Está Vivendo Dentro de um Computador (ou Vários)

Não tem nada a ver com Matrix. É muito mais sério, e de algum modo um bocado mais perturbador também. Recentemente um trio de físicos colocou um artigo no arXiv entitulado “Vínculos do Universo como uma Simulação Numérica”. O ponto principal é que se nós vivemos em uma simulação numérica vamos poder descobrir isso através de certos experimentos. Mas primeiro, da onde saiu essa idéia?

No melhor do nosso entendimento atual, o universo é descrito, a exceção dos aspectos gravitacionais,  em termos da teoria quântica de campos, que explica como as partículas elementares que constituem a matéria se comportam. Em especial o próton, um dos elementos do núcleo atômico, é feito de 3 quarks ligados por glúons. Para conseguir entender a estrutura do próton em termos dessas partículas elementares o método mais bem sucedido é conhecido como Teoria Quântica de Campos na Rede. Basicamente você pega um supercomputador e nele simula um pedaço pequeno do espaço-tempo, do tamanho de um milionésimo de milionésimo de milímetro. No lugar do espaço contínuo você usa uma rede discreta e coloca os 3 quarks lá, junto com os glúons. Então usa seu programa para simular as interações entre essas coisas, até que no final as partículas se juntam e formam um próton. Conhecendo as propriedades dos quarks e glúons podemos calcular, por exemplo, a massa do próton e ver que bate com a medida do laboratório.

3 quarks (em vermelho, azul e verde) colocados em uma rede são usados como base da simulação que descreve o próton.

Assim podemos usar nosso conhecimento das partículas elementares para entender uma componente do núcleo. A idéia dos rapazes do artigo é a seguinte: ao longo dos últimos anos a capacidade computacional tem crescido violentamente. Extrapolando para o futuro de forma conservadora em 40 anos vamos poder simular um pedaço de espaço-tempo do tamanho de um milonésimo de milímetro (mais ou menos o tamanho de um átomo ou molécula), em 70 anos um milionésimo de metro (uma célula da levedura que faz sua cerveja) e em 130 anos um espaço-tempo de um metro de largura (tipo o tamanho da Maisa, aquela menina do capeta). É claro que vai ser necessário computadores muito mais potentes que os atuais, mas estamos sempre desenvolvendo novas tecnologias.

“Esse computador é pequeno demais para replicar a Maisa e espalhar ela na internet, espero que uma nova variação do Ebola seja suficiente para chantagear os poderes mundiais”
Dr. Evil

Seguindo essa progressão os autores especulam que num futuro muito distante a humanidade teria recursos computacionais tão grandes (embora finitos) que poderia fazer uma simulação do tamanho do universo visível, com direito a planetas, montanhas, pessoas, bactérias e tudo que você está habituado. Partindo só das partículas elementares, do mesmo modo que hoje estudamos o próton. A questão é, se vivemos uma simulação do universo, temos como descobrir?

Felizmente teríamos um monte de indícios. Por exemplo o fato de que o espaço-tempo não seria contínuo, e sim uma rede discreta com um tamanho mínimo, implicaria que os raios cósmicos começariam a se comportar de um modo muito específico quando tivessem energias muito altas. Como nunca vimos esse comportamento significaria que o tamanho da rede é muito menor que a escala de energia desses raios cósmicos. Uma outra evidência viria da reação dos elétrons em um campo magnético. Quando fazemos simulação na rede aparecem alguns problemas quando tentamos colocar férmions, as partículas que fazem a matéria em si, como os elétrons. Tem vários jeitos de contornar, embora não tenha como resolver, esses problemas. Se os nossos simuladores não forem muito espertos e simularem o elétron do jeito mais simples poderíamos em poucos anos ter precisão suficiente para ver um comportamento estranho dos elétrons sujeitos a um campo magnético.

Então o resumo é que se hoje já conseguimos simular coisas como prótons partindo das interações fundamentais é plausível que suficientemente no futuro possamos simular objetos cada vez mais complexos, e eventualmente todo o universo visível. Se você levar esse discurso ao pé da letra então em tese poderíamos nós mesmo ser uma simulação. Ou a simulação de uma simulação que já rodou suficientemente para o futuro. Ou a simulação da simulação da simulação. Cabe notar que isso não teria nada a ver com Matrix, os simuladores em tese não querem controlar nada, eles simulam porque podem e porque querem entender a formação do universo. Por outro lado existe uma outra leitura do artigo, que é a minha particular, baseada em pequenas notas de rodapé ali contidas. Talvez os simuladores sejam apenas uma metáfora, o ponto principal é que estamos buscando a muito tempo um arcabouço teórico que contemple toda a física ao mesmo tempo. Uma alternativa a teorias usuais como String Theory seria que em modo mais fundamental o Universo funciona como um computador, que o espaço-tempo não seja contínuo e que a física procede ao modo de uma simulação numérica, mas sem nenhum simulador.

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