Vivemos em uma simulação? As chances são de cerca de 50–50

Um artigo seminal de 2003 escrito pelo professor Nick Bostrom, da Universidade de Oxford, trouxe a tona novamente uma ideia que filósofos, físicos, tecnólogos e até mesmo comediantes têm se debatido: que a nossa realidade ser uma simulação.

Alguns tentaram identificar maneiras pelas quais podemos discernir se somos seres simulados. Outros tentaram calcular a chance de sermos entidades virtuais. Agora, uma nova análise mostra que as chances de estarmos vivendo na realidade básica - ou seja, uma existência que não é simulada - são praticamente iguais. Mas o estudo também demonstra que, se os humanos algum dia desenvolverem a habilidade de simular seres conscientes, as chances cairão esmagadoramente a nosso favor, também, sendo habitantes virtuais dentro do computador de outra pessoa. (Uma advertência a essa conclusão é que há pouco acordo sobre o que o termo "consciência" significa, muito menos como alguém pode fazer para simular isso.)

Em 2003, Bostrom imaginou uma civilização tecnologicamente hábil que possua um imenso poder de computação e precisa de uma fração desse poder para simular novas realidades com seres conscientes nelas. Dado esse cenário, seu argumento de simulação mostrou que pelo menos uma proposição no trilema a seguir deve ser verdadeira: primeiro, os humanos quase sempre se extinguem antes de atingir o estágio de compreensão da simulação. Em segundo lugar, mesmo que os humanos cheguem a esse estágio, é improvável que tenham interesse em simular seu próprio passado ancestral. E terceiro, a probabilidade de estarmos vivendo em uma simulação é próxima de um.

Antes de Bostrom, o filme Matrix já havia feito sua parte para popularizar a noção de realidades simuladas. E a ideia tem raízes profundas nas tradições filosóficas ocidentais e orientais, da alegoria da caverna de Platão ao sonho da borboleta de Zhuang Zhou. Mais recentemente, Elon Musk alimentou ainda mais o conceito de que nossa realidade é uma simulação: “A probabilidade de estarmos na realidade básica é de uma em bilhões”, disse ele em uma conferência de 2016.

“Musk está certo se você assumir que [as proposições] um e dois do trilema são falsas”, diz o astrônomo David Kipping, da Universidade de Columbia. "Como você pode presumir isso?"

Para entender melhor o argumento da simulação de Bostrom, Kipping decidiu recorrer ao raciocínio bayesiano. Esse tipo de análise usa o teorema de Bayes, em homenagem a Thomas Bayes, um estatístico e ministro inglês do século 18. A análise bayesiana permite calcular as chances de algo acontecer (chamada de probabilidade “posterior”), primeiro fazendo suposições sobre a coisa que está sendo analisada (atribuindo a ela uma probabilidade “anterior”).

Kipping começou transformando o trilema em um dilema. Ele reduziu as proposições um e dois em uma única afirmação, porque em ambos os casos, o resultado final é que não há simulações. Assim, o dilema opõe uma hipótese física (não há simulações) à hipótese de simulação (há uma realidade básica - e há simulações também). “Você apenas atribui uma probabilidade anterior a cada um desses modelos”, diz Kipping. “Nós apenas assumimos o princípio da indiferença, que é a suposição padrão quando você não tem nenhum dado ou inclinação de qualquer maneira.”

Assim, cada hipótese obtém uma probabilidade anterior de metade, como se alguém fosse jogar uma moeda para decidir uma aposta.

O próximo estágio da análise exigiu pensar sobre as realidades “parentais” - aquelas que podem gerar outras realidades - e realidades “nulíparas” - aquelas que não podem simular realidades descendentes. Se a hipótese física fosse verdadeira, então a probabilidade de estarmos vivendo em um universo nulíparo seria fácil de calcular: seria 100 por cento. Kipping então mostrou que mesmo na hipótese de simulação, a maioria das realidades simuladas seriam nulíparas. Isso porque à medida que as simulações geram mais simulações, os recursos de computação disponíveis para cada geração subsequente diminuem ao ponto em que a grande maioria das realidades serão aquelas que não têm o poder de computação necessário para simular realidades descendentes que são capazes de hospedar seres conscientes.

