The Fabric of Reality
12 de Fevereiro de 2012 ⋅ Filosofia da ciência

A teoria de tudo

David Deutsch
Universidade de Oxford
Tradução de Desidério Murcho

Lembro-me de me ser dito, quando era criança, que em tempos idos era ainda possível a uma pessoa de muita instrução saber tudo o que se sabia. Foi-me igualmente dito que hoje em dia sabe-se tanto que não era concebível que alguém soubesse mais do que uma diminuta fracção disso, ainda que numa vida longa. A última proposição surpreendeu-me e fez-me ficar desapontado. Na verdade, recusei-me a acreditar nisso. Não sabia como justificar a minha descrença. Mas sabia que não queria que as coisas fossem dessa maneira, e invejei os estudiosos de outros tempos.

Não que eu quisesse memorizar todos os factos que estavam arrolados nas enciclopédias do mundo: pelo contrário, odiava memorizar factos. Não era esse o sentido em que eu tinha a expectativa de que fosse possível saber tudo o que se sabia. Não teria ficado desapontado se me dissessem que surgem mais publicações por dia do que uma pessoa pode ler numa vida inteira, ou que há 600 mil espécies conhecidas de baratas. Não tinha qualquer intenção de registar a queda de todo o pardal. Nem imaginava que um estudioso antigo que supostamente sabia tudo o que se sabia teria de saber todas as coisas desse género. O que eu tinha em mente era uma ideia mais criteriosa do que se deve considerar que é ser conhecido. Por “conhecido” eu queria dizer compreendido.

A ideia de que uma pessoa possa compreender tudo o que se compreende pode ainda parecer fantasiosa, mas é claramente menos fantasiosa do que a ideia de que uma pessoa poderia memorizar todos os factos conhecidos. Por exemplo, ninguém poderia memorizar todos os dados observacionais, ainda que de uma área tão reduzida como a do movimento dos planetas, mas muitos astrónomos compreendem esse fenómeno exaustivamente. Isto é possível porque compreender não depende de saber muitos factos, mas antes de ter os conceitos, explicações e teorias correctos. Uma teoria comparativamente simples e abrangente pode abarcar uma infinidade de factos indigestos. A nossa melhor teoria do movimento dos planetas é a teoria geral da relatividade de Einstein, que no início do séc. XX suplantou as teorias da gravidade e do movimento de Newton. Prevê correctamente, em princípio, não apenas todos os movimentos planetários mas também outros efeitos da gravidade até aos limites da exactidão das nossas melhores medições. Quando uma teoria prevê algo “em princípio” isso significa que as previsões se seguem logicamente da teoria, ainda que na prática a quantidade de computação que seria necessária para gerar algumas das previsões é tão elevada que não é tecnologicamente exequível, ou até tão elevada que é fisicamente impossível levá-la a cabo no universo conhecido.

Ser capaz de prever coisas ou de as descrever, por mais rigorosamente que seja, não é de modo algum o mesmo que compreendê-las. As previsões e descrições na física são muitas vezes expressas em fórmulas matemáticas. Suponha-se que memorizo a fórmula com base na qual poderia, se tivesse tempo e vontade para tal, calcular qualquer posição planetária que tenha sido registada nos arquivos astronómicos. Que ganhei exactamente com isso, em comparação com a memorização directa desses arquivos? A fórmula é mais fácil de recordar — mas encontrar um número nos arquivos pode ser ainda mais fácil do que calculá-lo a partir da fórmula. A verdadeira vantagem da fórmula é que pode ser usada num número infinito de casos para lá dos registos do arquivo, para prever, por exemplo, os resultados de observações futuras. Pode também dar-nos as posições históricas dos planetas com mais rigor, porque os registos arquivados contêm erros de observação. Contudo, apesar de a fórmula resumir um número infinitamente maior de factos do que os arquivos, conhecê-la não é o mesmo que compreender o movimento dos planetas. Os factos não podem ser conhecidos resumindo-os apenas numa fórmula, tal como também o não são se fizermos uma lista deles num papel ou se os memorizarmos. Só explicando-os podemos compreendê-los. Felizmente, as nossas melhores teorias incorporam explicações profundas, assim como previsões rigorosas. Por exemplo, a teoria geral da relatividade explica a gravidade em termos de uma nova geometria tetradimensional do espaço e do tempo curvos. Explica precisamente como esta geometria afecta e é afectada pela matéria. A explicação é a totalidade do conteúdo da teoria; as previsões sobre o movimento dos planetas são apenas algumas das consequências que podemos deduzir da explicação.

O que torna a teoria da relatividade tão importante não é o facto de poder prever o movimento dos planetas um tudo-nada mais rigorosamente do que a teoria de Newton, mas antes o facto de revelar e explicar aspectos antes insuspeitos da realidade, tal como a curvatura do espaço e do tempo. Isto é típico da explicação científica. As teorias científicas explicam os objectos e fenómenos da nossa experiência em termos de uma realidade subjacente de que não temos experiência directa. Mas a capacidade de uma teoria para explicar aquilo de que temos experiência não é o seu atributo de maior valor. O seu atributo de maior valor é que explica a estrutura da própria realidade. Como veremos, um dos atributos mais valiosos, significativos e também úteis do pensamento humano em geral é a sua capacidade para revelar e explicar a estrutura da realidade.

Contudo, alguns filósofos — e até alguns cientistas — desprezam o papel da explicação na ciência. Para eles, o propósito básico de uma teoria científica não é explicar coisa alguma, mas antes prever o resultado das experiências científicas: todo o seu conteúdo se reduz às suas fórmulas previsivas. Consideram que qualquer explicação consistente que uma teoria possa fornecer das suas previsões é tão boa quanto qualquer outra — ou tão boa quanto nenhuma — desde que as previsões sejam verdadeiras. Chama-se instrumentalismo a esta perspectiva (porque afirma que uma teoria não é mais do que um “instrumento” para fazer previsões). Para os instrumentalistas, a ideia de que a ciência pode permitir-nos compreender a realidade subjacente que dá conta das nossas observações é uma falácia e uma arrogância. Não vêem como uma teoria possa dizer algo que ultrapasse a previsão de resultados de experiências científicas e que não seja senão palavras vácuas. As explicações, em particular, são encaradas como meros adereços psicológicos: uma espécie de ficção que incorporamos nas teorias para as memorizarmos melhor e para que sejam mais divertidas. O físico Steven Weinberg, laureado com o prémio Nobel, estava numa veia instrumentalista quando fez o seguinte comentário extraordinário sobre a explicação de Einstein da gravidade:

“O que importa é ser capaz de fazer previsões com respeito às imagens das placas fotográficas dos astrónomos, às frequências das linhas do espectro, etc., sendo pura e simplesmente irrelevante se atribuímos tais previsões aos efeitos físicos dos campos gravíticos no movimento dos planetas e aos fotões [como na física de pré-einsteiniana] ou a uma curvatura do espaço e do tempo.” (Gravitation and Cosmology, p. 147)

Weinberg e os outros instrumentalistas estão enganados. Aquilo a que atribuímos as imagens das placas fotográficas dos astrónomos é relevante, e não apenas para físicos teóricos como eu, cuja motivação para formular e estudar teorias não é senão o desejo de compreender melhor o mundo. (Certamente que é também esta a motivação de Weinberg: o que o motiva não é, na verdade, o imperativo de prever imagens e linhas do espectro!) Pois mesmo em aplicações puramente práticas o poder explicativo de uma teoria é crucial, sendo o seu poder previsivo apenas complementar. Se isto parece surpreendente, imagine-se que um cientista extraterrestre tinha visitado a Terra, tendo-nos dado um “oráculo” de ultra-tecnologia de ponta que conseguia prever o resultado de qualquer experiência científica possível, mas sem fornecer quaisquer explicações. Segundo os instrumentalistas, mal tivéssemos tal oráculo, as teorias científicas não serviriam para coisa alguma, excepto para nos divertirmos. Mas será isto verdadeiro? Como seria o oráculo usado, na prática? Num certo sentido, teria em si o conhecimento necessário para construir, digamos, uma nave interestelar. Mas como nos ajudaria isso exactamente a construi-la, ou a construir outro oráculo do mesmo género — ou até uma ratoeira melhor? O oráculo prevê apenas os resultados de experiências científicas. Logo, para o usarmos, de todo em todo, temos primeiro de saber acerca de que experiência científica o vamos interrogar. Se lhe déssemos os planos de uma nave espacial e os pormenores de um voo experimental, poderia dizer-nos qual seria o desempenho da nave em tal voo. Mas não poderia começar por conceber por nós tal nave. E mesmo que previsse que a nave que tínhamos concebido iria explodir na descolagem, não poderia dizer-nos como prevenir tal explosão. Isso teríamos de ser nós, de novo, a descobrir. E antes de o podermos descobrir, antes de podermos sequer começar a melhorar os planos da nave, teríamos de compreender, entre outras coisas, como a nave devia funcionar. Só então teríamos alguma hipótese de descobrir o que poderia causar a explosão na descolagem. A previsão — mesmo que seja perfeita e universal — não substitui pura e simplesmente a explicação.

