A CIÊNCIA POR TRÁS DOS UNIVERSOS PARALELOS - CINCO MOTIVOS PELOS QUAIS DEVEMOS ESTAR EM UM MULTIVERSO

A ciência por trás dos universos paralelos

De alguma forma, às vezes a ideia de que existem universos paralelos parecidos com o nosso, porém onde certos eventos não ocorreram (como o ataque nuclear a Hiroshima ou o lançamento dos filmes 1, 2 e 3 de Star Wars), soa reconfortante. Mas o que a ciência tem a dizer sobre isso?

Para ilustrar a questão, a equipe do canal do YouTube MinutePhysics criou um vídeo em que combinam narração e desenhos. “Se o universo é ‘tudo o que há’, você não pode ter duas versões dele, certo? Do contrário, o par seria ‘tudo o que há’, ao invés do que você começou chamando de ‘universo'”, explicam os autores.

O grande problema, nesse caso, seria a terminologia. Físicos informalmente dizem “universo” quando na verdade querem dizer “universo observável”, ou seja, a parte do universo que conseguimos ver até agora. Nesse caso, não haveria problema em falar que há outros universos observáveis, tão distantes que a luz que vem deles ainda não chegou até nós, mesmo em bilhões de anos de existência.
Quando se fala em “universos paralelos”, dizem os autores, seria mais preciso usar o termo “multiversos”, que normalmente se refere a três modelos bastante distintos uns dos outros (nenhum confirmado ou testado experimentalmente):

Universos bolhas

“A ideia é que há outras partes do universo muito distantes, ou dentro de buracos negros, que nós provavelmente jamais veremos”, resumem. “Esse modelo foi criado para explicar por que nosso universo é tão bom em formar estrelas, galáxias, buracos negros e vida”.
Cada um desses universos poderia ter leis da Física levemente diferentes, mas apenas alguns (ou, quem sabe, apenas o nosso) teria a Física necessária para permitir a existência de vida (ou de planetas, ou de qualquer outra coisa) como conhecemos.

Membranas e dimensões extras

De acordo com esse modelo,o nosso universo é “apenas” um espaço com três dimensões contido em um conjunto maior, que tem nove dimensões espaciais. “Se o espaço tiver nove dimensões, há lugar suficiente para vários universos de três dimensões que seriam aparentemente como o nosso, mas, como as páginas de um jornal, seriam apenas parte de um conjunto”. Essas “superfícies” são chamadas de “membranas”.

Múltiplos mundos da mecânica quântica

Baseado em princípios como o da incerteza quântica, o modelo sugere que todos os possíveis desdobramentos de qualquer evento ocorrem, mas nós vivemos em uma sequência específica deles. Em outro universo, por exemplo, você teria ganho um Prêmio Nobel – porém não ganhou no universo em que estamos devido a uma longa e complexa cadeia de eventos.

Observação difícil (mas não impossível)

Estudos do espaço e da mecânica quântica podem ajudar a avaliar melhor esses três modelos, uma tarefa árdua, mas que faz parte do “trabalho” da ciência.
“Como sempre”, finalizam os autores do vídeo, “devemos nos lembrar de que Física é ciência, não filosofia, e que em nossas tentativas de explicar o universo que observamos, temos que fazer afirmações que, a princípio, podem ser testadas e, então, testá-las”.[YouTube, MinutePhysics]

Em poucos anos, todo o campo da física pode ser revolucionado

O campo da física pode ser totalmente transformado em breve.
Essa opinião, emitida recentemente pelo renomado físico Nima Arkani-Hamed durante uma palestra do Instituto Perimeter de Física Teórica em Waterloo, no Canadá, é compartilhada por outros grandes nomes da área.

A necessidade de uma revolução vem do fato de que a física que observamos no mundo real e as teorias da relatividade e da mecânica quântica não se dão muito bem.
Em certo sentido, os princípios por trás dessas teorias parecem ser impossíveis quando os físicos cavam um pouco mais fundo. Em outras palavras, os cientistas se deparam com muitos problemas quando tentam aplicá-los para a totalidade do espaço e do tempo.

Um universo macroscópico inexplicável

Uma grande dificuldade é que a física convencional não explica por que o universo é tão grande.
A teoria da relatividade de Albert Einstein diz que uma enorme quantidade de energia existe no vácuo do espaço, e que ela deveria curvar o espaço-tempo. Na verdade, deveria haver tanta curvatura que o universo seria uma pequena bola amassada.
“Isso faria do universo terrivelmente diferente do que é hoje”, disse Arkani-Hamed.
A mecânica quântica não é muito melhor para resolver essa questão. A teoria é boa em descrever o pequeno reino da física de partículas, mas se decompõe quando os físicos tentam aplicá-la para o universo como um todo.
“Tudo da mecânica quântica é violado por nosso universo porque estamos acelerando (expandindo)”, explica Arkani-Hamed.

