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O universo existe?

As fronteiras da ciência levam pesquisadores a pensar que podemos estar vivendo num gigantesco computador, ser meras simulações executadas por uma civilização avançada ou então hologramas numa realidade infinitamente mais complexa

Salvador Nogueira

Neste momento, se você pudesse dar um megazoom nas suas mãos, veria os “zilhões” de elétrons que pertencem ao seu corpo interagindo e repelindo os “zilhões” de elétrons que estão ligados aos átomos que compõem esta revista. Ao interagirem, eles mudam algumas de suas características elementares. Da mesma maneira, todas as partículas do ar em contato com você estão trocando informações com as suas partículas, e as partículas de luz emanadas pelo Sol que por ventura entrem pela janela da sala onde você está também vão interagir com as partículas que elas encontrarem pelo caminho – por exemplo, atingindo o papel e permitindo que você enxergue este texto. Os elétrons dos seus sapatos também estão interagindo com os elétrons do chão. E a coisa segue nessa linha, até o infinito. A verdade é que, a despeito das aparências do mundo macroscópico, o Cosmos inteiro está fervilhando de interações entre partículas.

Até aí, você pode dar um grande “Humpf!” Mas existe algo realmente surpreendente. Essas interações incessantes entre partículas, acredite se quiser, se parecem muito com a dinâmica de funcionamento de um computador. O que leva à inevitável pergunta: será possível que essa coisa enorme que chamamos de “Universo” possa ser nada mais que uma sofisticada máquina de calcular? Seríamos nós, as estrelas, os planetas, as galáxias, os elétrons, os fótons, os prótons e tudo o mais, meros amontoados de bits nessa imensa e aparentemente caótica salada de processamento? É possível que essa coisa que chamamos de “existência” ocorra meramente dentro de uma máquina? Será que o Universo, da forma como o imaginamos, na verdade não passa de apenas uma ilusão?

Calculadora universal

A resposta é sim. Pelo menos segundo um especialista em computação quântica do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), nos EUA. Para Seth Lloyd, o Universo não passa de uma calculadora de última geração. De última mesmo – ela representaria o poder computacional máximo possível, até onde se pode imaginar.

Ele justifica seu raciocínio com um argumento que soa quase trivial. “Simplesmente por existirem, todos os sistemas físicos registram informação”, explica. “O Universo é um sistema físico.” Claro que, nos detalhes, o buraco é mais embaixo e passa por análises da mecânica quântica – a teoria do comportamento de todas as coisas muito pequenas e que, aparentemente, não faz sentido para criaturas macroscópicas como nós.

O segredo da mecânica quântica é que ela é uma teoria que fala de informação – mais especificamente, de quanta informação você pode obter a respeito de uma partícula. Graças ao físico alemão Werner Heisenberg, sabe-se desde 1927 que ninguém pode saber tudo sobre uma dada partícula – se você quiser a velocidade precisa, terá de abdicar da informação da posição; o melhor que se pode conseguir é saber mais ou menos todas as coisas, ou conhecer uma coisa em detrimento de outra. A natureza, ao que parece, dá com uma mão e tira com a outra, ao mesmo tempo.

E isso acontece porque, quando alguém faz uma observação de uma partícula, acaba alterando essa partícula, de forma que é impossível saber como ela estava antes de ser observada. Por exemplo, um elétron, ao interagir com um fóton (uma partícula de luz, usada justamente para sondar o elétron), sofre uma modificação em suas propriedades originais. Ora, isso não é basicamente a mesma coisa que faz um computador? Com seus componentes, ele processa seqüências de zeros e uns, os famosos bits, transformando-os em outras seqüências de zeros e uns, segundo um padrão lógico. No caso quântico, partículas interagem com outras partículas e mudam seu estado, que pode ser visto como “bits quânticos” (ou “qubits”), segundo uma lógica que nada mais é do que as próprias leis da física.

Vale ressaltar que essa coisa de qubits não é fantasia, não. Hoje em dia, muitos cientistas, inclusive Lloyd, trabalham para desenvolver os chamados computadores quânticos, que processariam informações usando como bits o estado de determinadas partículas. A grande vantagem desses computadores quânticos é que eles seguiriam as regras malucas próprias da mecânica quântica – que, além de esconder o jogo sobre o conjunto completo de informações de uma partícula, tem várias outras maluquices, como o fato de que uma partícula pode estar em vários estados diferentes ao mesmo tempo, enquanto uma observação não faz com que ela “defina” seu estado. Graças a essas regras doidas, os computadores quânticos poderiam fazer coisas que os processadores comuns não fazem – e com muito mais velocidade e compactação (uma vez que cada qubit precisaria, em tese, de apenas uma partícula subatômica para ser representado). Ninguém ainda conseguiu construir essa “oitava maravilha” da engenharia, mas vários dos elementos isolados de um computador assim já foram testados em laboratório com sucesso.

Para Lloyd, o Universo é simplesmente o “computador quântico definitivo”. E, para provar que não está falando besteira, ele submeteu um estudo à revista científica Physical Review Letters demonstrando essa idéia. Lloyd calculou a capacidade computacional do Universo inteiro!

