Sim, o Multiverso é real, mas não irá preencher as lacunas da física - Mistérios do Universo

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2 de fevereiro de 2018

Sim, o Multiverso é real, mas não irá preencher as lacunas da física

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A ideia do multiverso afirma que há um número arbitrariamente grande de universos como o nosso, mas a questão de haver um universo com diferentes leis da física continua em aberto.


"Estamos todos de acordo em que sua teoria é louca. A questão que nos divide é se a ideia é louca o suficiente para ter uma chance de estar correta". Niels Bohr falou estas palavras a Wolfgang Pauli sobre a teoria das partículas elementares, mas poderia aplicar-se tão facilmente a muitas das idéias de física moderna mais controversas de hoje. Um exemplo de teoria que recebeu muita atenção recentemente é o de um Multiverso. Em suma, é a ideia de que o nosso Universo e tudo o que está contido nele é apenas uma pequena região de uma existência maior que inclui muitos universos semelhantes, e possivelmente diferentes, como os nossos. Por um lado, se nossas teorias de física atuais são verdadeiras, o Multiverso deve existir absolutamente. Mas por outro lado, é improvável que nos ensine algo útil.


O Universo observável pode ter 46 bilhões de anos-luz em todas as direções do nosso ponto de vista, mas certamente há um Universo mais incrível, talvez até uma quantidade infinita deles, assim como o nosso. FrédéricMICHEL e Andrew Z. Colvin, anotados por E. Siegel.

Por que o Multiverso existe? Simples: deve haver mais coisas além da parte que do Universo que é observável para nós. Se você olhar apenas para a porção do Universo que podemos ver, você pode medir sua curvatura espacial e achar que é incrivelmente próximo ao plano. Nenhuma região se repete; nenhum local se conecta ou se encaminha um ao outro; nenhuma região de grande curvatura se mostra em uma escala próxima da do Universo que podemos observar. Se o Universo fosse uma hiperesfera, o análogo em quatro dimensões de uma esfera, ele deveria ter um raio de curvatura, centenas de vezes o tamanho do que podemos observar. Deveria haver mais do Universo do que o que podemos acessar.

A inflação faz com que o espaço se expanda de forma exponencial, o que pode resultar muito rapidamente em qualquer espaço curvo preexistente aparecendo plano. Se o Universo estiver curvado, tem um raio de curvatura centenas de vezes maior que o que podemos observar.

Mas isso não é apenas uma conclusão das observações; É a mesma conclusão que tiraríamos da nossa teoria líder da origem do universo: inflação cósmica. Antes do Big Bang quente, o tecido do Universo estava se expandindo a uma taxa exponencial, onde cada  10-35 segundos ou mais, duplicaria a escala em todas as dimensões. A inflação durou pelo menos até  10-33 segundos ou mais, mas poderia ter durado muito mais: segundos, anos, milênios, trilhões de anos ou um período arbitrariamente longo. Quando a inflação termina, o Universo com o qual nos existimos é esticado, com a mesma temperatura em todos os lugares, e é vasto, muito mais vasto do que qualquer coisa que possamos esperar para observar. Considerando a natureza finita de tudo o que podemos ver, a inflação é a maneira natural de criar um Multiverso de possibilidades.

A inflação estabeleceu o Big Bang quente e deu origem ao universo observável ao qual temos acesso, mas podemos medir apenas a última fração de um segundo do impacto da inflação no nosso Universo. Bock et al. (2006, astro-ph / 0604101); modificações de E. Siegel

Sem um sólido conhecimento de como a inflação começou, ou se alguma vez teve um começo, não podemos saber quanto  do "multiverso" existe além do nosso Universo real. Mas com base nas propriedades da inflação que se imprimem no universo que habitamos, podemos tirar algumas conclusões sobre isso. Em particular:

  • A falta de curvatura espacial;
  • A natureza adiabática e o espectro de flutuações impressas na radiação cósmica de fundo;
  • A magnitude das imperfeições que originaram a estrutura em grande escala que vemos;
  • Ondas gravitacionais que poderiam ter sido criadas pela inflação;
  • E as flutuações do "superhorizonte" que observamos (em escalas maiores que o universo observável).
Todos os itens da lista acima dão alguns limites importantes sobre o tipo de inflação que ocorreu e nos ensinam duas lições muito importantes, se as implicações dessas teorias verificadas e validadas estiverem corretas, sobre o nosso Multiverso.
As flutuações na  RCF são baseadas em flutuações primordiais produzidas pela inflação. Em particular, a "parte plana" em grandes escalas (à esquerda) não tem explicação sem a inflação, e, no entanto, a magnitude das flutuações restringe às escalas máximas de energia que o Universo atingiu no final da inflação. É muito inferior à escala de Planck. Equipe de Ciência da NASA / WMAP

1.) A inflação não ocorreu em energias arbitrariamente elevadas. Há uma escala de energia na qual as leis da física já não fazem sentido: a escala Planck, ou cerca de 1019  GeV. Isso é cerca de 100 trilhões de vezes maior do que as energias máximas alcançadas pelo LHC e um fator de cerca de 100 milhões acima das partículas cósmicas de energia mais altas que já detectamos no Universo. A partir das impressões da inflação, podemos concluir que a temperatura no início do Big Big quente nunca foi maior que cerca de 1015 ou 1016 GeV, seguramente abaixo da escala Planck. Isso implica que a inflação provavelmente ocorreu abaixo dessa escala também. Se for verdade, isso significaria que a época inflacionária obedecia as leis vigentes da física, bem como todas as regiões do Multiverso que a inflação criou.

