| O Caso dos Universos Paralelos |
Por que o multiverso, por mais estranho que possa parecer, é uma idéia científica sólida? Bem-vindo ao multiverso
Alexander Vilenkin
O universo assim como o conhecemos originou-se de uma grande explosão que denominamos de big bang. Por quase um século, os cosmologistas vêm estudando o que aconteceu após essa explosão: como o universo se expandiu e se resfriou e como as galáxias foram gradualmente agrupadas pela gravidade. A natureza da explosão em si se tornou foco de pesquisas somente recentemente. Ela é o assunto da teoria da inflação, a qual foi desenvolvida em meados de 1980 por Alan Guth, Andrei Linde e outros, levando a uma nova e radical visão do universo.
A inflação é um período de expansão superrápida e acelerada na história cósmica primitiva. É tão rápida que numa fração de segundos uma pequena partícula subatômica é inflada a dimensões muito maiores que toda uma região observada naquele momento. No final do processo de inflação, a energia que direciona a expansão dá origem a uma bola de fogo de partículas e de radiação. Isso é o que chamamos de big bang.
O término da inflação é iniciado pelo quantum, pelos processos probabilísticos, e não ocorre em todos os lugares ao mesmo tempo. Em nossa vizinhança cósmica, a inflação terminou há 13,7 bilhões de anos, mas ainda continua em partes remotas do universo, e outras regiões "normais", como a nossa, estão constantemente sendo formadas. As novas regiões parecem-se como bolhas pequenas e microscópicas, e começam a crescer imediatamente. As bolhas continam crescendo sem ligações; em seu meio-tempo elas são comandadas àparte da expansão inflacionária, deixando espaço para que mais bolhas se formem. Esse processo eterno é denominado inflação eterna. Vivemos numa dessas bolhas e podemos observar somente uma pequena parte dela. Não importa quão longe viajemos, não podemos ir além dos limites em expansão de nossa bolha, então, para propósitos práticos, vivemos numa bolha-universo auto-sustentável.
A teoria da inflação explicou algumas das outras características misteriosas do big bang que foram postuladas antes. Ela criou também diversas predições que podem ser medidas, as quais foram confirmadas espetacularmente por observações. Por quanto a inflação se tornou o paradigma mestre da cosmologia.
Outro aspecto chave das novas visões de mundo provém da teoria das cordas, a qual é atualmente a melhor candidata para a teoria fundamental da natureza. A teoria das cordas permite um número muito grande de soluções para descrever os universos-bolha juntamente às diversas propriedades físicas. As quantidades que denominamos constantes da natureza, tais como a massa de partículas elementares, a constante gravitacional de Newton, e outras, possuem valores diferentes em diferentes tipos de bolhas. Agora combine isso com a teoria da inflação. Cada tipo de bolha possui uma determinada probabilidade de se formar num espaço em inflação. Então, inevitavelmente, um número ilimitado de bolhas de todos os tipos possíveis serão formados durante a inflação eterna.
Essa visão do universo, ou multiverso, assim como é chamado, explica os velhos mistérios do por quê as constantes da natureza aparentam estar em sintonia para a emergência da vida. A razão é que observadores inteligentes existem somente naquelas raras bolhas nas quais, por pura coincidência, as constantes ocorrem exatamente para que a vida se desenvolva. O resto do multiverso se mantém estéril, mas não há ninguém lá para se preocupar com isso.
Alguns dos meus colaboradores físicos acham a teoria do multiverso impressionante. Qualquer teoria na física surge ou é derrubada dependendo se as predições estão de acordo com os dados. Mas como podemos verificar a existência de outras bolhas de universo? Paul Steinhardt e George Ellis discutem, por exemplo, que a teoria do multiverso não é científica, pois não pode ser testada, até mesmo seu princípio.
Supreendentemente, os testes observacionais das imagens do multiverso podem ser possíveis. Anthony Aguirre, Matt Johnson, Matt Kleban e outros alertaram que uma colisão de nossa bolha em expansão com outra bolha do multiverso poderia produzir uma marca na radiação cósmica de fundo - um ponto arrendondado de maior ou menor intensidade de radiação. A detecção de tal ponto com um perfil de intensidade previsto poderia fornecer evidências diretas para a existência de outros universos-bolha. A procura está lançada, porém, infelizmente, não há garantias de que as colisões entre as bolhas possam ter ocorrido dentro do nosso horizonte cósmico.
