“A coisa mais incompreensível no universo é que ele é compreensível”, disse Albert Einstein certa vez. Hoje em dia, porém, dificilmente o universo pode ser chamado de compreensível ou mesmo único. A física fundamental está em crise com dois conceitos populares frequentemente chamados de "multiverso" e "feio-verso", que literalmente significam "universo múltiplo" e "universo feio".
Como funciona o universo?
Os proponentes de um universo múltiplo defendem a ideia da existência de inúmeros outros universos, alguns dos quais com física e número de dimensões espaciais completamente diferentes; nesses universos, você, eu e todos os outros podemos existir como cópias incontáveis. "O multiverso pode ser a ideia mais perigosa da física", disse o cosmologista sul-africano George Ellis.
Desde os primeiros dias da ciência, a descoberta de uma improvável coincidência levou à necessidade de explicá-la, de procurar uma causa e um motivo ocultos. Exemplos modernos incluem: as leis da física parecem ser ajustadas para permitir que seres inteligentes detectem essas leis - uma coincidência que precisa de explicação.
Com o advento do multiverso, tudo mudou: não importa quão incrível seja a coincidência, nos bilhões de bilhões de universos que compõem o multiverso, pelo menos em algum lugar - ela será. E se a coincidência parece conduzir ao surgimento de estruturas complexas, vida ou consciência, não deveríamos nem mesmo nos surpreender por estarmos em um universo que nos permite existir em primeiro lugar. Mas esse "raciocínio antrópico", por sua vez, implica que não podemos prever nada. Não existem princípios óbvios para os físicos do CERN procurarem por novas partículas. E não há nenhuma lei fundamental a ser encontrada por trás das propriedades aleatórias do universo.
Outro problema tornou-se completamente diferente, mas não menos perigoso - o "universo feio". Segundo a física teórica Sabina Hossenfelder, a física moderna ficou perplexa com sua atração pelo "belo", o que levou ao surgimento de fantasias especulativas matematicamente elegantes, sem conexão com experimentos. Os físicos estão "perdidos na matemática", diz ela. E o que os físicos chamam de "beleza" são estruturas e simetrias. Se não pudermos mais confiar em tais conceitos, a diferença entre compreender e simplesmente conformar-se aos dados experimentais será confusa.
Ambos os problemas têm suas raízes. “Por que as leis da natureza não se importam com o que considero bonito?”, Pergunta Hossenfelder com justiça. E a resposta é: eles não se importam. Claro, a natureza poderia ser complexa, confusa e incompreensível - se fosse clássica. Mas a natureza não é assim. A natureza é mecânica quântica. E embora a física clássica seja a ciência de nossa vida diária, na qual os objetos são separáveis uns dos outros, a mecânica quântica é diferente. O estado do seu carro não está relacionado com a cor do vestido de sua esposa. Mas, na mecânica quântica, todas as coisas estão causalmente relacionadas umas às outras, o que Einstein chamou de "ação fantasmagórica à distância". Essas correlações constituem a estrutura, e a estrutura é linda.
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Em contraste, o multiverso parece difícil de negar. A mecânica quântica, em particular, trata bem. O disparo de elétrons individuais em uma tela com duas fendas resulta no aparecimento de um padrão de interferência no detector atrás da tela. Em cada caso, o elétron passa por ambas as fendas a cada vez.
A física quântica é a ciência por trás das explosões nucleares, smartphones e colisões de partículas - e é conhecida por seus esquisitos, como o gato de Schrödinger suspenso entre a vida e a morte. Na mecânica quântica, diferentes realidades podem se sobrepor (como "partícula aqui" e "partícula ali" ou "gato está vivo" e "gato está morto"), como ondas na superfície de um lago. A partícula pode estar metade aqui e metade ali. Isso é chamado de superposição e é isso que leva ao surgimento do padrão de interferência.
Desenvolvida originalmente para descrever o mundo microscópico, a mecânica quântica mostrou nos últimos anos que controla objetos cada vez maiores, desde que estejam suficientemente isolados do ambiente. No entanto, por alguma razão, nossa vida diária está de alguma forma protegida de muitas estranhezas quânticas. Ninguém nunca viu um gato meio morto, e sempre que você mede a posição de uma partícula, obtém um determinado resultado.