De modo semelhante, na investigação científica o oráculo não nos forneceria qualquer teoria nova. Só depois de termos uma teoria, e de termos pensado numa experiência científica para a testar, poderíamos, de todo, perguntar ao oráculo o que aconteceria se a teoria fosse sujeita a tal teste. Assim, o oráculo não estaria de modo algum a substituir teorias: estaria a substituir experiências científicas. Poupar-nos-ia a despesa de ter laboratórios e aceleradores de partículas. Em vez de construirmos protótipos de naves espaciais, e de arriscar a vida dos pilotos experimentais, poderíamos fazer todos os testes em terra, com os pilotos sentados em simuladores de voo cujo comportamento seria controlado pelas previsões do oráculo.

O oráculo seria muito útil em muitas situações, mas a sua utilidade dependeria sempre da capacidade das pessoas para resolver problemas científicos, precisamente como agora temos de fazer: nomeadamente, concebendo teorias explicativas. Não substituiria sequer toda experimentação, porque a sua capacidade para prever o resultado de uma experiência científica particular dependeria na prática de quão fácil seria descrever o experimento com precisão suficiente para que o oráculo desse uma resposta útil, por comparação com a realização da experiência na realidade. Afinal, o oráculo teria de ter algum “interface do utilizador”. Talvez tivéssemos de introduzir uma descrição da experiência, numa linguagem normalizada. Nessa linguagem, algumas experiências científicas seriam mais difíceis de especificar do que outras. Na prática, em muitos casos a especificação seria demasiado complexa para ser introduzida no oráculo. Assim, o oráculo teria as mesmas vantagens e desvantagens gerais que tem qualquer outra fonte de dados experimentais, e só seria útil nos casos em que consultá-lo fosse por acaso mais conveniente do que usar outras fontes. Por outras palavras: já existe um oráculo desses, nomeadamente o mundo físico. Este diz-nos o resultado de qualquer experiência científica possível, se fizermos a pergunta na linguagem certa (isto é, se fizermos a experiência), apesar de em alguns casos não ser prático que “introduzamos” do modo exigido uma descrição da experiência (isto é, que construamos e operemos o equipamento). Mas não nos fornece explicações.

Em algumas, poucas, aplicações — por exemplo, na previsão do tempo — podemos ficar quase tão satisfeitos com um oráculo puramente previsivo como com uma teoria explicativa. Mas mesmo nesses casos isso seria estritamente assim apenas se o oráculo da previsão do tempo fosse completo e perfeito. Na prática, as previsões do tempo são incompletas e imperfeitas, e em compensação incluem explicações de como os meteorologistas chegaram às suas previsões. As explicações permitem-nos ajuizar quão fidedigna é uma previsão e deduzir mais previsões relevantes para o lugar onde nos encontramos e para as nossas necessidades. Por exemplo, faz muita diferença para mim que a previsão do tempo, feita hoje, de que amanhã estará um dia ventoso se baseie na expectativa de uma área próxima de altas-pressões ou num furacão mais distante. Eu tomaria maiores precauções no segundo caso. Os próprios meteorologistas precisam também de teorias explicativas sobre o tempo para poderem conjecturar que aproximações é seguro incorporar nas simulações computadorizadas do tempo, que observações adicionais permitiriam que a previsão fosse mais precisa e mais oportuna, etc.

Assim, o ideal do instrumentalista epitomado no nosso oráculo imaginário, nomeadamente uma teoria científica sem conteúdo explicativo, teria uma utilidade severamente limitada. Devemos estar gratos pelo facto de as teorias científicas propriamente ditas não se parecem com tal ideal, e que os cientistas na verdade não trabalhem em prol desse ideal.

Uma forma extrema de instrumentalismo, chamada positivismo (ou positivismo lógico), sustenta que todas as afirmações para lá das que descrevem ou prevêem observações são não apenas supérfluas mas destituídas de sentido. Apesar de esta doutrina ser em si destituída de sentido, segundo o seu próprio critério, foi mesmo assim a teoria prevalecente do conhecimento científico ao longo da primeira metade do séc. XX! Mesmo hoje, as ideias instrumentalistas e positivistas ainda têm aceitação. Uma razão da sua plausibilidade superficial é que, apesar de a previsão não ser o propósito da ciência, faz parte do método característico da ciência. O método científico envolve postular uma nova teoria para explicar uma dada classe de fenómenos, fazendo depois um teste experimental crucial, uma experiência científica em relação à qual a velha teoria prevê um resultado observável e a nova teoria prevê outro. Nós rejeitamos então a teoria cujas previsões se revelam falsas. Assim, o resultado de um teste experimental crucial para decidir entre duas teorias depende efectivamente das previsões da teoria, e não directamente das suas explicações. Esta é a fonte da concepção errada de que nada mais há numa teoria científica a não ser as suas previsões. Mas os testes experimentais não é de modo algum o único processo envolvido no crescimento do conhecimento científico. A esmagadora maioria das teorias são rejeitadas porque contêm más explicações, e não porque fracassam nos testes experimentais. Rejeitamo-las sem nos darmos ao incómodo de as testarmos. Por exemplo, considere-se a teoria de que comer um quilograma de relva cura a constipação comum. Esta teoria faz previsões experimentalmente testáveis: se as pessoas experimentassem a cura da relva e descobrissem que não era eficaz, ter-se-ia provado que a teoria era falsa. Mas nunca foi testada e provavelmente nunca será, porque não contém qualquer explicação — seja de como funcionaria a cura, ou de qualquer outra coisa. Presumimos, com razão, que é falsa. Há sempre um número infinito de teorias deste género, compatíveis com observações existentes e que fazem novas previsões, de modo que nunca poderíamos ter tempo nem os recursos para as testar todas. O que testamos são novas teorias que prometem explicar as coisas melhor do que as que já temos.

Dizer que a previsão é o propósito de uma teoria científica é confundir os meios com os fins. É como dizer que o propósito de uma nave espacial é queimar combustível. Na verdade, queimar combustível é apenas uma das muitas coisas que uma nave espacial tem de fazer para cumprir o seu verdadeiro propósito, que é transportar a sua carga de um ponto no espaço para outro. Passar testes experimentais é apenas uma das muitas coisas que uma teoria tem de fazer para alcançar o verdadeiro propósito da ciência, que é explicar o mundo.

Como afirmei, as explicações são inevitavelmente formuladas em termos de coisas que não observamos directamente: átomos e forças; o interior das estrelas e a rotação das galáxias; o passado e o futuro; as leis da natureza. Quanto mais profunda é uma explicação, mais remotas, relativamente à experiência imediata, são as entidades a que tem de se referir. Mas estas entidades não são ficcionais: pelo contrário, fazem parte da própria estrutura da realidade.