Há ainda outras abordagens que podemos seguir. A idéia é utilizar nosso modelo teórico do multiverso para prever as constantes da natureza esperadas, mensurando-as em nossa região local. Se as constantes variam de uma bolha para outra do universo, seus valores locais não podem ser previstas com certeza, mas ainda podemos fazer predições estatísticas. Podemos criar derivações a partir da teoria de quais valores das constantes têm maior probabilidade de ser medida por um observador comum no multiverso. Assumindo-se que somos esses comuns - a afirmação que denomino de princípio da mediocridade - podemos, então, prever os valores mais prováveis das constantes em nossa bolha.
Essa estratégia tem sido aplicada à densidade da energia no vácuo, também conhecida como "energia escura". Esteven Weingerg notou que em regiões onde a energia escura é grande há uma expansão muito rápida do universo, impedindo a matéria de formar galáxias e estrelas. Os observadores aparentemente não estão presentes nessas regiões. Cálculos demonstram que a maior parte das galáxias (e, então, outros observadores) estão em regiões onde a energia escura é quase da mesma densidade da matéria originada no período da formação das galáxias. As previsões dizem que um valor similar deve ser percebido na nossa parte do universo.
Para a maioria dos físicos essa idéia não é levada a sério, mas para a grande surpresa deles, a energia escura de uma magnitude quase esperada foi detectada em observações astronômicas nos anos de 1990. Essa pode ser nossa primeira evidência de que há de fato um imenso multiverso fora daqui. Isso mudou muitas mentes.
A teoria do multiverso é ainda imatura, e alguns problemas conceituais permanecem a ser resolvidos. Porém, assim como Leonard Susskind escreveu, "Eu poderia apostar que na virada do século XXII os filósofos e os físicos irão olhar nostalgicamente para o presente e relembrar uma era dourada na qual um conceito primitivo e pequeno do século XX sobre o universo deu origem a um [multiverso] maior e melhor... de proporções confusas para a mente."
Fonte: http://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=multiverse-the-case-for-parallel-universe
Tradução
Gabriel Shimizu Bassi
Coordenador Sociedade Racionalista USP
www.racionalistausp.wordpress.com
A inflação é um período de expansão superrápida e acelerada na história cósmica primitiva. É tão rápida que numa fração de segundos uma pequena partícula subatômica é inflada a dimensões muito maiores que toda uma região observada naquele momento. No final do processo de inflação, a energia que direciona a expansão dá origem a uma bola de fogo de partículas e de radiação. Isso é o que chamamos de big bang.
O término da inflação é iniciado pelo quantum, pelos processos probabilísticos, e não ocorre em todos os lugares ao mesmo tempo. Em nossa vizinhança cósmica, a inflação terminou há 13,7 bilhões de anos, mas ainda continua em partes remotas do universo, e outras regiões "normais", como a nossa, estão constantemente sendo formadas. As novas regiões parecem-se como bolhas pequenas e microscópicas, e começam a crescer imediatamente. As bolhas continam crescendo sem ligações; em seu meio-tempo elas são comandadas àparte da expansão inflacionária, deixando espaço para que mais bolhas se formem. Esse processo eterno é denominado inflação eterna. Vivemos numa dessas bolhas e podemos observar somente uma pequena parte dela. Não importa quão longe viajemos, não podemos ir além dos limites em expansão de nossa bolha, então, para propósitos práticos, vivemos numa bolha-universo auto-sustentável.
A teoria da inflação explicou algumas das outras características misteriosas do big bang que foram postuladas antes. Ela criou também diversas predições que podem ser medidas, as quais foram confirmadas espetacularmente por observações. Por quanto a inflação se tornou o paradigma mestre da cosmologia.