Conecte tudo isso em uma fórmula bayesiana e a resposta é: a probabilidade posterior de estarmos vivendo na realidade de base é quase a mesma que a probabilidade posterior de sermos uma simulação - com as probabilidades inclinando-se a favor da realidade de base por apenas um smidgen.

Essas probabilidades mudariam drasticamente se os humanos criassem uma simulação com seres conscientes dentro dela, porque tal evento mudaria as chances que atribuímos anteriormente à hipótese física. “Você pode simplesmente excluir essa [hipótese] de cara. Então você fica apenas com a hipótese de simulação ”, diz Kipping. “No dia em que inventamos essa tecnologia, ela muda as chances de sermos reais um pouco melhor que 50-50 para quase certamente não somos reais, de acordo com esses cálculos. Seria uma celebração muito estranha do nosso gênio naquele dia. ”

O resultado da análise de Kipping é que, dadas as evidências atuais, Musk está errado sobre a probabilidade de um em bilhões que ele atribui a nós que vivemos na realidade básica. Bostrom concorda com o resultado - com algumas ressalvas. “Isso não entra em conflito com o argumento da simulação, que apenas afirma algo sobre a disjunção”, a ideia de que uma das três proposições do trilema é verdadeira, diz ele.

Mas Bostrom discorda da escolha de Kipping de atribuir probabilidades anteriores iguais à hipótese física e de simulação no início da análise. “A invocação do princípio da indiferença aqui é um tanto instável”, diz ele. “Pode-se igualmente invocá-lo sobre minhas três alternativas originais, o que lhes daria um terço de chance para cada uma. Ou pode-se dividir o espaço de possibilidade de alguma outra maneira e obter qualquer resultado que desejar.”

Tais sofismas são válidos porque não há evidências para apoiar uma afirmação sobre as outras. Essa situação mudaria se pudermos encontrar evidências de uma simulação. Você poderia detectar uma falha na Matrix?

Houman Owhadi, um especialista em matemática computacional do California Institute of Technology, pensou sobre a questão. “Se a simulação tem poder de computação infinito, não há como você ver que está vivendo em uma realidade virtual, porque ela poderia computar o que você quiser com o grau de realismo que você quiser”, diz ele. “Se isso pode ser detectado, você tem que partir do princípio de que [tem] recursos computacionais limitados.” Pense novamente nos videogames, muitos dos quais dependem de uma programação inteligente para minimizar a computação necessária para construir um mundo virtual.

Para Owhadi, a maneira mais promissora de procurar paradoxos em potencial criados por esses atalhos de computação é por meio de experimentos de física quântica. Os sistemas quânticos podem existir em uma superposição de estados, e essa superposição é descrita por uma abstração matemática chamada função de onda. Na mecânica quântica padrão, o ato de observação faz com que essa função de onda colapse aleatoriamente em um dos muitos estados possíveis. Os físicos estão divididos sobre se o processo de colapso é algo real ou apenas reflete uma mudança em nosso conhecimento sobre o sistema. “Se for apenas uma simulação pura, não há colapso”, diz Owhadi. “Tudo é decidido quando você olha para ele. O resto é apenas simulação, como quando você está jogando um videogame.”

Paul explica: Mecânica Quântica

O astrofísico Paul Sutter explica a Mecânica Quântica - o corpo de leis científicas que descrevem o comportamento estranho de fótons, elétrons e outras partículas que constituem o universo.

Para este fim, Owhadi e seus colegas trabalharam em cinco variações conceituais do experimento da dupla fenda, cada uma projetada para fazer uma simulação. Mas ele reconhece que é impossível saber, neste estágio, se tais experimentos poderiam funcionar. “Esses cinco experimentos são apenas conjecturas”, diz Owhadi.