As explicações têm muitas vezes previsões como resultado, pelo menos em princípio. Na verdade, se algo é, em princípio, previsível, então uma explicação suficientemente completa tem, em princípio, e entre outras coisas, de fazer previsões completas quanto a isso. Mas muitas coisas intrinsecamente imprevisíveis podem também ser explicadas e compreendidas. Por exemplo, não podemos prever que números sairão numa roleta íntegra (isto é, que não tenha sido violada). Mas se compreendermos o que na estrutura e operação da roleta a torna íntegra, então poderemos explicar por que razão é impossível prever os números. Uma vez mais, saber apenas que a roleta é íntegra não é o mesmo que compreender o que a torna íntegra.

É a compreensão, e não o mero conhecimento (ou descrição ou previsão), que estou a discutir. Porque a compreensão tem origem em teorias explicativas, e devido à generalidade que tais teorias podem ter, a proliferação de factos registados não torna necessariamente mais difícil compreender tudo o se compreende. Contudo, a maior parte das pessoas diria — e isto era o que na verdade me diziam na ocasião que recordei da minha infância — que não são apenas os factos registados que têm aumentado a um ritmo impressionante, mas também o número e complexidade das teorias por meio das quais compreendemos o mundo. Consequentemente, dizem, tenha ou não alguma vez sido possível a uma só pessoa compreender tudo o que se compreendia no seu tempo, isso não é certamente possível agora, e está a tornar-se cada vez menos possível, à medida que o nosso conhecimento cresce. Poderá parecer que de cada vez que se descobre uma nova explicação ou técnica relevante numa dada área, teremos de acrescentar outra teoria à lista que qualquer pessoa que queira compreender essa área tem de aprender; e que quando o número de tais teorias em qualquer área se torna muito elevado, surge a especialização. A física, por exemplo, dividiu-se nas ciências da astrofísica, termodinâmica, física das partículas, teoria quântica de campos, e muitas outras. Cada uma delas baseia-se num enquadramento teórico pelo menos tão rico quanto a totalidade da física era há cem anos, e muitas estão já a fragmentar-se em subespecializações. Quanto mais descobrimos, ao que parece, mais somos empurrados para a era do especialista, e mais irrevogavelmente, e mais remoto fica essa hipotética era antiga em que a compreensão de uma só pessoa poderia ter abrangido tudo o que era compreendido.

Confrontado com este menu vasto e em rápido crescimento das teorias coligidas do género humano, não é de condenar que se duvide que um indivíduo possa provar sequer todos os pratos durante a sua vida, quanto mais saborear todas as receitas conhecidas, como talvez já tenha sido possível. Contudo, a explicação é um género estranho de comida — uma porção maior não é necessariamente mais difícil de engolir. Uma teoria pode ser ultrapassada por outra que explica mais coisas, e é mais precisa, mas é também mais fácil de entender, caso em que a teoria anterior se torna redundante, e ganhamos mais compreensão ao mesmo tempo que precisamos de aprender menos do que anteriormente. Foi isto que aconteceu quando a teoria de Nicolau Copérnico da Terra viajando em torno do Sol ultrapassou o complexo sistema Ptolemaico, que colocara a Terra no centro do universo. Ou uma teoria nova pode ser uma simplificação de uma já existente, como quando a notação árabe (decimal) para números ultrapassou os numerais romanos. (A teoria é neste caso implícita. Cada notação torna certas operações, afirmações e pensamentos sobre os números mais simples do que outras, e por isso incorpora uma teoria sobre quais são as relações entre números que são úteis ou interessantes.) Ou uma nova teoria pode ser uma unificação de duas anteriores, dando-nos mais compreensão do que usar estas lado a lado, como ocorreu quando Michael Faraday e James Clerk Maxwell unificou as teorias da electricidade e do magnetismo numa só teoria do electromagnetismo. Mais indirectamente, explicações melhores em qualquer área tendem a melhorar as técnicas, conceitos e linguagem que usamos para tentar compreender outras áreas, de modo que o nosso conhecimento como um todo, apesar de aumentar, pode tornar-se estruturalmente mais susceptível de ser compreendido.

Certamente que ocorre muitas vezes que quando as teorias anteriores são desse modo subsumidas nas mais recentes, as primeiras não são inteiramente esquecidas. Mesmo os numerais romanos são ainda usados hoje em alguns casos. Os métodos desajeitados que as pessoas usavam para calcular que XIX vezes XVII é igual a CCCXXIII não são já seriamente aplicados, mas são ainda certamente conhecidos e compreendidos algures — pelos historiadores da matemática, por exemplo. Quer isto dizer que não podemos compreender “tudo o que se compreende” sem conhecer os numerais romanos e a sua aritmética esotérica? Não. Um matemático moderno que, por alguma razão, nunca tivesse ouvido falar dos numerais romanos teria já, contudo, uma compreensão completa da sua matemática. Ao aprender os numerais romanos, esse matemático não estaria a adquirir nova compreensão, mas antes novos factos apenas — factos históricos, e factos sobre as propriedades de certos símbolos arbitrariamente definidos, em vez de novo conhecimento sobre os próprios números. Seria como um zoólogo aprendendo a traduzir os nomes das espécies numa linguagem estrangeira, ou um astrofísico descobrindo que diferentes culturas agrupam de modo diferente as estrelas em constelações.

Uma questão diferente é saber se o conhecimento da aritmética dos numerais romanos será necessário para compreender a história. Suponha-se que uma teoria histórica — uma explicação — dependia das técnicas específicas usadas pelos romanos da antiguidade para multiplicar (um pouco como, por exemplo, se conjecturou que as suas técnicas de canalização, baseadas em canos de chumbo, terá contribuído para o declínio do império romano). Nesse caso, teríamos de saber que técnicas eram essas se quiséssemos compreender a história, e portanto também se quiséssemos compreender tudo o que se compreende. Acontece que na realidade nenhuma explicação da história se baseia em técnicas de multiplicação, de modo que os nossos registos dessas técnicas são meras afirmações factuais. Tudo o que é compreendido pode ser compreendido sem aprender esses factos. Podemos, em qualquer caso, procurá-los quando, por exemplo, estamos decifrando um texto antigo que os mencione.

Ao traçar constantemente uma distinção entre a compreensão e o “mero” conhecer não quero desprezar a importância da informação registada, informação que não é explicativa. Isto é, evidentemente, essencial para tudo, da reprodução de um microorganismo (que tem tal informação nas suas moléculas de ADN) ao pensamento humano mais abstracto. Assim, o que distingue a compreensão do mero conhecer? O que é uma explicação, em contraste com uma mera afirmação factual, como uma descrição correcta ou uma previsão? Na prática, reconhecemos habitualmente a diferença muito facilmente. Sabemos quando não compreendemos algo, ainda que o possamos descrever e prever com precisão (por exemplo, o percurso de uma doença conhecida de origem desconhecida), e sabemos quando uma explicação nos ajuda a compreendê-lo melhor. Mas é difícil dar uma definição precisa de “explicação” e “compreensão”. Em traços largos, dizem respeito ao “porquê” e não ao “como”; dizem respeito ao modo de funcionamento interno das coisas; ao que as coisas realmente são, e não apenas ao que parece que são; ao que tem de ser, e não ao que apenas acontece que é; às leis da natureza e não apenas a aproximações empíricas. Dizem também respeito à coerência, elegância e simplicidade, por oposição à arbitrariedade e complexidade, ainda que nenhuma destas coisas seja também fácil de definir. Mas, em qualquer caso, a compreensão é uma das funções superiores da mente e cérebro humanos, sendo única. Muitos outros sistemas físicos, como é o caso dos cérebros dos animais, dos computadores e de outras máquinas, podem assimilar factos e agir com base neles. Mas de momento nada conhecemos que seja capaz de compreender uma explicação — ou sequer de querer uma explicação — a não ser a mente humana. Toda a descoberta de uma nova explicação, e todo o acto de compreender uma explicação, depende da faculdade humana única do pensamento criativo.

