¿El tiempo proviene de todo el universo ejecutando cálculos?

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Mis colegas y yo tenemos un chiste recurrente: el tiempo no es real. Oh, ¿pensaste que la fecha límite era mañana, pero en realidad es hoy? El tiempo no es real; eso lo explica. Los años 80 no pueden ser hace 40 años, ¿verdad? No, amigo, el tiempo no es real. Si los extraterrestres estuvieran mirando la Tierra ahora mismo desde una nave distante, ¿verían dinosaurios o simplemente mares de magma? Definitivamente el tiempo no es real.

Pero, como ocurre con muchos chistes, hay una pizca de verdad ahí. En este caso, no es que el tiempo no sea real, sino que realmente no lo entendemos, y por “nosotros” no me refiero sólo a mis amigos y a mí, sino a la humanidad en su conjunto. Los físicos y filósofos han estado considerando el concepto desde tiempos inmemoriales, y si bien hay muchas ideas flotando (algunas más plausibles que otras), todavía no hay respuestas sólidas.

Le llevé la pregunta a Stephen Wolfram, un físico e informático que ha creado algunas de las herramientas informáticas más útiles en física. Durante décadas, ha estado trabajando en lo que él llama “El Proyecto Wolfram de Física”, un inmenso esfuerzo para redefinir la física en términos de computación, en lugar de las típicas matemáticas y termodinámicas utilizadas por la mayoría de los físicos y cosmólogos para comprender el universo. Decir que el proyecto ha sido controvertido en los círculos científicos tal vez sería quedarse corto. Para empezar, sus ideas sobre el tiempo requieren que el universo sea esencialmente una gran computadora. Si es cierta, esta idea tiene el potencial de explicar finalmente qué es el tiempo, por qué avanza suavemente y por qué no podemos predecir el futuro. Entonces lo llamé para conversar sobre eso.

Leah Crane: Comencemos con una pregunta sencilla. ¿Qué es el tiempo?

Stephen Wolfram: Correcto. El tiempo es el hacer irreductible de la computación.

Excelente. Fin de la entrevista, que tengas un gran día.

En realidad, no terminemos ahí. Por favor explique qué significa eso.

Lo que percibimos como tiempo es nuestra experiencia del proceso del universo que calcula sus estados sucesivos.

¿Puedo pensar en eso como imágenes en un libro animado, apilándose para que parezca movimiento?

En cierto sentido sí, aunque es un poco más complicado que eso. Como se van computando esos estados sucesivos, uno del anterior, que corresponde al paso del tiempo. Y lo que no es obvio es esto: si tienes una regla definida mediante la cual se calculan los estados sucesivos del universo, podrías decir, bueno, ¿por qué no puedo simplemente adelantarme? ¿Por qué hay algo que percibimos como una especie de paso inexorable del tiempo? Y la respuesta es este fenómeno que llamo “irreducibilidad computacional” y del que he estado hablando desde mediados de los años ochenta.

¿Qué significa aquí irreductibilidad y cómo eso me impide viajar en el tiempo o predecir el futuro?

Si conoce las reglas subyacentes de un sistema, ¿cómo sabe qué va a hacer el sistema? Bueno, una cosa que puedes hacer es ejecutar esas reglas y ver qué sucede. A lo que nos acostumbramos de la tradición de la ciencia matemática, de la física matemática en particular, es que si conoces las reglas subyacentes, puedes elaborar una fórmula para determinar cuál será el estado del sistema en cualquier momento futuro. Puede introducir cualquier valor de la variable t para el tiempo en la fórmula que desee. No tienes que encontrar la solución para t=1, y luego t=2, y así sucesivamente hasta alcanzar el valor de t que estás buscando.

Pero lo que uno descubre es que, cuando se analizan las reglas computacionales, a menudo se da el caso de que no se puede avanzar y simplemente reducir la cantidad de esfuerzo computacional necesario para descubrir qué sucede después de un gran número de pasos. La única forma de saber qué va a pasar es seguir explícitamente cada uno de esos pasos y ver qué sucede a medida que el sistema en cuestión evoluciona en el tiempo. En un cálculo irreductible, hay que pasar por toda esa evolución; no hay atajos.

Creo que lo entiendo como un concepto, pero ¿puedes darme un ejemplo de algo que podría ser computacionalmente irreducible para una computadora normal, en lugar de para todo el universo?

Puedes pensar en calcular los dígitos de pi. Una vez que calculas esos dígitos, a todos los efectos prácticos parecen aleatorios, pero hay un proceso bien definido para calcularlos. Sin embargo, no puedes calcular el dígito 1200 de pi por sí solo; primero debes calcular los primeros 1199 dígitos.

Es como subir escaleras en la oscuridad: no sabes con seguridad dónde está la siguiente escalera hasta que la pisas. ¿Es eso exacto?

Sí, eso es justo. Lo único acerca de las escaleras es que son una especie de configuración computacionalmente simple por excelencia. Eso es importante para nosotros en nuestra experiencia del mundo: que haya previsibilidad. Prosperamos gracias a la previsibilidad del mundo. Entonces, por ejemplo, si tuviéramos escaleras que fueran impredecibles, dispuestas completamente al azar, probablemente nos resultaría bastante difícil subirlas en la oscuridad.