Está pronto para ela? Então vamos lá. Segundo o pesquisador americano, o Universo possui no total, à sua disposição, 1090 bits. Se escrito em notação científica, o número não impressiona muito, vamos tentar então do modo mais tradicional: 1 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000.

Indo ainda mais longe, e usando uma estimativa grosseira da idade do Universo (ele arredondou para 10 bilhões de anos, quando o mais preciso teria sido usar 13,7 bilhões, a idade mais aceita hoje em dia), Lloyd concluiu que o Cosmos, durante sua vida, não pode ter executado mais que 10120 operações computacionais. Vamos poupar a coleção de zeros desta vez; basta dizer que é o equivalente a 1 seguido por 120 zeros.

Na prática, o que esse cálculo quer dizer é que, se uma civilização avançada quisesse simular o nosso Universo inteiro num computador quântico, ela precisaria ter todo esse poder computacional a sua disposição. Por outro lado, será que uma civilização avançada precisaria simular com seu computador quântico um Universo inteiro para nos levar a crer que estamos num Universo? Ou bastaria uma imitação que fosse boa o suficiente? Temos de admitir que não temos acesso a todas as informações do Universo. Não só a mecânica quântica “esconde” algumas das informações, mas também não podemos medir propriedades individuais de átomos que estão nas profundezas do espaço cósmico. Tendo isso em vista, será que é possível que estejamos na verdade imersos numa simulação?

Simulando a realidade

A premissa ficou famosa pelo filme de ficção científica Matrix, de 1999. Mas muitos tecnólogos, futurólogos e filósofos admitem que não é de todo surreal que haja um fundo de realidade (se é que estamos em condição de descrever o que é a “real realidade”) na idéia. Nick Bostrom, do Departamento de Filosofia da Universidade de Oxford, no Reino Unido, chega até a fazer as contas a esse respeito. Ele diz que existe nada menos que 33,3% de probabilidade de que estejamos todos nós imersos numa simulação de computador. E, dependendo da veracidade de outras duas premissas, esse número pode caminhar rapidamente para uma porcentagem que chega próximo de 100%.

“Argumento que pelo menos uma das seguintes proposições é verdadeira”, afirma Bostrom. “Ou a espécie humana provavelmente será extinta antes de atingir um estágio ‘pós-humano’, ou nenhuma civilização pós-humana provavelmente terá interesse em executar um número significativo de simulações de sua história evolutiva, ou estamos quase certamente vivendo numa simulação de computador”, completa. A base para acreditar nisso está calcada justamente em trabalhos como os de Seth Lloyd. Simular o Universo inteiro, em todos os seus detalhes, exigiria um computador do tamanho do Universo inteiro, mas as experiências que podemos observar, direta ou indiretamente, podem ter muito menos detalhes, de modo que um computador com capacidade inferior à do Cosmos inteiro seria capaz de simular.

“Simular o Universo inteiro até o nível quântico é obviamente impraticável”, reconhece Bostrom. “Mas, para obter uma simulação realista da experiência humana, muito menos é necessário – apenas o que for necessário para garantir que os humanos simulados, interagindo de formas humanas normais com seu ambiente simulado, não notem nenhuma irregularidade. A estrutura microscópica do interior da Terra pode ser omitida com segurança. Objetos astronômicos distantes podem ter representações altamente compactadas: a verissimilhança precisa apenas cobrir a gama estreita de propriedades que podemos observar do nosso planeta ou com naves no sistema solar.”

Poder computacional para obter essas simulações “toscas”, segundo muitos tecnólogos, como Ray Kurzweil e Eric Drexler, existirá no futuro. Para simular uma mente humana, com todas as suas sinapses, seria preciso algo em torno de 1016 operações por segundo, afirma o filósofo. Um computador quântico que fosse muito grande – do tamanho de um planeta, por exemplo -–poderia executar algo em torno de 1042 operações por segundo, muito mais do que a capacidade exigida.

Quanto tempo levará para atingir essa proficiência tecnológica ainda é incerto, mas Bostrom diz que isso é irrelevante. Se um dia ela for atingida, das duas uma: ou até lá nossos descendentes terão perdido todo o interesse em rodar simulações de épocas anteriores de sua história, ou provavelmente estamos vivendo numa delas.

Claro, muita gente defende que estaremos extintos muito antes que possamos atingir esse estágio. De toda forma, a verdade é que ninguém pode afirmar com precisão qual será o nosso destino: morrer, perder o interesse em simulações ou concluir que estamos em uma delas. “Na nossa ignorância atual, parece sensato dar igual credibilidade a qualquer uma das 3 possibilidades”, diz Bostrom. “A não ser que estejamos vivendo numa simulação, nossos descendentes quase que certamente jamais rodaram uma simulação de seus ancestrais.”

E a doideira não pára por aí. Hoje em dia, físicos teóricos já depararam com o que pode ser interpretado como uma evidência de que a nossa realidade não é a “fundamental”, mas está imersa numa realidade ainda maior. Há até quem diga, com base em estudo dos objetos astrofísicos mais exóticos do Universo, os buracos negros, que nós não passamos de meros hologramas.