Podemos considerar que o que aconteceu aos numerais romanos foi um processo em que se “despromoveu” uma teoria explicativa, tornando-a uma mera descrição de factos. Tais despromoções estão sempre a acontecer, à medida que o nosso conhecimento cresce. Originalmente, o sistema romano de numerais fazia realmente parte de um quadro de referência conceptual e teórico, por meio do qual as pessoas que os usavam compreendiam o mundo. Mas agora a compreensão que costumava ser obtida desse modo não passa de uma pequeníssima faceta da compreensão muitíssimo mais profunda que faz parte das teorias matemáticas modernas, e implicitamente das notações modernas.

Isto ilustra outro atributo da compreensão. É possível compreender algo sem saber que o compreendemos, ou até sem ter ouvido especificamente falar disso. Isto pode parecer paradoxal, mas é claro que o próprio objectivo das explicações profundas e gerais é abranger situações pouco conhecidas, juntamente com as conhecidas. Se o leitor fosse um matemático moderno que encontra numerais romanos pela primeira vez, poderia não reconhecer instantaneamente que já os compreendia. Teria de aprender primeiro os factos que dizem respeito ao que são eles, pensando depois em tais factos à luz da sua compreensão prévia da matemática. Mas uma vez feito isto, seria capaz de dizer, em retrospectiva: “Sim, nada de novo há para mim no sistema romano dos numerais, a não ser meros factos”. E isso é o que significa dizer que os numerais romanos, quanto ao seu papel explicativo, são completamente obsoletos.

De modo semelhante, quando digo que compreendo como a curvatura do espaço e do tempo afecta o movimento dos planetas, mesmo noutros sistemas solares, dos quais posso nunca ter ouvido falar, não estou a afirmar que posso invocar, sem qualquer pensamento ulterior, a explicação de todos os pormenores das voltas e desvios de qualquer órbita planetária. O que quero dizer é que compreendo a teoria que contém todas essas explicações, e que poderia portanto apresentar qualquer uma delas, dados alguns factos sobre um planeta particular. Depois de o fazer, eu deveria poder dizer, em retrospectiva: “Sim, nada vejo no movimento desse planeta, além de meros factos, que não seja explicado pela teoria geral da relatividade”. Só compreendemos a estrutura da realidade compreendendo teorias que a explicam. E dado que estas explicam mais do que aquilo de que estamos imediatamente cientes, podemos compreender mais do que aquilo de que estamos imediatamente cientes que compreendemos.

Não estou dizendo que quando compreendemos uma teoria se segue necessariamente que compreendemos tudo o que esta pode explicar. Com uma teoria muito profunda, o reconhecimento de que explica um dado fenómeno pode em si ser uma descoberta significativa que exige uma explicação independente. Por exemplo, os quasares — fontes extremamente brilhantes de radiação localizados no centro de algumas galáxias — foram durante muitos anos um dos mistérios da astrofísica. Pensava-se que seria necessária uma nova física para os explicar, mas hoje pensamos que a teoria geral da relatividade, e outras teorias que já eram conhecidas antes de os quasares terem sido descobertos, os explicam. Pensamos que os quasares são constituídos por matéria quente que está caindo em buracos negros (estrelas que implodiram e cujo campo gravitacional é tão intenso que nada pode escapar delas). Contudo, para chegar a esta conclusão foram precisos anos de investigação, tanto observacional como teórica. Agora que pensamos que ganhámos alguma compreensão dos quasares, não pensamos que esta seja uma compreensão que já tínhamos. Explicar os quasares, ainda que por meio de teorias já existentes, deu-nos uma compreensão genuinamente nova. Tal como é difícil definir o que é uma explicação, é difícil definir quando uma explicação auxiliar deve contar como uma componente independente do que se compreende, e quando se deve considerar que está subsumida na teoria mais profunda. É difícil definir, mas menos difícil de reconhecer: tal como acontece com as explicações em geral, na prática sabemos que estamos perante uma nova explicação quando esta nos é dada. Uma vez mais, a diferença tem algo a ver com a criatividade. Explicar o movimento de um planeta particular, quando já compreendemos a explicação geral da gravidade, é uma tarefa mecânica, apesar de poder ser muito complexa. Mas usar uma teoria já existente para dar conta dos quasares exige pensamento criativo. Assim, para compreender tudo o que se compreende na astrofísica hoje, o leitor teria de conhecer a teoria dos quasares explicitamente. Mas não teria de conhecer a órbita de um planeta específico.

Assim, apesar de a nossa reserva de teorias conhecidas estar de facto a aumentar como uma bola de neve, assim como a nossa reserva de factos registados, isso não torna necessariamente a totalidade da estrutura mais difícil de compreender do que anteriormente. Pois ainda que as nossas teorias específicas se estejam tornando mais numerosas e pormenorizadas, estão continuamente a ser “despromovidas”, à medida que a compreensão que contêm é incorporada em teorias profundas e gerais. E essas teorias estão sendo reduzidas em número, e estão ficando mais profundas e gerais. Por “mais geral” quero dizer que cada uma delas nos diz mais sobre uma maior diversidade de situações do que anteriormente nos diziam várias teorias diferentes. Por “mais profunda” quero dizer que cada uma delas explica mais — inclui mais compreensão — do que a combinação das suas predecessoras.

Há vários séculos, se o leitor quisesse construir uma grande estrutura, como uma ponte ou uma catedral, teria contratado um mestre-de-obras. Ele teria algum conhecimento do que é preciso para dar a uma estrutura força e estabilidade, com o mínimo de despesa e esforço. Não teria sido capaz de exprimir grande parte deste conhecimento na linguagem da matemática e da física, como fazemos hoje. Em vez disso, apoiava-se principalmente numa colecção complexa de intuições, hábitos e aproximações empíricas, que aprendera do seu mestre e que depois talvez tenha corrigido por meio de estimativas e muita experiência. Mesmo assim, estas intuições, hábitos e aproximações empíricas eram, na verdade, teorias, explícitas e inexplícitas, e continham genuíno conhecimento das áreas a que hoje chamamos engenharia e arquitectura. Seria devido ao conhecimento incluído nessas teorias que o leitor o teria contratado, ainda que fosse desgraçadamente inexacto em comparação com o que temos hoje, e de aplicação muito restrita. Ao admirar estruturas seculares, as pessoas esquecem-se muitas vezes que só vemos as que sobreviveram. A esmagadora maioria das estruturas construídas na idade média ou antes disso há muito que caíram, muitas vezes pouco tempo depois de terem sido construídas. Isto acontecia em particular com estruturas inovadoras. Era tomado como certo que a inovação se arriscava a ser catastrófica, e os construtores raramente se afastavam muito de estruturas e técnicas que tinham sido validadas pela longa tradição. Hoje em dia, em contraste, é muito raro que uma estrutura — mesmo que seja muito diferente do que se construiu anteriormente — caia devido a uma concepção deficiente. Tudo o que um mestre-de-obras antigo poderia ter construído, os seus colegas modernos podem construir melhor e com um esforço humano muitíssimo menor. Podem também construir estruturas que ele dificilmente poderia ter sonhado, como arranha-céus e estações espaciais. Podem usar materiais de que ele nunca ouviu falar, como fibra de vidro ou cimento armado, e que ele dificilmente poderia ter usado ainda que de algum modo os pudesse ter, pois não dispunha senão de uma compreensão escassa e inexacta de como os materiais funcionam.

O progresso que nos conduziu até ao nosso estado actual de conhecimento não foi alcançado acumulando mais teorias do mesmo tipo que o mestre-de-obras conhecia. O nosso conhecimento, tanto explícito como implícito, não só é muito maior do que o dele, como é estruturalmente diferente. Como afirmei, as teorias modernas são menos numerosas, mais gerais e profundas. Para cada situação que o mestre-de-obras enfrentava quando construía algo do seu repertório — ao decidir, digamos, quão espessa deveria ser uma parede estrutural — dispunha de uma intuição ou aproximação empírica bastante específica que, contudo, podia dar respostas inequivocamente erradas quando era aplicada a situações novas. Hoje, deduzimos tais coisas de uma teoria que é suficientemente geral para que se possa aplicá-la a paredes de qualquer material, em todas as situações: na Lua, debaixo de água, ou seja onde for. A razão pela qual é tão geral é que se baseia em explicações muito profundas de como os materiais e as estruturas funcionam. Para descobrir a espessura apropriada de uma parede que será feita de um material pouco conhecido usamos a mesma teoria que aplicaríamos a qualquer outra parede, mas os cálculos começam com factos diferentes — começam com valores numéricos diferentes para os vários parâmetros. Temos de descobrir esses factos, como a força tênsil e a elasticidade do material, mas não precisamos de compreensão adicional.

