Un equipo de físicos aborda el dilema de la simulación del universo: las matemáticas podrían tener la última palabra

Un nuevo estudio demuestra con fundamentos matemáticos que ninguna computadora, por avanzada que sea, podría simular el universo completo. La razón está en los límites de la lógica y el papel de la comprensión no algorítmica.
Fuente: ChatGPT

Un comentario entre amigos, una escena de The Matrix, un hilo en redes sociales o incluso una clase de filosofía pueden llevarnos a la misma pregunta: ¿y si todo esto fuera una simulación? La posibilidad de que el universo sea solo una sofisticada ilusión computacional ha dejado de ser exclusiva de la ciencia ficción. En las últimas décadas, ha capturado la atención tanto de pensadores como de científicos, alimentando debates profundos sobre la naturaleza de la realidad y el alcance de la tecnología. A algunos, la idea les resulta inquietante; a otros, fascinante. ¿Pero es siquiera científicamente posible?

Un grupo internacional de físicos ha querido llevar esta pregunta al terreno riguroso de la lógica y las matemáticas. Liderados por el doctor Mir Faizal, junto a Lawrence M. Krauss, Arshid Shabir y Francesco Marino, han publicado un estudio que propone algo tan audaz como definitivo: el universo no puede ser una simulación. Su argumento se basa en límites matemáticos fundamentales que impiden que una computadora, por poderosa que sea, reproduzca todos los aspectos de la realidad física. “La estructura más profunda del universo no puede ser replicada por ningún algoritmo”, concluyen los autores.

Cómo surgió la hipótesis de la simulación

La idea de que vivimos en una simulación tiene raíces filosóficas y tecnológicas. En 2003, el filósofo Nick Bostrom formuló el ya célebre “trilema de la simulación”: si es posible crear simulaciones conscientes, y si las civilizaciones avanzadas sobreviven lo suficiente como para hacerlas, entonces es muy probable que nosotros no seamos la primera versión “real”, sino uno de sus productos virtuales. Aunque planteado como una posibilidad teórica, el argumento se ha expandido como pólvora en la cultura popular.

Desde entonces, se han multiplicado los intentos de convertir esa hipótesis en algo verificable. Algunas propuestas han sugerido buscar irregularidades en las constantes físicas, otras detectar “píxeles” del universo. Sin embargo, estas ideas no han conseguido apoyo firme en la comunidad científica. Lo que sí han hecho es abrir la puerta a estudios más serios sobre los fundamentos del espacio, el tiempo y la información.

El nuevo trabajo de Faizal y su equipo cambia las reglas del juego. Ya no se trata de buscar fallos en la “simulación”, sino de analizar si una simulación del universo completo es siquiera lógicamente posible. Y la respuesta, según este equipo, es no.

Fuente: ChatGPT

La clave está en los límites de la computación

El punto de partida del estudio es considerar cómo funcionaría una simulación completa del universo. Para lograrlo, haría falta una especie de "teoría de todo" formulada como un sistema computacional: un conjunto de axiomas, símbolos y reglas de inferencia capaces de generar todos los fenómenos físicos. Pero aquí aparece un obstáculo insalvable: los límites impuestos por la lógica matemática.

“La teoría cuántica de la gravedad puede representarse como un sistema formal computacional que cumple con propiedades de consistencia, finitud y expresividad aritmética”, explican los autores. Y eso significa que está sujeta al teorema de incompletitud de Gödel, a la indefinibilidad de Tarski y a los límites de complejidad descritos por Chaitin. Todos estos teoremas, cada uno en su campo, demuestran que hay verdades que no pueden derivarse por medios puramente computacionales.

Esto lleva a una conclusión sorprendente: incluso si tuviéramos un superordenador capaz de ejecutar cualquier cálculo imaginable, no podría describir todos los aspectos de la realidad física. Algunas verdades serían inalcanzables por esa vía. En palabras del estudio, “una teoría puramente computacional del todo no podría demostrar su propia consistencia, ni definir su verdad desde dentro, ni abarcar fenómenos con complejidad superior a ciertos límites”.