Entonces, un cálculo irreductible es como subir escaleras realmente malas en la oscuridad. Es factible, pero requiere mucha concentración y no puedes simplemente saltarte uno o dos pasos. Lo que significa no viajar en el tiempo ni predecir todo el estado futuro del universo. ¿Parte de eso se debe simplemente a la naturaleza de los humanos?

Como observadores, los humanos tenemos limitaciones computacionales. Digamos que se le presenta algún mensaje y está cifrado. Si nuestros sistemas de cifrado funcionan, los humanos no podemos simplemente mirar el mensaje cifrado y saber cuál era el texto sin formato de ese mensaje. Estamos limitados en los cálculos que podemos hacer. Entonces, en ese caso, para descubrir cuál era el mensaje original, tendríamos que probar todas las posibilidades y ver qué funciona. Decir que los humanos están computacionalmente limitados o computacionalmente acotados es decir que cuando ha habido un proceso computacionalmente irreducible, no se puede hacer todo ese cálculo irreducible. Sólo puedes hacer un cálculo limitado; puedes seguir un número limitado de pasos. Si preguntas qué va a pasar después de mil millones de pasos, no tienes suerte, porque nuestros cerebros no pueden hacer un cálculo como ese.

Si mi cerebro fuera una computadora mejor (si en esta comparación fuera realmente bueno subiendo escaleras), ¿podría predecir el futuro?

Si tuvieras una computadora que hiciera cada paso dos veces más rápido que el universo, entonces sí. Pero como las únicas computadoras que tenemos están hechas de cosas del universo, si intentamos predecir el universo, no hay materia prima con la cual podamos hacer una computadora que funcione dos veces más rápido. No se puede predecir el universo desde dentro del universo.

Pero si todo es sólo cálculo, ¿es ésta una teoría superdeterminista, en la que cada estado sucesivo está rígidamente predeterminado por el anterior? ¿Dónde encaja la humanidad y la perspectiva del libre albedrío en esto?

En un sistema determinista, es como si pensaras: “Oh, conozco las reglas del sistema, así que puedo predecir todo lo que va a pasar. No hay libre albedrío aquí, porque sólo puedo predecir lo que va a pasar”. Pero con la irreductibilidad computacional, la única forma de saber qué va a hacer la cosa es ejecutar el cálculo y ver qué hace. En otras palabras, usted como observador externo y la computadora con su experiencia interna, están funcionando al mismo ritmo. No se puede dejar atrás al sistema en sí. Para ver lo que va a pasar, hay que experimentarlo.

Entonces, en cierto nivel se podría decir que eso es realmente algo malo, porque es una limitación de la ciencia y su poder predictivo. Pero en otro nivel, significa que cuando vivimos nuestras vidas y experimentamos el tiempo, en realidad hemos logrado algo. Hay algunos cálculos irreductibles que se han hecho con ese paso del tiempo; la experiencia del tiempo significa algo.

Eso parece dar un poco más de significado a nuestra existencia que la idea estándar del superdeterminismo. Pero si te entiendo correctamente, la respuesta es que no hace mucha diferencia en el cálculo subyacente, porque con libre albedrío o no, no podemos saber el siguiente paso de todos modos, por lo que la existencia sigue siendo importante incluso sin que el libre albedrío exista estrictamente.

El hecho de que haya reglas, de que las cosas estén predeterminadas por el estado anterior, no necesariamente hace que nuestras elecciones dentro de esas reglas carezcan de sentido. Sí, estamos unidos a estas reglas, pero no es que ese yugo diga inmediatamente todo sobre lo que vamos a hacer; reglas simples pueden hacer cosas muy complicadas. ¿Cómo sería si existiera el libre albedrío, independiente de las leyes subyacentes? En otras palabras, ¿qué pasa si simplemente decides hacer esto o aquello al azar, de una manera que no tiene ninguna aportación externa de ningún estado anterior? Podríamos tener una imagen en la que el universo no sea determinista y simplemente sucedan cosas completamente arbitrarias; esa es una imagen posible de cómo funciona el universo. No creo que sea el caso, pero es una imagen posible. Pero si ese es el caso, entonces el programa de encontrar leyes de la física o leyes de la ciencia está finalmente condenado al fracaso. Simplemente diríamos que no sabemos por qué sucedió esto y nunca podremos saber por qué sucedió algo. No existe ninguna ley que determine lo que sucederá. Pero tan pronto como sea posible cualquier ciencia teórica fundamental, no se podrá tener esa imagen.

Entonces, si queremos tener alguna ley de la física, tenemos que admitir que, de alguna manera, estamos limitados. En el momento en que no puedo decir algo absurdo como “voy a convertirme en un orbe ahora” y convertirme en un orbe, el concepto de libre albedrío pierde parte de su significado.

Bien, tan pronto como existen leyes definidas que gobiernan el universo, no puedes tener esa noción de libre albedrío que estabas insinuando. Entonces la pregunta es, ¿por qué creemos que tenemos libre albedrío? Ése es entonces el misterio: si, de hecho, creemos que existen leyes subyacentes, ¿cómo es que creemos que tenemos libre albedrío? Y creo que la respuesta se debe a este fenómeno de irreductibilidad computacional. Es decir, si siempre pudiéramos predecir lo que haremos dentro de un año, entonces no imaginaríamos que depende de nosotros descubrir lo que haremos dentro de un año; simplemente estaríamos sentados aquí como pasajeros, dejando que el universo determine lo que vamos a hacer.

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