É por isso que, apesar de compreender incomparavelmente mais do que um mestre-de-obras antigo, um arquitecto moderno não precisa de uma formação mais longa ou árdua. Uma teoria típica do currículo de um estudante moderno pode ser mais difícil de compreender do que qualquer uma das aproximações empíricas do mestre-de-obras; mas o número de teorias modernas é muito menor, e o seu poder explicativo dá-lhes outras propriedades, como a beleza, lógica interna e conexões com outras áreas, que as tornam mais fáceis de aprender. Algumas das aproximações empíricas antigas estavam erradas, sabemo-lo hoje, ao passo que outras sabemos que são verdadeiras, ou boas aproximações à verdade, e sabemos por que razão isso acontece. Algumas ainda são usadas. Mas já nenhuma delas é a fonte da nossa compreensão do que faz as estruturas ficar de pé.

Não estou a negar, é claro, que a especialização esteja a ocorrer em muitas áreas em que o conhecimento está crescendo, incluindo a arquitectura. Este não é um processo numa só direcção, pois as especializações também desaparecem muitas vezes: as rodas não são já concebidas ou feitas por carpinteiros, nem os arados, nem as cartas escritas pelos escrivães. Contudo, é bastante evidente que a tendência de aprofundamento e unificação que tenho vindo a descrever não é a única que está em acção: um alargamento contínuo está a ocorrer ao mesmo tempo. Isto é, ideias novas fazem muitas vezes mais do que ultrapassar, simplificar ou unificar as existentes. Alargam também a compreensão humana para áreas que previamente não compreendíamos — ou de cuja existência nem sequer desconfiávamos. Podem abrir novas oportunidades, novos problemas, novas especializações e até novas áreas. E quando isso acontece pode dar-nos, pelo menos temporariamente, mais coisas para aprender de modo a permitir-nos compreender tudo isso.

A ciência da medicina é talvez o caso mais frequentemente citado da especialização crescente que parece seguir-se inevitavelmente do crescimento do conhecimento, à medida que se descobre novas curas e melhores tratamentos para mais doenças. Mas mesmo na medicina a tendência oposta, unificadora, está também presente, e está-se tornando mais forte. Certamente que muitas funções do corpo são ainda mal compreendidas, tal como os mecanismos de muitas doenças. Consequentemente, algumas áreas do conhecimento médico consistem ainda sobretudo em colecções de factos registados, juntamente com a perícia e intuição dos médicos que têm experiência em doenças e tratamentos particulares, e as transmitem de uma geração para a seguinte. Grande parte da medicina, por outras palavras, está ainda na era da aproximação empírica, e quando se descobre novas aproximações empíricas há realmente mais incentivo para a especialização. Mas à medida que a investigação médica e bioquímica descobre explicações mais profundas dos processos das doenças (e da saúde) no corpo, a compreensão está também em crescimento. Conceitos mais gerais estão substituindo outros mais específicos à medida que se descobre mecanismos moleculares subjacentes comuns a doenças diferentes em diferentes partes do corpo. Quando se consegue compreender que uma doença se insere num enquadramento geral, o papel do especialista diminui. Em vez disso, os médicos que se deparem com uma doença pouco conhecida ou uma complicação rara, podem apoiar-se cada vez mais em teorias explicativas. Podem procurar os factos tal como são conhecidos. Mas poderão então aplicar uma teoria geral para estabelecer o tratamento correcto, e ter a expectativa de que seja eficaz, ainda que nunca tenha sido usado.

Assim, a questão de se estar tornando mais difícil ou fácil compreender tudo o que se compreende depende do equilíbrio geral entre estes dois efeitos opostos do crescimento do conhecimento: o crescimento da abrangência das nossas teorias, e a sua maior profundidade. A abrangência torna-as mais difíceis; a profundidade, mais fáceis. Uma tese deste livro é que, devagar mas sem hesitações, a profundidade está a ganhar terreno. Por outras palavras, a proposição que me recusei a aceitar quando era criança é de facto falsa, e a oposta é praticamente verdadeira. Não nos estamos afastando de um estado em que uma pessoa podia compreender tudo o que é compreendido, mas antes nos aproximando dele.

Não que estejamos prestes a compreender tudo. Essa é uma questão inteiramente diferente. Não acredito que estejamos perto, ou que alguma vez o viremos a estar, de compreender tudo o que há. O que estou a discutir é a possibilidade de compreender tudo o que se compreende. Isso depende mais da estrutura do nosso conhecimento do que do seu conteúdo. Mas é claro que a estrutura do nosso conhecimento — se é ou não exprimível em teorias que se harmonizem num todo compreensível — depende efectivamente de como é a estrutura da realidade como um todo. Para que o conhecimento possa continuar o seu crescimento aberto, e apesar disso nos aproximemos de um estado em que uma pessoa possa compreender tudo o que se compreende, a profundidade das nossas teorias tem de continuar a crescer de modo suficientemente rápido. Isso só pode acontecer se a estrutura da realidade for em si muitíssimo unificada, de modo a que possamos compreendê-la cada vez melhor à medida que o nosso conhecimento cresce. Se isso acontecer, então as nossas teorias tornar-se-ão tão gerais, profundas e integradas entre si que se tornarão para todos os efeitos uma única teoria de uma estrutura unificada da realidade. Esta teoria não explicará ainda todos os aspectos da realidade: isso é inalcançável. Mas abrangerá todas as explicações conhecidas, e aplicar-se-á a toda a estrutura da realidade que compreendemos. Ao passo que todas as teorias anteriores se relacionavam com áreas particulares, esta será uma teoria de todas as áreas: uma Teoria de Tudo.

Não será, é claro, a última teoria de tudo; será apenas a primeira. Na ciência consideramos óbvio que mesmo as nossas melhores teorias estão condenadas a serem imperfeitas e problemáticas em alguns aspectos, e esperamos que sejam ultrapassadas atempadamente por teorias mais profundas e precisas. Este progresso não chega ao fim quando descobrimos uma teoria universal. Por exemplo, Newton deu-nos a primeira teoria universal da gravidade e uma unificação de, entre outras coisas, a mecânica celeste e terrestre. Mas as suas teorias foram ultrapassadas pela teoria geral da relatividade de Einstein, que além disso incorpora a geometria (que antes era encarada como um ramo da matemática) na física, e ao fazê-lo fornece explicações muito mais profundas, além de ser também mais precisa. A primeira teoria completamente universal — a que chamarei Teoria de Tudo — não será, como todas as outras teorias anteriores e posteriores, nem perfeitamente verdadeira nem infinitamente profunda, e assim acabará por ser ultrapassada. Mas não será ultrapassada por meio de unificações com teorias sobre outras áreas, pois será já uma teoria de todas as áreas. No passado, as grandes unificações geraram grandes avanços na compreensão. Outros avanços resultaram de mudanças estruturais quanto ao modo como estávamos a compreender uma área particular — como quando deixámos de pensar que a Terra estava no centro do universo. Depois da primeira Teoria de Tudo, não haverá mais grandes unificações. Todas as grandes descobertas posteriores assumirão a forma de mudanças no modo como compreendemos o mundo como um todo: mudanças na nossa mundividência. Chegar à Teoria de Tudo será a última grande unificação, e ao mesmo tempo será a primeira mudança completa para uma nova mundividência. Penso que essa unificação e mudança estão agora em curso. A mundividência associada é o tema deste livro.