Zohreh Davoudi, um físico da Universidade de Maryland, College Park, também alimentou a ideia de que uma simulação com recursos de computação finitos poderia se revelar. Seu trabalho se concentra em interações fortes, ou a força nuclear forte - uma das quatro forças fundamentais da natureza. As equações que descrevem interações fortes, que mantêm quarks juntos para formar prótons e nêutrons, são tão complexas que não podem ser resolvidas analiticamente. Para entender as interações fortes, os físicos são forçados a fazer simulações numéricas. E, ao contrário de quaisquer supostas supercivilizações que possuem poder de computação ilimitado, eles devem contar com atalhos para tornar essas simulações computacionalmente viáveis ​​- geralmente considerando o espaço-tempo como discreto em vez de contínuo.

“Naturalmente, você começa a se perguntar, se você simulasse um núcleo atômico hoje, talvez em 10 anos, poderíamos fazer um núcleo maior; talvez em 20 ou 30 anos, possamos fazer uma molécula ”, diz Davoudi. “Em 50 anos, quem sabe, talvez você possa fazer algo do tamanho de alguns centímetros de matéria. Talvez em 100 anos ou mais, possamos fazer o cérebro [humano].”

Davoudi acha que os computadores clássicos logo irão bater em uma parede, no entanto. “Nos próximos talvez 10 a 20 anos, veremos realmente os limites de nossas simulações clássicas dos sistemas físicos”, diz ela. Assim, ela está voltando sua atenção para a computação quântica, que se baseia em superposições e outros efeitos quânticos para tornar tratáveis ​​certos problemas computacionais que seriam impossíveis por meio de abordagens clássicas. “Se a computação quântica realmente se materializar, no sentido de que é uma opção de computação confiável e em grande escala para nós, entraremos em uma era de simulação completamente diferente”, diz Davoudi. “Estou começando a pensar em como realizar minhas simulações de forte interação física e núcleos atômicos se eu tivesse um computador quântico viável.”

Todos esses fatores levaram Davoudi a especular sobre a hipótese da simulação. Se nossa realidade é uma simulação, então o simulador provavelmente também discretiza o espaço-tempo para economizar recursos de computação (assumindo, é claro, que está usando os mesmos mecanismos que nossos físicos para essa simulação). As assinaturas desse espaço-tempo discreto poderiam ser vistas nas direções de onde chegam os raios cósmicos de alta energia: eles teriam uma direção preferencial no céu por causa da quebra da chamada simetria rotacional.

Os telescópios “ainda não observaram qualquer desvio dessa invariância rotacional”, diz Davoudi. E mesmo que tal efeito pudesse ser visto, não constituiria evidência inequívoca de que vivemos em uma simulação. A própria realidade básica pode ter propriedades semelhantes.

Kipping, apesar de seu próprio estudo, se preocupa com o fato de que o trabalho futuro na hipótese de simulação seja feito em gelo fino. “É indiscutivelmente não testável para saber se vivemos em uma simulação ou não”, diz ele. “Se não é falseável, então como você pode alegar que é realmente ciência?”

Para ele, há uma resposta mais óbvia: a navalha de Occam, que diz que, na ausência de outras evidências, a explicação mais simples tem maior probabilidade de ser correta. A hipótese de simulação é elaborada, presumindo realidades aninhadas em realidades, bem como entidades simuladas que nunca podem dizer que estão dentro de uma simulação. “Por ser um modelo excessivamente complicado e elaborado em primeiro lugar, pela navalha de Occam, ele realmente deveria ser desfavorecido, em comparação com a explicação natural simples”, diz Kipping.

Talvez estejamos vivendo na realidade básica , apesar de tudo - Matrix, Musk e a estranha física quântica.

Anil Ananthaswamy é autor de O limite da física, O homem que não estava lá e, mais recentemente, Através de duas portas ao mesmo tempo: o experimento elegante que captura o enigma de nossa realidade quântica.

Este artigo foi publicado pela primeira vez no ScientificAmerican.com e republicado no Livescience ©ScientificAmerican.com. Todos os direitos reservados