Como um universo em expansão poderia criar um multiverso
Paul M. Sutter é astrofísico na Universidade do Estado de Ohio, apresentador de “Ask a Spaceman” e “Space Radio”, e autor de “Your Place in the Universe”. Sutter contribuiu com este artigo para Expert Voices: Op-Ed & Insights da Space.com.
É um perene favorito de ficção científica: outros mundos, outros universos, outras possibilidades, além dos limites do cosmos conhecido ou apenas um movimento de um dispositivo mágico de distância. Talvez os outros mundos sejam estranhamente semelhantes aos seus, exceto por alguma pequena mudança na história. Talvez eles sejam radicalmente diferentes, com novos e estranhos e maravilhosos tipos de vida. Talvez eles sejam tão diferentes que as regras básicas da física nem se aplicam lá.
Estou falando, é claro, sobre o multiverso – a possibilidade de que existam outros universos distintos em algum lugar lá fora.
Mas eles existem?
Soprando bolhas
A ideia do multiverso surge em algumas áreas diferentes da ciência, filosofia e até religião. Dentro da própria física, a possibilidade de outros mundos aparece na mecânica quântica (especialmente através da interpretação de “muitos mundos”, na qual cada resultado aleatório em uma interação se ramifica de novos universos onde cada resultado é realizado) e teoria das cordas de dimensões extras minúsculas e enroladas levam a diferentes físicas em seus próprios universos).
Essas idéias são divertidas de falar, mas talvez a rota mais atraente para o multiverso seja através da nossa compreensão dos primeiros momentos do próprio universo: o período da inflação.
O melhor que podemos perceber é que o universo extremamente primitivo passou por um período de expansão incrivelmente rápida: a inflação. Os cientistas teorizam que esta época foi impulsionada por um campo quântico exótico – uma energia espumante e borbulhante, assada no vácuo do próprio espaço-tempo – que fez com que o universo quase se rasgasse com a intensidade de sua expansão. Mas logo esse campo perdeu sua vitalidade e decaiu no enxame de partículas que hoje habitam o universo atual.
E foi nessa época de inflação que um multiverso teve uma chance viável de aparecer. Imagine o universo inicial dominado pela inflação como um pão gigante de pão crescente. A história que acabei de contar pressupõe que a inflação começa e pára uniformemente em todo o cosmos; o pão inteiro pára de subir no exato mesmo momento.
Mas o que quer que tenha impulsionado a inflação foi um campo quântico, o que significa que não podemos presumir que as coisas são tão simples. Algumas partes do campo eram apenas aleatoriamente mais energéticas que outras, enquanto outras eram mais calmas. Essa é apenas a natureza aleatória da vida em um mundo quântico.
Então nosso pão não é exatamente uniforme. Algumas partes dela podem parar de subir, se isolando e se isolando, enquanto o resto do pão continua a subir. E como sempre haverá alguma parte do bolo subindo mais rápido do que a média, agora você pode imaginar um pedaço de pão que continua a crescer por toda a eternidade, com pequenos pedaços e bolsos aqui e ali pegando aleatoriamente uma porção lenta e se beliscando.
Cada um desses bits comprimidos é o seu próprio universo único, apenas uma bolha de muitos no multiverso. Além disso, os detalhes do fim da inflação determinam um conjunto de propriedades físicas importantes, como a força das forças da natureza e as massas das partículas (os detalhes dependem do modelo particular de inflação). Estamos falando de coisas como a massa do elétron e o número de espécies de partículas. Coisas realmente importantes.
E como cada um desses universos esmagadores acaba com a inflação de uma forma única e especial, cada um dos universos da bolha recebe um conjunto único de física.
Respostas de interseção
Como todo o pão continua a crescer (como sempre há uma parte dele com uma taxa de inflação mais rápida do que a média), muito rapidamente, você obtém um grande número de universos borbulhando um em torno do outro. Um multiverso Cada universo é essencialmente fechado para sempre dos outros. No entanto, existem alguns casos em que eles podem se cruzar.
Se dois universos se afastam relativamente um após o outro, e relativamente próximos um do outro, então eles podem se cruzar brevemente antes de se inflarem um do outro pelo resto da eternidade. E se o fizerem, essa interseção pode deixar uma marca no fundo cósmico de microondas desses universos, a camada fóssil restante de luz de quando o universo era infantil, com 380.000 anos de idade.
Imagine duas bolhas de sabão se esfregando umas nas outras; essa impressão tomará a forma de um círculo de aparência estranha no céu (onde a “estranheza” depende de que tipo de universo poderíamos estar se cruzando). Naturalmente, não encontramos vestígios desse tipo de multiverso.
Sem evidências diretas, é difícil julgar a viabilidade da idéia do multiverso a partir da inflação. Poderia ser um resultado genérico de todas as teorias da inflação, de modo que, se pudermos encontrar evidências mais fortes da inflação, poderíamos também demonstrar a existência do multiverso. Mas agora, não entendemos completamente a mecânica da inflação, então não há muito o que fazer.
E aqui está outra questão para refletir. Se você mudasse um pouco a física do nosso universo, a vida como a conhecemos seria impossível. Por que nos encontramos em um universo tão especial, onde o nosso tipo de vida pode sobreviver? É talvez por causa de todas as bolhas no multiverso, é claro que nos encontraríamos em um dos poucos capazes de estimular a inteligência? (Ou então não estaríamos cientes disso.) Ou é algo muito mais profundo? Isso é mesmo uma questão para a ciência?
Talvez outro universo tenha todas as respostas.
Aprenda mais ouvindo o episódio “Nós Vivemos no Multiverso?” no podcast “Ask a Spaceman”, disponível no iTunes e na Web em http://www.askaspaceman.com. Graças a @ProducerEv, Matthew A., Tom S., Taha, Oliver H., Wally H., Christiaan D., Keith G., Alex Z., Murtaza P., Kent L., Gabi P. e Slinkerdeer para o perguntas que levaram a esta peça! Faça sua própria pergunta no Twitter usando #AskASpaceman ou seguindo Paul @PaulMattSutter e facebook.com/PaulMattSutter.
Arigo Original: https://www.space.com/inflating-universe-could-create-multiverse.html