Confusão cósmica: os multiversos e os grandes erros da astrofísica

Nosso universo é apenas um dos muitos universos "bolha"? Painelistas discutiram por que cientistas acham que isso pode ser uma possibilidade, no Festival de Ciência Mundial em 2015, em Nova York.

Universos bolha. Crédito: Flickr/Maciek Bielec, CC BY-NC-SA

"Eu gostaria de falar sobre um constrangimento muito grave," disse Mario Livio, um cientista e autor de um painel no Festival de Ciência Mundial em Nova York no mês passado.

Com três outros astrofísicos proeminentes no painel, Livio investigou um dos problemas mais confusos (e vergonhosos) na astrofísica moderna, que levou a uma discussão sobre se o nosso universo pode ou não pode ser apenas um de um número infinito de multiversos — e se a teoria do Multiverso é boa ou ruim para a ciência.

Um espaço verdadeiramente vazio, sugado de qualquer ar ou partículas, ainda tem uma energia inerente a ele, de acordo com observações, disse Livio. Mas quando os cientistas usam teorias da mecânica quântica para tentar calcular esta energia do vácuo, seus resultados diferem dos resultados medidos por cerca de 120 ordens de magnitude, ou o número 1 seguido de 120 zeros. 

"Este é um grande número mesmo em astronomia," disse Livio."Especialmente para uma discrepância".

"Com esse erro de matemática tão grande você sabe que você realmente tem que trabalhar duro. Não é fácil, "disse Frieman, que é um cientista da equipe sênior no Fermi National Accelerator Laboratory e o atual diretor de Pesquisa de Energia Escura.

Mesmo, incluindo certos ajustes, os físicos só foram capazes de reduzir o erro de cerca de 55 ordens de magnitude, Livio disse.

O painelista Adam Riess,  professor de estudos espaciais da Universidade Johns Hopkins e o Space Telescope Science Institute, acrescentou que, se o valor calculado da energia  do vácuo fosse verdade, "Então a aceleração seria tão forte, que teria rasgado as galáxias distantes, estrelas e  planetas antes de qualquer coisa se formar," disse Riess. "Por isso nossa existência nos diz que esse cálculo é grosseiramente impreciso".

Mas de onde vem esse erro incrivelmente grande? 

"Existem várias possibilidades", disse Lívio. "Uma possibilidade é que realmente não sabemos como calcular a energia do vácuo. Ou que talvez a energia do vácuo não é mesmo algo que você possa calcular a princípio."

"Então as pessoas vêm-se [...] com a possibilidade de que não há realmente apenas um universo, há um multiverso. Há um enorme conjunto de universos".

A razão pela qual um multiverso pode resolver este problema é que isso poderia sugerir que a energia do vácuo é "uma variável aleatória", disse Lívio. Ou seja, ele não é derivado de um princípio físico que cientistas possam descobrir, mas, em vez disso, foi determinado aleatoriamente. Se existem muitos, muitos outros universos em existência (talvez um número infinito), em seguida, com a criação de muitos universos, as variáveis poderiam mudar um pouco para cada Universo. (Existem diferentes teorias "multiverso", e algumas não necessariamente incluem um número infinito de outros universos).

Se alguma versão da teoria do Multiverso for verdadeira, então o fato de que nosso universo ser apropriado para a vida é apenas um produto das estatísticas: se suficientes universos são criados, pelo menos um deles é obrigado a ter a combinação certa de fatores para a vida.

Priyamvada Natarajan, professor de astronomia e física na Universidade de Yale que estudos exóticos importam no universo, enfatizou como o convés parece empilhado contra um universo que é hospitaleiro para vida.

"O fato é que você precisa de cerca de seis números para descrever todas as Propriedades do nosso universo — o passado, presente e futuro. E podemos medir [esses números] em diferentes graus de precisão. E se qualquer um destes números na verdade partiu mesmo muito ligeiramente de que podemos medi-los, então a vida não teria sido possível, "disse Maria José. "Então há um problema de afinação. […] As coisas tem que se ajustar só para ter o Universo que temos."

Então, por que nosso universo acaba com um arranjo perfeito de variável? Há uma causa física que os cientistas podem descobrir e descrever matematicamente?

Nosso universo é um multiverso possível, determinado por um arremesso de dados?

"Esta possibilidade aumenta a pressão arterial de muitos físicos", disse Lívio. "Outros acham que é a única saída." 

A explicação do Multiverso para a discrepância de energia do vácuo é um exemplo de algo chamado princípio antrópico, disse Frieman. Este argumento filosófico é um pouco circular e essencialmente afirma que o aumento dos seres sencientes neste universo só parece notável porque os seres sencientes estão lá para observá-lo. Além disso, o princípio rejeita a busca de uma razão por que este universo hospedar vida.

"Meus colegas e eu, chamamos isso de palavra 'A'," disse Frieman. "E pode ser a explicação do por que a energia do vácuo é tão pequena. Na minha opinião, o problema com essa abordagem é que ela desvia você na procura de abordagens baseadas em física para problemas mais gerais."

Há exemplos na história da ciência, onde as pessoas têm assumido uma antrópica aproximação de um problema, mas encontram uma explicação física.

"Eu acho que mesmo [Stephen] Hawking chamaria isso de  um" conselho de desesperado", disse Frieman.

No entanto, o princípio antrópico também foi mostrado para ser correto, em alguns casos.

Um exemplo corre paralelo à pergunta de por que o universo está apto para suportar a vida: por que a terra... está apta para sustentar a vida?

"Por que o sol está distante da Terra 93 milhões de milhas? É um número tão grande. Isso dá-nos água e torna mais fácil para a vida," disse Riess.

Há uma explicação física fundamental para o porquê da terra desembarcar neste lugar grande? Ou era apenas um roleta da morrer?

Graças à descoberta relativamente recente de milhares de exoplanetas, os cientistas sabem que - com tantas exoplanetas no Universo - alguns são susceptíveis de obter todas as condições para a direita para a vida.

Riess argumentou que, como não temos o mesmo entendimento do universo dos exoplanetas, seria prematuro dizer que a explicação do Multiverso está correta.

"Uma das razões do argumento do multiverso realmente que me atrai é que não há nenhum espaço para a agência ou divindades ou qualquer coisa semelhante," disse ela. "Devo dizer que pessoalmente não estou desconfortável com a ideia de um multiverso". 

Natarajan ofereceu outra alternativa para o porque da energia do vácuo ser incalculável.

"Outra possibilidade também é uma abordagem um pouco mais humilde, que é, porque na verdade temos o aparato cognitivo para compreender tudo?" disse ela. "Isso é uma outra linha de raciocínio."

"Mas o ponto é que não paramos de trabalhar com a matéria escura ou energia escura ou descobrir a constante cosmológica por causa desta potencial explicação do multiverso", continuou Maria Vieira. "Então isso não vai nos impedir."


Frieman concordou e salientou que as " o problema das 120 ordens de magnitude é conhecido realmente desde os primórdios da mecânica quântica. Antecede a descoberta da matéria escura e energia escura", e os cientistas ainda estão buscando uma solução.

Natarajan terminou a discussão, observando que atualmente, os cientistas que estudam o universo estão "em uma situação muito constrangedora, onde eles conseguiram aprender muita coisa sobre matéria escura e energia escura e ainda estão faltando algumas peças muito fundamentais do tabuleiro, para saber que tipo de partícula a matéria escura partícula é composta."


"Então eu acho que nós precisamos estar abertos a todo tipo de especulações, dado a situação constrangedora que nos encontramos.

Traduzido e adaptado de Phys