Concepção artística do universo observável em escala logarítmica. Observe que estamos limitados em quão longe podemos ver ela quantidade de tempo que ocorreu o Big Bang: 13,8 bilhões de anos, ou (incluindo a expansão do Universo) 46 bilhões de anos-luz. Qualquer pessoa que viva no nosso Universo, em qualquer local, veria quase exatamente o mesmo a partir de seu ponto de vista. Créditos: Usuário de Wikipedia Pablo Carlos Budassi

2.) Existem inúmeras regiões onde a inflação não acabou, e ainda continua até hoje. A ideia de que o Big Bang aconteceu em todos os lugares pode ser aplicada ao nosso Universo, mas certamente não deve se aplicar à grande maioria dos universos existentes no Multiverso. Supondo que a inflação é um campo quântico, como todos os campos que conhecemos, deve espalhar-se ao longo do tempo, o que significa que em qualquer região do espaço, tem uma probabilidade de terminar em um determinado momento, mas também uma probabilidade de continuar por um por mais tempo.


Se a inflação for um campo quântico, o valor do campo se espalhará ao longo do tempo, com diferentes regiões de espaço levando diferentes realizações do valor do campo. Em muitas regiões, o valor do campo acabará no fundo do vale, terminando a inflação, mas em muitos outros, a inflação continuará, arbitrariamente até o futuro. E. Siegel / Além da galáxia

Na região que se tornou o nosso Universo, que pode abranger uma grande região que vai muito além do que podemos observar, a inflação terminou tudo de uma vez. Mas além dessa região, há ainda mais regiões onde não terminou. Essas regiões crescem e se inflam com o passar do tempo. A inflação, portanto, deve ser eterna no futuro, pelo menos em algumas regiões do espaço. Isto é independentemente de ser eterno no passado ou não.

Onde quer que ocorra a inflação (cubos azuis), ela fica exponencialmente maior nas regiões do espaço a cada passo para a frente no tempo. Mesmo que haja muitos cubos onde a inflação termina (X vermelho), há muito mais regiões onde a inflação continuará no futuro. O fato de que isso nunca chega ao fim é o que torna a inflação "eterna" uma vez que ela começa. E. Siegel / Além da galáxia

Aceitar tudo isso leva a uma conclusão inescapável: vivemos em um Multiverso, e nosso Universo é apenas um dos incontáveis ​universos que existem dentro dele. No entanto, as previsões padrão que saem disto são difíceis de transformar em ciência. Elas incluem:

  • Que diferentes regiões onde a inflação termina nunca devem colidir ou interagir.
  • Que as constantes e leis fundamentais em diferentes regiões devem ser as mesmas que estão aqui.
A ideia de universos paralelos, aplicada ao gato de Schrödinger. Tão divertida e convincente quanto essa ideia é, sem uma extensa área de espaço para manter essas possibilidades, até mesmo a inflação não criará universos suficientes para conter todas as possibilidades que 13,8 bilhões de anos de evolução cósmica nos trouxeram.  Christian Schirm.

É sempre possível construir um modelo inventado que desafie essas predições genéricas, e alguns cientistas dedicam suas vidas para fazê-lo. Em um artigo no NPR, Sabine Hossenfelder tem razão em criticar essa abordagem, afirmando: "Só porque uma teoria é falseável, não significa que seja científica" . Mas apenas porque as variantes do Multiverso são falseáveis ​​e apenas porque as consequências de sua existência são inobserváveis, não significa que o Multiverso não seja real. Se a Inflação Cósmica, a Relatividade geral e a Teoria Quântica de Campos estão todas corretas, o Multiverso é real e estamos vivendo nele.

Uma ilustração de múltiplos universos independentes, causalmente desconectados uns dos outros em um oceano cósmico sempre em expansão, é uma descrição da ideia do Multiverso. Ozytive / Public domain.

Só não espere que ele resolva suas perguntas mais ardentes sobre o Universo. Para isso, você precisa da física, você pode fazer um teste experimental ou observável. Até este dia chegar, as consequências de um Multiverso provavelmente permanecerão no domínio da ficção científica: onde elas pertencem atualmente. É bom especular, mas se você insistir em atribuir a solução de um problema de física a uma característica não testável do Universo, você está desistindo da física e da ciência. Todos sabemos que os mistérios do universo são difíceis de desvendar, mas isso não é motivo para não tentar encontrar uma solução. O Multiverso é real, mas fornece a resposta para absolutamente nada.

[Forbes]
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