Dimensões de realidade

Sabemos que o Universo evolui numa marcha que vai de estados mais organizados (cheios de estruturas, como estrelas e galáxias) para estados menos organizados (partículas elementares diluídas uniformemente pelo vácuo). É por isso que os cientistas dizem que a entropia (medida de desorganização) aumenta com o passar do tempo. E os buracos negros – objetos tão densos que nem a luz escapa de sua gravidade –, como são isolados do mundo exterior pela intensa força gravitacional, são tidos como os objetos mais entrópicos que existem. No entanto, cálculos com as teorias hoje disponíveis mostram uma coisa estranha a respeito dos buracos negros. Quando eles engolem matéria ao seu redor e com isso crescem, é óbvio que sua entropia deve aumentar. O engraçado é que o tanto que a entropia cresce é proporcional à superfície do chamado horizonte de eventos – fronteira que delimita o ponto a partir do qual nada mais conseguiria escapar do buraco negro, nem mesmo a luz. Não ficou emocionado? Então vamos colocar a coisa de outro jeito. É possível codificar toda a informação presente no volume do buraco negro em sua superfície, eliminando a necessidade de uma terceira dimensão. Isso é exatamente a mesma coisa que acontece quando criamos um holograma.

Basta olhar aí para qualquer decalque ou cartão de crédito que tenha aquele holograma colado. Ali, ao mudarmos o ângulo em que observamos, percebemos que há codificação de informações tridimensionais – você pode enxergar o que está “atrás” do objeto, ou ver partes do objeto que não eram visíveis de outro ângulo. No entanto, sabemos que o holograma é bidimensional – afinal, está apenas impresso numa folha. Agora, se os buracos negros podem ser interpretados como hologramas, por que não todo o resto? Foi a pergunta que se fizeram o físico holandês Gerardus ‘t Hooft (confira uma entrevista com ele na edição 4 da Sapiens) e o físico americano Leonard Susskind, quando desenvolveram o chamado princípio holográfico.

A grande idéia por trás dessa viajem toda é que, na verdade, todo nós podemos então simplesmente estar vivendo no horizonte de eventos de um buraco negro. Pior ainda: na forma de hologramas.

“Poderemos talvez nos descobrir como os personagens do holodeck [máquina que cria simulações de qualquer pessoa ou ambiente] da série Jornada nas Estrelas, que não têm a menor idéia de que são meras projeções”, diz o físico americano Lawrence Krauss. “Se o mundo que experimentamos é um holograma, então onde é que a ilusão termina e a realidade começa?”

São perguntas que se somam às outras para questionar racionalmente a certeza, tão embutida em cada um de nós, de que sabemos exatamente qual é o nosso ambiente, o nosso Universo e a natureza de nossa existência. Quando os físicos desatarem o nó das supercordas e concluírem a tarefa hercúlea de produzir a chamada “teoria de tudo”, que explicaria todas as forças do Universo, talvez sejamos capazes de entender com mais clareza que tipo de realidade o princípio holográfico descreve, se é que descreve alguma.

Entretanto, outras perguntas permanecerão: o Universo é um computador? Podemos realmente estar vivendo numa simulação criada por nossos descendentes pós-humanos? Será que somos apenas hologramas em um buraco negro? “Essas questões, tão fascinantes ou perturbadoras como podem parecer, são extremamente controversas”, diz Krauss, dando em seguida a palavra final. “A realidade está nos olhos de quem vê.”

O Universo é um entre muitos?

Os astrônomos sabem que as fronteiras do Universo lembram as bordas de um buraco negro. Não demorou até que fosse sugerido que talvez estejamos vivendo dentro de um deles. Buracos negros são objetos com uma gravidade tão intensa que, a partir de uma certa distância, nada pode escapar deles. Para todos os efeitos, essa região está isolada do Universo “normal” – um ótimo lugar, portanto, para esconder um outro Universo inteiro! Daí nasceu a hipótese dos universos-bebês. Nosso Universo seria mais um numa cadeia eterna de formação de novos universos. Todos os universos fariam parte de algo ainda maior, chamado de Multiverso.

Cada decisão cria um novo Universo?

Ao tomar uma decisão, você pode afetar mais do que a sua própria vida. Na verdade, alguns cientistas acham que você pode criar outro Universo! A idéia vem da física quântica: ao estudar pequenas partículas, percebe-se que, enquanto elas não interagem com mais nada, é impossível saber seu estado (propriedades). Ainda mais: enquanto não são perturbadas, elas estão em todos os estados possíveis ao mesmo tempo. Isso pode ser um reflexo da possível existência de múltiplos universos paralelos. Quando uma partícula passa por uma interação, novos universos são criados; em cada um deles, essa partícula estaria num estado diferente.

Vale a pena ler

A Pílula Vermelha, Glenn Yeffeth (org.), Publifolha, Brasil, 2003

Hiding in the Mirror, Lawrence Krauss, Viking, EUA, 2005