Melvin Vopson sugere que a gravidade pode revelar uma simulação informática do Universo

Se estivéssemos a viver numa simulação informática, conseguiríamos perceber que a nossa realidade é simulada? A pergunta é difícil de responder, mas o físico Melvin Vopson, da Universidade de Portsmouth, no Reino Unido, considera ter encontrado um possível indício.

Na sua investigação mais recente, Vopson defende que a gravidade pode resultar de processos computacionais a decorrer no interior do Universo - um efeito secundário do esforço do próprio Universo para manter a informação e a matéria bem organizadas no espaço e no tempo.

"As minhas conclusões neste estudo encaixam na ideia de que o Universo pode funcionar como um computador gigantesco, ou de que a nossa realidade é uma construção simulada", afirma Vopson.

"Tal como os computadores tentam poupar espaço e correr de forma mais eficiente, o Universo poderá estar a fazer o mesmo. É uma nova forma de pensar a gravidade - não apenas como uma força de atracção, mas como algo que acontece quando o Universo está a tentar manter-se organizado."

Mesmo que, na prática, viver (ou não) numa simulação não altere o nosso quotidiano nem a nossa existência, procurar as “costuras” da realidade - onde o seu comportamento possa coincidir com o de um sistema simulado - pode revelar pistas sobre a natureza do Universo em que habitamos.

A gravidade como optimização computacional no Universo, segundo Melvin Vopson

Vopson tem vindo a explorar esta linha de investigação há vários anos, testando ideias e avaliando o que delas emerge. Em 2022, juntamente com o matemático Serban Lepadatu, do Instituto Jeremiah Horrocks de Matemática, Física e Astronomia, também no Reino Unido, propôs aquilo a que chamaram a segunda lei da infodinâmica - uma estrutura conceptual destinada a interpretar comportamentos do Universo que lembram os de uma simulação.

Da segunda lei da termodinâmica à segunda lei da infodinâmica

A estrutura apresentada assenta numa analogia com a segunda lei da termodinâmica, que estabelece que qualquer processo natural no Universo conduz a uma perda de energia utilizável e a um aumento da desordem de um sistema, isto é, da entropia. Já a segunda lei da infodinâmica, tal como formulada por Vopson e Lepadatu, sugere o contrário no domínio da informação: a chamada “entropia da informação” teria de se manter ao mesmo nível ou até diminuir com o passar do tempo.

O trabalho de Vopson tem ainda analisado a hipótese de que a informação possui massa e, por isso, pode ser encarada como um estado da matéria. Nessa linha, também estimou a quantidade de informação existente no Universo, partindo do princípio de que as partículas elementares podem funcionar como unidades de armazenamento de dados, de forma comparável ao ADN.

De acordo com a física de partículas, as partículas elementares são as mais pequenas unidades possíveis de matéria no Universo - numa analogia, como os “dígitos binários” são as unidades mínimas da informação digital. Vopson propõe que essas partículas possam ser organizadas em píxeis, ou em divisões do espaço-tempo semelhantes a células que, à semelhança de um sistema binário, registariam um “1” ou um “0” - aqui, consoante esse píxel contenha matéria ou não.

Pixelação da matéria, compressão de dados e a atracção gravitacional

No novo artigo, Vopson argumenta que a gravidade pode ser entendida como um sinal da “pixelação” da distribuição de matéria no Universo. Quando várias partículas acabam por ocupar o mesmo píxel, elas juntam-se (coalescem), de modo que cada píxel passa a conter apenas um único "objecto", explica o autor.

Legenda: Um diagrama que ilustra a forma como, segundo Vopson, a gravidade optimiza o Universo. (Universidade de Portsmouth)

"Isto desencadeia a força de atracção devido ao conjunto de regras do sistema computacional, que exige a minimização do conteúdo de informação e, por extensão, uma redução do poder computacional", descreve.

"Em termos simples, é muito mais eficaz, do ponto de vista computacional, seguir e calcular a localização e o momento de um único objecto no espaço do que de numerosos objectos. Por isso, parece que a atracção gravitacional é apenas mais um mecanismo de optimização num processo computacional cujo papel é comprimir informação."

Nesta analogia, o píxel equivale a um ficheiro ZIP, e a gravidade funciona como a força de compressão que reduz o “espaço” necessário.

A proposta ganha peso, acrescenta o enquadramento do artigo, quando se considera que, apesar de a gravidade estar presente em todo o Universo, ainda não sabemos verdadeiramente o que ela é - ou mesmo por que razão existe. É possível medi-la, mas a sua natureza permanece por explicar.

Ao olhar para a gravidade através de outras lentes - por exemplo, como um mecanismo de optimização computacional do Universo - poderá ser possível chegar a respostas que não surgiriam se nos limitássemos à relatividade geral ou à mecânica quântica.

"Se o Universo é, de facto, uma construção computacional continua a ser uma questão em aberto, mas a natureza entrópica da gravidade fornece evidência convincente de que a informação é um componente fundamental da realidade física e de que a compressão de dados impulsiona processos físicos no Universo", escreve Vopson no artigo.

"A investigação futura deve concentrar-se em refinar esta estrutura, explorar a sua aplicabilidade em contextos relativistas e de gravidade quântica e investigar possíveis validações experimentais."

O artigo foi publicado na AIP Advances.