Outro aspecto chave das novas visões de mundo provém da teoria das cordas, a qual é atualmente a melhor candidata para a teoria fundamental da natureza. A teoria das cordas permite um número muito grande de soluções para descrever os universos-bolha juntamente às diversas propriedades físicas. As quantidades que denominamos constantes da natureza, tais como a massa de partículas elementares, a constante gravitacional de Newton, e outras, possuem valores diferentes em diferentes tipos de bolhas. Agora combine isso com a teoria da inflação. Cada tipo de bolha possui uma determinada probabilidade de se formar num espaço em inflação. Então, inevitavelmente, um número ilimitado de bolhas de todos os tipos possíveis serão formados durante a inflação eterna.
Essa visão do universo, ou multiverso, assim como é chamado, explica os velhos mistérios do por quê as constantes da natureza aparentam estar em sintonia para a emergência da vida. A razão é que observadores inteligentes existem somente naquelas raras bolhas nas quais, por pura coincidência, as constantes ocorrem exatamente para que a vida se desenvolva. O resto do multiverso se mantém estéril, mas não há ninguém lá para se preocupar com isso.
Alguns dos meus colaboradores físicos acham a teoria do multiverso impressionante. Qualquer teoria na física surge ou é derrubada dependendo se as predições estão de acordo com os dados. Mas como podemos verificar a existência de outras bolhas de universo? Paul Steinhardt e George Ellis discutem, por exemplo, que a teoria do multiverso não é científica, pois não pode ser testada, até mesmo seu princípio.
Supreendentemente, os testes observacionais das imagens do multiverso podem ser possíveis. Anthony Aguirre, Matt Johnson, Matt Kleban e outros alertaram que uma colisão de nossa bolha em expansão com outra bolha do multiverso poderia produzir uma marca na radiação cósmica de fundo - um ponto arrendondado de maior ou menor intensidade de radiação. A detecção de tal ponto com um perfil de intensidade previsto poderia fornecer evidências diretas para a existência de outros universos-bolha. A procura está lançada, porém, infelizmente, não há garantias de que as colisões entre as bolhas possam ter ocorrido dentro do nosso horizonte cósmico.
Há ainda outras abordagens que podemos seguir. A idéia é utilizar nosso modelo teórico do multiverso para prever as constantes da natureza esperadas, mensurando-as em nossa região local. Se as constantes variam de uma bolha para outra do universo, seus valores locais não podem ser previstas com certeza, mas ainda podemos fazer predições estatísticas. Podemos criar derivações a partir da teoria de quais valores das constantes têm maior probabilidade de ser medida por um observador comum no multiverso. Assumindo-se que somos esses comuns - a afirmação que denomino de princípio da mediocridade - podemos, então, prever os valores mais prováveis das constantes em nossa bolha.
Essa estratégia tem sido aplicada à densidade da energia no vácuo, também conhecida como "energia escura". Esteven Weingerg notou que em regiões onde a energia escura é grande há uma expansão muito rápida do universo, impedindo a matéria de formar galáxias e estrelas. Os observadores aparentemente não estão presentes nessas regiões. Cálculos demonstram que a maior parte das galáxias (e, então, outros observadores) estão em regiões onde a energia escura é quase da mesma densidade da matéria originada no período da formação das galáxias. As previsões dizem que um valor similar deve ser percebido na nossa parte do universo.
Para a maioria dos físicos essa idéia não é levada a sério, mas para a grande surpresa deles, a energia escura de uma magnitude quase esperada foi detectada em observações astronômicas nos anos de 1990. Essa pode ser nossa primeira evidência de que há de fato um imenso multiverso fora daqui. Isso mudou muitas mentes.
A teoria do multiverso é ainda imatura, e alguns problemas conceituais permanecem a ser resolvidos. Porém, assim como Leonard Susskind escreveu, "Eu poderia apostar que na virada do século XXII os filósofos e os físicos irão olhar nostalgicamente para o presente e relembrar uma era dourada na qual um conceito primitivo e pequeno do século XX sobre o universo deu origem a um [multiverso] maior e melhor... de proporções confusas para a mente."
Fonte: http://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=multiverse-the-case-for-parallel-universe
Tradução
Gabriel Shimizu Bassi
Coordenador Sociedade Racionalista USP
www.racionalistausp.wordpress.com
Fonte: Scientific American
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