Novas fronteiras

Uma forma possível de solucionar todos esses problemas é com uma hipótese totalmente nova que fosse além do Modelo Padrão, a teoria reinante da física de partículas atualmente.
Por exemplo, a Teoria das Cordas propõe que as partículas não são realmente partículas. Em vez disso, toda a matéria no universo é composta de minúsculas cordas vibrantes. As equações que suportam a Teoria das Cordas parecem funcionar, mas isso não significa que não há outras fórmulas ou explicações viáveis.
A Supersimetria é outra explicação possível que se enquadra nessa “nova física”. De acordo com essa ideia, todas as partículas subatômicas têm uma “superparceira” que os físicos ainda precisam descobrir.
A Supersimetria abriria direções extras que as partículas poderiam se mover. Por isso, sua descoberta reforçaria o Modelo Padrão da Física.

Futuro

Quando o maior acelerador de partículas do mundo, o Grande Colisor de Hádrons, na Suíça, voltar a funcionar no próximo ano, os físicos começarão a procurar as partículas extras que a Supersimetria sugere que deveriam existir.
Em poucos anos, os experimentos provavelmente vão dizer se os físicos precisam afinar as teorias existentes ou se o campo da física tem que realizar uma mudança de paradigma muito mais profunda e dramática.
“Hoje, temos finalmente o quadro teórico certo para responder estes tipos de grandes questões”, disse Arkani-Hamed. “O próximo passo será provavelmente uma revolução”. [LiveScience]

5 motivos pelos quais devemos estar em um multiverso

A teoria do multiverso prega que o universo em que vivemos não é o único que existe. Na verdade, nosso universo pode ser apenas um entre um número infinito de universos que compõem um “multiverso”.
Sei o que você está pensando: “aham, claro”. Embora a ideia realmente soe como algo saído da mais barata ficção científica, há uma física bastante razoável por trás dela.
Mais: não há apenas uma teoria que chega a um multiverso: diversas teses físicas independentes apontam para tal conclusão. Na verdade, alguns especialistas acreditam que é mais provável que existam universos ocultos, do que o contrário.

Confira as cinco teorias científicas mais plausíveis que sugerem que vivemos em um multiverso:

1 – Universos infinitos

Os cientistas não podem ter certeza sobre a forma do espaço-tempo, mas mais provavelmente, ela é plana (em oposição à esférica) e estende-se infinitamente. Se o espaço-tempo dura para sempre, então deve começar a se repetir em algum ponto, porque há um número finito de formas com as quais as partículas podem ser organizadas no espaço e no tempo.
Então, se você olhar longe o suficiente, encontrará uma outra versão de você – na verdade, versões infinitas de você. Alguns desses “gêmeos” estarão fazendo exatamente o que você está fazendo agora, enquanto outros estarão com uma roupa diferente esta manhã, e outros ainda terão carreiras e escolhas de vida totalmente diferentes.
Como o universo observável se estende apenas até onde a luz teve a chance de chegar nos 13,7 bilhões de anos desde o Big Bang (que seria 13,7 bilhões de anos-luz), o espaço-tempo além dessa distância pode ser considerado o seu próprio universo, separado do nosso. Deste modo, uma multiplicidade de universos deve existir, uns ao lado dos outros, em uma manta de retalhos gigante de universos.

2 – Inflação eterna

Além dos múltiplos universos criados por estender infinitamente o espaço-tempo, outros universos podem surgir a partir de uma teoria chamada “inflação eterna“. A inflação é a noção de que o universo se expandiu rapidamente após o Big Bang, inflando como um balão. Inflação eterna, proposta pela primeira vez pelo cosmólogo Alexander Vilenkin da Universidade Tufts, sugere que alguns bolsões no espaço pararam de inflar, enquanto outras regiões continuam a inflar, dando assim origem a muitos universos isolados em “bolhas”.
Assim, o nosso próprio universo, onde a inflação já acabou, permitindo que estrelas e galáxias se formassem, é uma pequena bolha em um vasto mar de bolhas no espaço, algumas das quais ainda estão inflando. E em alguns desses universos bolhas, as leis e constantes fundamentais da física podem ser totalmente diferentes do que são no nosso, tornando-os muito estranhos para nós.

3 – Universos paralelos

Outra ideia de multiverso que surge da teoria das cordas é a noção de universos paralelos que pairam fora do alcance do nosso, proposta por Paul Steinhardt da Universidade de Princeton (EUA) e Neil Turok do Instituto de Física Teórica em Ontário, Canadá. Vem da possibilidade de muito mais dimensões existirem em nosso mundo, além das três de espaço e uma de tempo que nós conhecemos. Ou seja, mais do que nosso próprio mundo tridimensional, outros espaços tridimensionais podem flutuar num espaço de dimensão superior.
O físico Brian Greene da Universidade de Columbia (EUA) descreve a ideia como a noção de que “o nosso universo é apenas um dos potencialmente numerosos mundos flutuantes em um espaço de dimensão mais elevada, bem como uma fatia de pão dentro de um grandioso pão cósmico”.
Uma variação desta teoria sugere que esses universos não são sempre paralelos e fora de alcance. Às vezes, eles podem bater um no outro, causando repetidos Big Bangs que redefinem os universos novamente.