Tenho de sublinhar imediatamente que não me refiro meramente à “teoria de tudo” que alguns físicos de partículas têm a esperança de descobrir em breve. A “teoria de tudo” deles seria uma teoria unificada, de todas as forças básicas conhecidas da física, nomeadamente a gravidade, electromagnetismo e forças nucleares. Descreveria também todos os tipos de partículas subatómicas, as suas massas, spins, cargas eléctricas e outras propriedades, e como interagem entre si. Dada uma descrição suficientemente precisa do estado inicial de qualquer estado físico isolado, iria em princípio prever o seu comportamento futuro. Nos casos em que o comportamento exacto de um sistema fosse intrinsecamente imprevisível, descreveria todos os comportamentos possíveis e preveria as suas probabilidades. Na prática, os estados iniciais de sistemas interessantes não podem frequentemente ser estabelecidos com muita precisão, e de qualquer maneira, excepto nos casos mais simples, o cálculo das previsões seria demasiado complicado para que fosse levado a cabo. Mesmo assim, tal teoria unificada das partículas e das forças, juntamente com uma especificação do estado inicial do universo aquando do Big Bang (a explosão violenta com que o universo começou), conteria em princípio toda a informação necessária para prever tudo o que pode ser previsto.

Mas prever não é explicar. A desejada “teoria de tudo”, ainda que combinada com uma teoria do estado inicial, fornecerá, quando muito, uma pequena faceta de uma verdadeira Teoria de Tudo. Pode prever tudo (em princípio). Mas não se pode esperar que explique muito mais do que as teorias existentes explicam, excepto no que diz respeito a alguns fenómenos que são dominados pelas subtilezas das interacções subatómicas, como colisões no interior de aceleradores de partículas, e a história exótica de transmutações de partículas no Big Bang. O que motiva o uso do termo “teoria de tudo” para um pedaço de conhecimento tão restrito, ainda que fascinante? Penso que é outra perspectiva equivocada da natureza da ciência, sustentada com desaprovação por muitos críticos da ciência e (lamentavelmente) com aprovação por muitos cientistas, nomeadamente que a ciência é essencialmente reducionista. Isto é, a ciência alegadamente explica as coisas de modo redutivo — analisando-as em componentes. Por exemplo, a resistência de uma parede a ser penetrada ou derrubada explica-se encarando a parede como um vasto agregado de moléculas em interacção. As propriedades dessas moléculas são por sua vez explicadas em termos dos seus átomos constituintes, e das interacções destes átomos entre si, e assim por diante até chegar às partículas mais pequenas e às forças mais básicas. Os reducionistas pensam que todas as explicações científicas, e talvez todas as explicações suficientemente profundas de qualquer tipo, assumem essa forma.

A concepção reducionista conduz naturalmente a uma classificação de objectos e teorias numa hierarquia, em função de quão próximas estão das teorias previsivas conhecidas do “nível mais baixo”. Nesta hierarquia, a lógica e a matemática formam o leito rochoso imóvel em que o edifício da ciência se constrói. A primeira pedra seria uma “teoria redutiva de tudo”, uma teoria universal das partículas, forças, espaço e tempo, juntamente com uma teoria do que era o estado inicial do universo. O resto da física forma os primeiros andares. A astrofísica e a química estão no nível mais elevado, a geologia ainda mais acima, e assim por diante. O edifício ramifica-se em muitas torres de áreas de níveis cada vez mais elevados, como a bioquímica, biologia e genética. Empoleirado nos instáveis telhados estratosféricos estão áreas como a teoria da evolução, a economia, a psicologia e a ciência da computação, que nesta imagem são quase inconcebivelmente derivativas.

Hoje em dia, temos apenas aproximações a uma “teoria redutiva de tudo”. Estas podem já prever leis do movimento muito precisas para partículas subatómicas individuais. Destas leis, os computadores actuais podem calcular com algum pormenor o movimento de qualquer grupo isolado de umas poucas partículas, dado o seu estado inicial. Mas mesmo o pontinho mais pequeno de matéria visível a olho nu contém triliões de átomos, cada um dos quais composto por muitas partículas subatómicas, e está em interacção contínua com o mundo exterior; de modo que é perfeitamente inexequível prever o seu comportamento partícula a partícula. Complementando as leis exactas do movimento com vários esquemas aproximativos, podemos prever alguns aspectos do comportamento mais geral de objectos muito grandes — por exemplo, a temperatura a que um dado composto químico irá derreter ou entrar em ebulição. Grande parte da química elementar foi reduzida à física deste modo. Mas no que respeita às ciências de níveis mais elevados, o programa reducionista é apenas uma questão de princípio. Ninguém espera realmente deduzir muitos princípios de biologia, psicologia e política dos da física. A razão pela qual as áreas dos níveis mais elevados podem ser estudadas é que em circunstâncias especiais o comportamento prodigiosamente complexo de vastos números de partículas se decompõe num módico de simplicidade e compreensibilidade. A isto chama-se emergência: a simplicidade dos níveis mais elevados “emerge” da complexidade dos níveis mais baixos. Aos fenómenos dos níveis mais elevados quanto aos quais há factos compreensíveis que não são dedutíveis simplesmente das teorias de níveis mais baixos chama-se fenómenos emergentes. Por exemplo, uma parede pode ser forte porque os seus construtores temiam que os seus inimigos poderiam tentar derrubá-la. Esta é uma explicação de nível elevado da força da parede, não dedutível da explicação de nível inferior que dei acima (ainda que não seja incompatível com ela). “Construtores”, “inimigos”, “temer” e “tentar” são, todos eles, fenómenos emergentes. O propósito das ciências de nível elevado é permitir-nos compreender os fenómenos emergentes, dos quais os mais importantes são, como veremos, a vida, o pensamento e a computação.

A propósito, o oposto do reducionismo, o holismo — a ideia de que as únicas explicações legítimas são em termos de sistemas de níveis mais elevados — é um erro ainda maior do que o reducionismo. Que esperam os holistas que façamos? Que paremos a nossa procura da origem molecular das doenças? Que neguemos que os seres humanos são feitos de partículas subatómicas? Onde há explicações redutivas, estas são tão desejáveis quanto quaisquer outras explicações. Nos casos em que ciências inteiras são redutíveis a ciências de nível inferior, compete-nos tanto a nós, cientistas, descobrir essas reduções, como nos compete descobrir qualquer outro conhecimento.

Um reducionista pode pensar que a ciência tem a ver com analisar as coisas em componentes. Um instrumentalista pensa que tem a ver com prever coisas. Para qualquer um deles, a existência de ciências de ordem elevada é apenas uma questão de conveniência. A complexidade impede-nos de usar a física fundamental para fazer previsões de nível elevado, de modo que em vez disso fazemos uma estimativa do que seriam tais previsões se as pudéssemos fazer — a emergência permite-nos fazê-lo de modo bem-sucedido — e disso que tratam as ciências de nível mais elevado, supostamente. Assim, tanto para reducionistas como para instrumentalistas, que não dão atenção tanto a verdadeira estrutura como o verdadeiro propósito do conhecimento científico, a base da hierarquia previsiva da física é por definição a “teoria de tudo”. Mas para todas as outras pessoas o conhecimento científico consiste de explicações, e a estrutura da explicação científica não reflecte a hierarquia reducionista. Há explicações em todos os níveis da hierarquia. Muitas delas são autónomas, referindo apenas conceitos desse nível particular (por exemplo, “o urso comeu o mel porque estava com fome”). Muitas envolvem deduções na direcção oposta à da explicação redutiva. Isto é, explicam as coisas não as analisando em coisas menores e mais simples, mas antes encarando-as como componentes de coisas maiores e mais complexas — sobre as quais temos, contudo, teorias explicativas. Por exemplo, considere-se um átomo particular de cobre na ponta do nariz da estátua de Sir Winston Churchill, que está no Largo do Parlamento, em Londres. Seja-me permitido explicar por que razão aquele átomo de cobre está lá. É porque Churchill serviu como primeiro-ministro na Câmara dos Comuns, localizada ali próximo; e porque as suas ideias e liderança contribuíram para a vitória dos Aliados na segunda guerra mundial; e porque é costume honrar tais pessoas erigindo-lhes estátuas; e porque o bronze, um material tradicional para tais estátuas, contém cobre, e assim por diante. Assim, explicamos uma observação física de nível inferior — a presença de um átomo de cobre numa dada localização — por meio de teorias de nível muitíssimo elevado sobre fenómenos emergentes como ideias, liderança, guerra e costume.

