La idea de que el universo podría estar regido por reglas de computación, de las cuales surge toda la complejidad que conocemos, ha ganado fuerza desde que fue propuesta por primera vez hace ya unas décadas. Pero, ¿tiene algún sentido esta propuesta?
La historia de la ciencia, y de la física en concreto, está llena de propuestas antintuitivas y aparentemente imposibles que han acabado haciéndose realidad. Si bien es cierto que la grandísima mayoría de ellas acaban en el olvido, algunas, las correctas, consiguen triunfar a pesar de la adversidad. Cuando se habla de algún descubrimiento científico del pasado o de la primera vez que alguien propuso cierta hipótesis o teoría, es habitual mencionar que no recibió apoyo, o recibió rechazo, del resto de la comunidad científica de la época. La proliferación de teorías tan alejadas de lo cotidiano como la Relatividad (ambas, la especial y la general) de Einstein o la Mecánica Cuántica ha acelerado este tipo de propuestas.
Una de ellas se la debemos a Edward Fredkin, que falleció el pasado junio sin demasiado alboroto. A pesar de que a día de hoy sigue siendo controvertida, ha ganado apoyo la noción de que las leyes físicas, las leyes del universo, son el resultado de un algoritmo de computación, propuesta y defendida por Fredkin durante décadas.
Edward Fredkin nunca terminó sus estudios universitarios en Caltech, alistándose en las Fuerzas Aéreas del ejército estadounidense al poco de abandonar la universidad para convertirse en piloto. Allí supieron reconocer su talento y le mandaron a estudiar informática al MIT en 1956. Acertaron, pues acabó abandonando el ejército y fundando su propia compañía especializada en el desarrollo de software y hardware para el procesado de imágenes. Sin embargo no llegó a desvincularse de la universidad y acabaría volviendo al MIT como profesor en 1968, a pesar de no contar siquiera con un graduado.
A finales de los 60, cuando la inteligencia artificial todavía era algo teórico, Fredkin fue capaz de entender los desafíos que traerían máquinas capaces de aprender y de tomar decisiones. Intentó impulsar encuentros internacionales en los que discutir estos temas, sin mucho éxito. Donde sí tuvo éxito fue en su esfuerzos por desarrollar la computación reversible. Un ordenador digital convencional se compone de puertas lógicas (AND, OR, XOR, etc) en las que dos señales de entrada producen una de salida, siguiendo la lógica de cada puerta. Tras el cálculo, la información contenida en las señales de entrada se pierde, transformándose en calor o algún tipo de energía menos útil, haciendo el proceso irreversible. Fredkin buscó, con la ayuda de Margolus y Toffoli, crear mecanismos que permitieran una computación reversible. Tal y como demostraron en un artículo de 1982, esto podría construirse utilizan puertas con tres entradas y tres salidas, de forma que el sistema pudiera funcionar reversiblemente, sin perder energía.
En un principio esto quedó en una mera curiosidad, pues aunque las matemáticas afirmen que es posible, la computadora física deberá obedecer las leyes de la termodinámica. Aún así Fredkin creía que sus resultados podrían ayudar a construir computadoras más eficientes. Pero al equipo de Fredkin se le escapaba una cosa que a su colega Richard Feynman no: las simulaciones de fenómenos cuánticos requerirían computadoras cuánticas, como propuso en el simposio de la Física de la Computación organizado por Fredkin y Toffoli. Aquella charla de Feynman se considera el empujón inicial que dio comienzo a la era de los ordenadores cuánticos. Era que ha tenido unos inicios lentos pero que a día de hoy, cuarenta años después, ya está dando sus primeros resultados.
La computación reversible de Fredkin fue uno de los desarrollos que establecieron las bases necesarias para concebir la computación cuántica, aunque su enfoque inicial había ido en otra dirección. La contribución de Toffoli utilizaba una analogía aparentemente inofensiva, mostrando cómo los cálculos matemáticos podrían representarse por los choques, completamente reversibles, de bolas de billar. Según Toffoli, estos conceptos de computación podrían ser una mejor forma de trabajar en física que las ecuaciones diferenciales que suelen utilizarse para describir el movimiento y el cambio. Fredkin llevó esta idea al extremo proponiendo que todo el universo podía entenderse como una computadora.
Para Fredkin el universo sería un “autómata celular”, un conjunto de celdas que evolucionan en función del estado de las celdas situadas a su alrededor. A partir de reglas simples podrían generarse todas las complejidades del cosmos, incluida la vida. No fueron los primeros en proponer este tipo de días, ni serían los últimos, pero sí fueron de los más activos en este campo. Sus ideas, por supuesto, no entusiasmaron.
Desde entonces científicos de la talla de Stephen Wolfram, Gerard ‘t Hooft y John Wheeler han hecho avances de diferente magnitud, dentro de estas ideas. Estas propuestas son bastante diferentes a la idea más reciente de que vivimos en una simulación de ordenador, popularizada por la película Matrix. La idea del universo digital propone que las condiciones iniciales y las reglas de computación que han dado lugar al universo surgieron de forma natural, mientras que la hipótesis de la simulación propone que el universo en el que vivimos fue creado de forma deliberada por algún tipo de civilización avanzada, como parte de un experimento o incluso de un juego.
Hay quien cree que si tuviéramos acceso a la escala de Planck, las escalas espaciales y temporales más pequeñas concebibles según la física actual, podríamos tal vez comprobar si el universo funciona como una gran computadora. Sin embargo estas propuestas están todavía muy lejos de recibir una comprobación experimental y siguen perteneciendo al dominio de lo teórico.
Referencias:
David L. Chandler, Could the Universe be a giant quantum computer?, Nature 620, 943-945 (2023) doi: https://doi.org/10.1038/d41586-023-02646-x