4 – Universos filhos

A teoria da mecânica quântica, que reina sobre o pequeno mundo das partículas subatômicas, sugere uma outra maneira na qual múltiplos universos podem surgir. A mecânica quântica descreve o mundo em termos de probabilidades, em vez de resultados definitivos. E a matemática desta teoria sugere que todos os resultados possíveis de uma situação realmente ocorrem – em seus próprios universos separados. Por exemplo, se você chegar a uma encruzilhada onde você pode ir para a direita ou para a esquerda, o universo atual dá origem a dois universos “filhos”: um em que você vai para a direita, e outro no qual você vai para a esquerda. “E, em cada universo, há uma cópia sua assistindo um ou outro resultado, pensando – incorretamente – que a sua realidade é a única realidade”, diz Greene.

5 – Universos matemáticos

Os cientistas têm debatido se a matemática é simplesmente uma ferramenta útil para descrever o universo, ou se a matemática em si é a realidade fundamental – nesse caso, nossas observações do universo são apenas percepções imperfeitas de sua verdadeira natureza matemática.
Se este for realmente o caso, então talvez a estrutura matemática específica que compõe o nosso universo não é sua única opção. De fato, todas as possíveis estruturas matemáticas existem como seus próprios universos separados.
“A estrutura matemática é algo que você pode descrever de uma maneira que é completamente independente da bagagem humana”, disse Max Tegmark, do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (EUA), que propôs esta ideia. “Eu realmente acredito que existe um universo lá fora que pode existir independentemente de mim, e que iria continuar a existir mesmo se não houvesse seres humanos”.[LiveScience]

Bônus: como provar que o multiverso existe

A presença de um “multiverso”, ou seja, vários universos desconectados pode ser possível para explicar a quantidade enorme de energia escura que o nosso universo tem – um assunto polêmico que intriga cientistas do mundo (ou mundos) todo há tempos.
Cerca de 74% do universo parece ser feito de energia escura. Outros 22% parecem ser matéria escura, uma misteriosa forma de matéria que só podemos detectar observando sua força gravitacional. No fim, apenas 4% do nosso universo é composto por coisas que podemos ver e tocar; a matéria comum. Por que essa desigualdade?
Nenhuma outra teoria existente sobre o nosso universo consegue explicar tal fenômeno. Com a teoria do multiverso, essa quantidade de energia não só se torna explicável, como é inevitável.
Outros fenômenos, como a radiação cósmica de fundo e a expansão do universo, também levam a crer na existência de vários universos.
O problema é que ainda não temos como provar que estamos em um multiverso. Se daqui é difícil até encontrar outros planetas, quem diria um inteiro outro universo!
Para calcular como encontrar esse multiverso e como medi-lo, precisamos investir em probabilidades, tentar “chutar” quais serão as características principais dele (como a quantidade de energia escura que ele teria). Para calcular essas probabilidades, é preciso uma medida – uma ferramenta matemática que ajuda na definição dessas probabilidades. Mas encontrar essa medida quando o assunto é o multiverso é muito difícil. Seria como comparar infinitos. “Qual infinito é maior?” parece uma pergunta sem noção.
Nosso universo surgiu do Big Bang, provavelmente um choque entre um universo e outro, e há uma variedade de universos que pode ser produzida dessa forma. Poderíamos usar essas medidas para calcular as probabilidades. Mas aplicar isso na prática é outra história. O problema é que, pra funcionar mesmo, esses cálculos precisariam da quantidade inicial de vácuo no universo – e isso ainda é um mistério.
Segundo o famoso físico Stephen Hawking, uma outra forma de verificar o multiverso seria buscar características na radiação de fundo de micro-ondas que indicassem a colisão de outro universo com o nosso num passado distante.
A radiação cósmica de fundo (CMB, na sigla em inglês) que aparece no universo na frequência mais alta possível de micro-ondas deixa marcas no espaço-tempo. Segundo a teoria dos vários universos, essas marcas foram deixadas após a colisão dos vários universos ao longo de suas existências. Nosso próprio universo, portanto, poderia já ter colidido com um ou mais “vizinhos”.
Para que se possa entender esse mecanismo, os cientistas britânicos fizeram uma comparação com bolhas de sabão. Imagine que cada bolha de sabão é um universo, com suas próprias leis físicas de espaço-tempo. Quando duas bolhas de sabão encostam uma na outra, a área em que elas se tocam torna-se circular. Da mesma maneira, quando dois universos colidem, a radiação CMB resultante do choque também toma forma circular. Essa radiação circular, dessa forma, seria um sinal claro de que dois universos colidiram naquele ponto.
De fato, já foi possível observar a incidência de CMB circulares em certas áreas do espaço, que foram marcadas como indicativos dessa teoria. Não se conseguiu, entretanto, definir um padrão para o aparecimento dessas CMB, que continuam parecendo aleatórias.
O que se buscará a partir de agora, portanto, é ordenar as observações para fortalecer essa teoria. Um satélite da Agência Europeia Espacial, chamado Planck, está no espaço desde 2009, e em 2013 deverá ter respostas mais detalhadas sobre a nova teoria.

Fonte:http://hypescience.com/