Não há razão para existir, mesmo em princípio, qualquer explicação de nível mais inferior da presença desse átomo de cobre do que a que acabei de dar. Presumivelmente, uma “teoria redutiva de tudo” faria em princípio uma previsão de nível inferior da probabilidade de tal estátua vir a existir, dada a condição do sistema solar (digamos) numa data anterior. Descreveria também em princípio como a estátua provavelmente chegou àquele lugar. Mas tais descrições e previsões (muitíssimo inexequíveis, é claro) não explicariam coisa alguma. Descreveriam apenas a trajectória que cada átomo de cobre seguiu a partir da mina de onde proveio, passando pela fundição e pelo estúdio do escultor, e assim por diante. Poderiam também especificar como essas trajectórias foram influenciadas por forças exercidas pelos átomos circundantes, como os que constituem os corpos dos mineiros e do escultor, e assim prever a existência e a forma da estátua. Na verdade, tal previsão teria de referir átomos de todo o planeta, entregues ao movimento complexo a que chamamos segunda guerra mundial, entre outras coisas. Mas mesmo que tivéssemos o poder sobre-humano de seguir previsões longas desse género sobre a localização do átomo de cobre, não poderíamos ainda dizer “Ah, sim, agora compreendo por que razão está onde está”. Saberíamos apenas que chegar onde chegou e do modo como chegou era inevitável (ou provável, ou seja o que for), dadas as configurações iniciais de todos os átomos e as leis da física. Se quiséssemos compreender porquê, não teríamos mesmo assim outra alternativa a não ser dar um passo mais. Teríamos de investigar o que havia nessa configuração de átomos, e nessas trajectórias, que lhes dava a propensão para depositar um átomo de cobre naquele lugar. Entregarmo-nos a esta investigação seria uma tarefa criativa — descobrir novas explicações é-o sempre. Teríamos de descobrir que certas configurações atómicas sustentam fenómenos emergentes como a liderança na guerra, que se relacionam entre si por meio de teorias explicativas de nível elevado. Só depois de conhecer essas teorias poderíamos compreender cabalmente por que aquele átomo de cobre está onde está.

Na mundividência reducionista, as leis que regem as interacções subatómicas das partículas são de suprema importância, pois constituem a base da hierarquia de todo o conhecimento. Mas na estrutura real do conhecimento científico, e na estrutura do nosso conhecimento em geral, tais leis têm um papel muito mais humilde.

Que papel é esse? Parece-me que nenhuma das candidatas a uma “teoria de tudo” que tenha até hoje sido considerada inclui seja o que for de muito novo em termos de explicação. Talvez a abordagem mais inovadora do ponto de vista explicativo seja a teoria das supercordas, na qual objectos com extensão, “cordas”, em vez de partículas semelhantes a pontos, são os blocos de construção elementares da matéria. Mas nenhuma abordagem disponível oferece um modo inteiramente novo de explicação — novo no sentido da explicação de Einstein das forças gravitacionais em termos de espaço e tempo curvos. De facto, a expectativa é que a “teoria de tudo” herde praticamente toda a sua estrutura explicativa — os seus conceitos físicos, linguagem, formalismo matemático e a forma das suas explicações — das teorias existentes do electromagnetismo, forças nucleares e gravidade. Logo, podemos procurar nesta estrutura subjacente, que já conhecemos das teorias existentes, a contribuição da física fundamental para a nossa compreensão geral.

Há duas teorias na física que são consideravelmente mais profundas do que todas as outras. A primeira é a teoria geral da relatividade que, como afirmei, é a nossa melhor teoria do espaço, tempo e gravidade. A segunda, a teoria quântica, é ainda mais profunda. Entre ambas, estas duas teorias (e não qualquer teoria das partículas subatómicas, tanto as que existem como as que são hoje objecto de consideração) fornecem o quadro de referência explicativo e formal pormenorizado no seio do qual todas as outras teorias da física moderna se expressam, e contêm princípios físicos de alcance geral aos quais todas as outras teorias se conformam. A unificação da teoria geral da relatividade com a teoria quântica — para dar uma teoria quântica da gravidade — tem sido um projecto importantíssimo dos físicos teóricos desde há várias décadas, e teria de ser parte de qualquer teoria de tudo, seja no sentido mais estrito ou mais geral do termo. Como veremos no próximo capítulo, a teoria quântica, como a relatividade, fornece um novo modo revolucionário de explicação da realidade física. A razão pela qual a teoria quântica é a mais profunda das duas está mais no exterior da física do que no seu seio, pois as suas ramificações são muito extensas, indo muito além da física — e até além da própria ciência, tal como esta é normalmente concebida. A teoria quântica é uma das quatro linhas principais de que se compõe a nossa compreensão actual da estrutura da realidade.

Antes de dizer quais são as outras três linhas, tenho de mencionar outro modo de o reducionismo representar mal a estrutura do conhecimento científico. Não só pressupõe que a explicação consiste sempre em analisar um sistema noutros sistemas mais simples e menores, como também pressupõe que toda a explicação se faz em termos de acontecimentos posteriores que são explicados pelos anteriores; por outras palavras, que a única maneira de explicar algo é formular as suas causas. E isto implica que quanto maior a anterioridade dos acontecimentos em termos dos quais explicamos algo, melhor é a explicação, de modo que, afinal, as melhores explicações de todas são em termos do estado inicial do universo.

Uma “teoria de tudo” que exclua uma especificação do estado inicial do universo não é uma descrição completa da realidade física porque fornece apenas leis do movimento; e as leis do movimento, por si, só fazem previsões condicionais. Isto é, nunca dizem categoricamente o que acontece, mas apenas o que acontecerá num dado momento dado o que estava acontecendo noutro momento. Só no caso de se fornecer uma especificação completa do estado inicial pode uma descrição completa da realidade física ser em princípio deduzida. As teorias cosmológicas actuais não fornecem uma especificação completa do estado inicial, nem sequer em princípio, mas afirmam efectivamente que o universo era inicialmente muito pequeno, muito quente e que tinha uma estrutura muito uniforme. Sabemos também que não pode ter sido perfeitamente uniforme porque isso seria incompatível, segundo a teoria, com a distribuição das galáxias que observamos nos céus hoje em dia. As variações iniciais de densidade, a “granularidade”, teriam sido muitíssimo aprofundadas pela agregação gravitacional (isto é, as regiões relativamente densas teriam atraído mais matéria, tornando-se ainda mais densas), de modo que precisariam de ser muitíssimo ligeiras inicialmente. Mas, por mais ligeiras que tenham sido, são da maior importância em qualquer descrição reducionista da realidade, porque quase tudo que vemos acontecer à nossa volta, da distribuição das galáxias nos céus ao aparecimento de estátuas de bronze no planeta Terra é, do ponto de vista da física fundamental, uma consequência dessas variações. Para que a nossa descrição reducionista abranja algo além das características mais incompletas do universo observado, precisamos de uma teoria que especifique esses cruciais desvios iniciais da uniformidade.