Fuente: ChatGPT

¿Qué es la “comprensión no algorítmica”?

Para superar esas limitaciones, los autores proponen un concepto radical: la comprensión no algorítmica. Este tipo de conocimiento no puede reducirse a reglas ni procedimientos, sino que se apoya en una clase de verdad externa, inaccesible para cualquier sistema de cómputo. Es decir, hay verdades que son ciertas, pero que ningún algoritmo puede demostrar. Esta idea ya había sido defendida por el físico Roger Penrose y por filósofos como J.R. Lucas, pero ahora se formula con precisión matemática dentro de lo que los autores llaman una Meta-Teoría del Todo (MToE).

La MToE incorpora una clase especial de “predicados de verdad externos”, que permiten acceder a conocimientos que no están contenidos en el sistema computacional base. Esto es crucial, por ejemplo, para describir procesos en el universo a escalas de Planck, donde las reglas de la física clásica y cuántica ya no son suficientes. “El universo requiere recursos conceptuales no computacionales para poder ser completamente entendido”, afirman.

Además, este tipo de comprensión puede ser necesaria incluso para explicar la experiencia humana. Los autores citan propuestas que sugieren que la conciencia humana, basada en procesos cuánticos, podría tener acceso a verdades no computables, algo que los ordenadores no pueden replicar.

Fuente: ChatGPT

Lo que una simulación nunca podría hacer

Todo simulador, por definición, está basado en reglas. Un programa de ordenador, aunque increíblemente complejo, sigue una secuencia definida de operaciones. Por eso, cualquier universo simulado estaría restringido a aquello que puede deducirse algorítmicamente. Pero si el universo real incluye elementos que van más allá de eso —como las llamadas “sentencias de Gödel”—, entonces ninguna simulación podría ser idéntica a nuestra realidad.

La investigación refuerza este punto señalando que hay fenómenos físicos ya conocidos cuya predicción es matemáticamente indecidible. Un ejemplo citado es la termalización en sistemas cuánticos: decidir si un sistema alcanzará un estado térmico final es un problema que no tiene solución general por medios computacionales. “Incluso en los modelos más fundamentales, algunas propiedades no pueden determinarse por algoritmos”, señala el estudio.

Esto se extiende a otras áreas: desde el comportamiento de agujeros negros hasta la emergencia del espacio-tiempo a partir de estructuras cuánticas. En todos los casos, se encuentran límites computacionales que impiden una simulación fiel del universo.

¿Qué significa esto para la ciencia?

Lejos de ser una mala noticia, la existencia de estos límites podría tener un efecto liberador para la ciencia. No implica que no podamos conocer la realidad, sino que la comprensión completa del universo no se reduce a cálculos ni simulaciones. Hay que abrir la puerta a enfoques que incluyan también lo no computable, sin caer en la especulación ni abandonar el rigor.

El estudio defiende que esta ampliación no pone en crisis a la ciencia, sino que refuerza su fundamento lógico. Las teorías científicas seguirán buscando explicaciones racionales, pero deberán reconocer que no todo conocimiento puede expresarse en forma de código. Y eso incluye la estructura más profunda del universo.

Así, la idea de que vivimos en una simulación queda descartada no por intuición o por estética, sino por imposibilidad matemática. El universo, al menos tal como lo entendemos con las herramientas más avanzadas de la física y la lógica, no puede ser recreado por ningún sistema de reglas computables.

Referencias

  • Mir Faizal, Lawrence M. Krauss, Arshid Shabir, Francesco Marino, Consequences of Undecidability in Physics on the Theory of Everything, Journal of Holography Applications in Physics, Vol. 5, Issue 2, Spring 2025. DOI: 10.22128/jhap.2025.1024.1118.

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