Seja-me permitido reformular esta exigência sem o preconceito reducionista. As leis do movimento para qualquer sistema físico não fazem senão previsões condicionais, e são consequentemente compatíveis com muitas histórias possíveis desse sistema. (Esta questão é independente das limitações à previsibilidade impostas pela teoria quântica, que discutirei no capítulo seguinte.) Por exemplo, as leis do movimento que regem uma bala disparada de canhão são compatíveis com muitas trajectórias possíveis, uma para cada direcção e elevação possíveis para as quais o canhão poderia estar apontando quando foi disparado. Matematicamente, as leis do movimento podem ser expressas como um conjunto de equações, chamadas equações do movimento. Estas têm muitas soluções diferentes, descrevendo cada uma delas uma trajectória possível. Para especificar qual das soluções descreve a trajectória efectiva, temos de fornecer dados complementares — alguns dados sobre o que efectivamente acontece. Uma maneira de o fazer é especificar o estado inicial, neste caso a direcção em que o canhão apontava. Mas também há outras maneiras. Por exemplo, poderíamos igualmente especificar o estado final — a posição e direcção do movimento da bala no momento em que cai no chão. Ou poderíamos especificar a posição do ponto mais alto da trajectória. Não importa que dados complementares damos, desde que escolhamos uma solução particular das equações do movimento. A combinação de um desses dados complementares com as leis do movimento equivale a uma teoria que descreve tudo o que acontece à bala de canhão entre o disparo e o impacto.

De modo semelhante, as leis do movimento para a realidade física como um todo teriam muitas soluções, cada uma das quais correspondendo a uma história distinta. Para completar a descrição, teríamos de especificar que história é a que efectivamente ocorreu, fornecendo suficientes dados complementares para resultar numa das muitas soluções das equações do movimento. Pelo menos nos modelos cosmológicos simples, uma maneira de fornecer esses dados é especificar o estado inicial do universo. Mas, alternativamente, poderíamos especificar o seu estado final, ou o estado em qualquer outro momento; ou poderíamos dar alguma informação sobre o estado inicial, alguma sobre o estado final, e alguma sobre os estados intermédios. Em geral, a combinação de dados complementares suficientes de qualquer género com as leis do movimento equivaleria a uma descrição completa, em princípio, da realidade física.

Para a bala de canhão, uma vez especificado, digamos, o estado final, é simples calcular o estado inicial, e vice-versa, de modo que não há diferença prática entre diferentes métodos de especificar os dados complementares. Mas para o universo tais cálculos são na sua maior parte intratáveis. Afirmei que inferimos a existência de “granularidade” nas condições iniciais partindo de observações da “granularidade” de hoje. Mas isto é um caso excepcional: a maior parte do nosso conhecimento dos dados complementares — do que especificamente acontece — é na forma de teorias de nível elevado sobre fenómenos emergentes, e é consequentemente por definição inexprimível em termos práticos na forma de afirmações sobre o estado inicial. Por exemplo, na maior parte das soluções das equações do movimento, o estado inicial do universo não tem as propriedades adequadas para que a vida se desenvolva. Logo, o nosso conhecimento de que a vida se desenvolveu efectivamente é uma parte significativa dos dados complementares. Podemos nunca saber o que esta restrição implica, especificamente, sobre a estrutura pormenorizada do Big Bang, mas podemos retirar directamente conclusões a partir dela. Por exemplo, a estimativa precisa mais antiga da idade da Terra foi feita com base na teoria biológica da evolução, contradizendo a melhor física da altura. Só um preconceito reducionista poderia fazer-nos pensar que esta foi uma forma de raciocínio de algum modo menos legítima, ou que em geral é mais “fundamental” teorizar sobre o estado inicial do que sobre as características emergentes da realidade.

Mesmo no domínio da física fundamental, a ideia de que as teorias do estado inicial contêm o nosso conhecimento mais profundo é uma concepção seriamente errada das coisas. Uma das razões é que isso exclui logicamente a possibilidade de explicar o próprio estado inicial — por que o estado inicial foi o que foi — mas de facto temos explicações de muitos aspectos do estado inicial. E, mais em geral, nenhuma teoria do tempo pode jamais explicá-lo em termos de algo “anterior”; contudo, temos explicações profundas, da teoria geral da relatividade e ainda mais da teoria quântica, da natureza do tempo (veja-se o capítulo 11).

Assim, o carácter de muitas das nossas descrições, previsões e explicações da realidade não tem qualquer semelhança com a imagem do “estado inicial mais leis do movimento” a que o reducionismo conduz. Não há razão para considerar que as teorias de nível elevado são de algum modo “cidadãs de segunda”. As nossas teorias da física subatómica, e mesmo da teoria quântica ou da relatividade, não têm qualquer privilégio relativamente a teorias sobre propriedades emergentes. Nenhuma destas áreas do conhecimento pode jamais subsumir todas as outras. Cada uma delas tem implicações lógicas para as outras, mas nem todas as implicações podem ser formuladas, pois trata-se de propriedades emergentes dos domínios das outras teorias. De facto, os próprios termos “nível elevado” e “nível inferior” são enganadores. As leis da biologia, digamos, são consequências emergentes de nível elevado das leis da física. Mas, logicamente, algumas das leis da física são então consequências “emergentes” das leis da biologia. Poderia até acontecer que, entre elas, as leis que regem os fenómenos biológicos, além de outros fenómenos emergentes, determinassem inteiramente as leis da física fundamental. Mas, em qualquer caso, quando duas teorias se relacionam logicamente, a lógica não dita qual delas devemos considerar que determina, no todo ou em parte, a outra. Isso depende das relações explicativas entre teorias. As teorias verdadeiramente privilegiadas não são as que se referem a qualquer escala particular de dimensão ou complexidade, nem as que se situam em qualquer nível particular da hierarquia previsiva — mas antes as que contêm as explicações mais profundas. A estrutura da realidade não consiste apenas de ingredientes reducionistas como o espaço, tempo e partículas subatómicas, mas também de vida, pensamento, computação e as outras coisas às quais essas explicações se referem. O que torna uma teoria mais fundamental, e menos derivativa, não é a sua proximidade da base supostamente previsiva da física, mas a sua proximidade das nossas teorias explicativas mais profundas.

A teoria quântica é, como afirmei, uma dessas teorias. Mas as outras três linhas principais de explicação por meio das quais tentamos compreender a estrutura da realidade são todas de “nível elevado” do ponto de vista da física quântica. São elas a teoria da evolução (principalmente a evolução de organismos vivos), a epistemologia (a teoria do conhecimento) e a teoria da computação (sobre os computadores e o que estes podem e não podem, em princípio, computar). Como mostrarei, descobrimos conexões de tal modo profundas e diversificadas entre os princípios básicos destas quatro áreas aparentemente independentes, que se tornou impossível chegar à nossa melhor compreensão de qualquer uma delas sem compreender também as outras três. As quatro, tomadas conjuntamente, formam uma estrutura explicativa coerente com um alcance tão grande, e que acabou por abranger uma parcela tão importante da nossa compreensão do mundo, que do meu ponto de vista a podemos considerar apropriadamente a primeira genuína Teoria de Tudo. Assim, chegámos a um momento significativo na história das ideias — o momento em que o domínio da nossa compreensão começa a ser plenamente universal. Até agora, todo o nosso conhecimento tem sido sobre um aspecto da realidade, atípico relativamente à totalidade. No futuro, será sobre uma concepção unificada da realidade: todas as explicações serão compreendidas contra o pano de fundo da universalidade, e todas as ideias novas tenderão automaticamente a iluminar não apenas uma área particular, mas, em graus diferentes, todas as áreas. O dividendo de compreensão que acabaremos por colher desta última grande unificação pode muito bem ultrapassar o que obtivemos de qualquer uma das anteriores. Pois veremos que não é apenas a física que está aqui sendo unificada e explicada, e não é apenas a ciência: é também potencialmente os domínios mais remotos da filosofia, lógica e matemática, ética, política e estética; talvez tudo o que hoje compreendemos, e provavelmente muito do que ainda não compreendemos.

Que conclusão, pois, daria ao meu eu mais jovem, que rejeitava a proposição de que o crescimento do conhecimento estava a tornar o mundo cada vez menos compreensível? Concordaria com ele, apesar de hoje pensar que a questão importante não é realmente se o que a nossa espécie particular compreende pode ser compreendido por um dos seus membros. É antes se a estrutura da realidade em si é verdadeiramente unificada e compreensível. Há todas as razões para pensar que sim. Em criança, limitava-me a sabê-lo; agora posso explicá-lo.

David Deutsch
Retirado do livro The Fabric of Reality, de David Deutsch (Londres: Penguin, 1997)
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