A interpretação direta assume que todas as opções possíveis são realizadas, embora em realidades diferentes, mas paralelas dos "ramos de Everett" - nomeados em homenagem a Hugh Everett, que primeiro defendeu este ponto de vista, conhecido como a interpretação de muitos mundos da mecânica quântica. Os "muitos mundos" de Everett representam, na verdade, apenas um exemplo de multiverso - um de quatro. Os outros dois são menos interessantes, e o terceiro é o "cenário da teoria das cordas", ao qual retornaremos mais tarde.
Ao recorrer à mecânica quântica para justificar a beleza da física, parece que estamos sacrificando a singularidade do universo. No entanto, essa conclusão está apenas na superfície. O que geralmente passa despercebido em tal quadro é que o multiverso de Everett não é fundamental. É apenas aparente ou "emergente", como diz o filósofo David Wallace, da University of Southern California.
Para entender este ponto, você precisa entender o princípio subjacente às medições quânticas, bem como à "ação misteriosa à distância". A chave para ambos os fenômenos é o conceito de "emaranhamento", que foi apontado em 1935 por Einstein, Boris Podolsky e Nathaniel Rosen: na mecânica quântica, um sistema de dois spins emaranhados com soma zero pode consistir em uma superposição de pares de spins com direções opostas de rotação com incerteza absoluta nas direções de rotação do indivíduo rotaciona. O emaranhamento é uma maneira natural de combinar as partes em um todo; as propriedades individuais dos constituintes deixam de existir em favor de um sistema geral fortemente vinculado.
Sempre que um sistema quântico é medido ou associado ao seu ambiente, o emaranhamento desempenha um papel importante: o sistema quântico, o observador e o resto do universo estão interligados. Do ponto de vista de um observador local, a informação se espalha em um ambiente desconhecido e dá-se início ao processo de "decoerência". Decoerência é um agente de classicidade: descreve a perda de propriedades quânticas quando um sistema quântico interage com seu ambiente. A decoerência funciona como um zíper entre as realidades paralelas da física quântica. Do ponto de vista do observador, o universo "se divide" em ramos separados de Everett. O observador observa um gato vivo ou um gato morto, mas nada entre eles. Para ele, o mundo parece clássico, embora do ponto de vista global ainda seja mecânico quântico. Na realidade,desse ponto de vista, todo o universo é um objeto quântico.
Monismo Quântico
E aqui nos baseamos no conceito mais interessante de "monismo quântico" proposto pelo filósofo Jonathan Schaffer. Shaffer ponderou a questão do que é feito o universo. De acordo com o monismo quântico, a camada fundamental da realidade não consiste em partículas ou cordas, mas no próprio universo, entendido não como a soma de suas coisas constituintes, mas sim como um único estado quântico emaranhado.
Pensamentos semelhantes foram expressos anteriormente, por exemplo, pelo físico e filósofo Karl Friedrich von Weizsacker: Levar a mecânica quântica a sério prediz uma realidade quântica única e unificada que está por trás do multiverso. A homogeneidade e as pequenas flutuações na temperatura da radiação cósmica de fundo, que indicam que o universo observável pode ser rastreado até um único estado quântico, geralmente associado ao campo quântico da inflação primordial, apóiam essa visão.
Além disso, essa conclusão se estende a outros conceitos de multiverso. Como o emaranhamento é universal, ele não se limita à nossa bolha cósmica. O que quer que seja o multiverso, se você abraçar o monismo quântico, tudo fará parte de um único todo: sempre haverá uma camada mais fundamental de realidade subjacente à multidão do universo dentro do multiverso, e essa camada será única.
Tanto o monismo quântico quanto a interpretação dos muitos mundos de Everett são previsões da mecânica quântica. Eles se distinguem apenas pela perspectiva: o que, do ponto de vista de um observador local, parecerá “muitos mundos”, na realidade representa um único universo único de um ponto de vista global (por exemplo, uma criatura que pode ver todo o universo de fora).
Em outras palavras, muitos mundos são monismo quântico através dos olhos de um observador com informações limitadas sobre o universo. Na verdade, a motivação original de Everett era desenvolver uma descrição quântica de todo o universo em termos de uma "função de onda universal". Olhe para isso através de uma janela embaçada: a natureza está dividida em muitas partes, mas isso é apenas uma distorção da perspectiva.
Monismo e mundos múltiplos podem ser evitados, mas apenas se alguém mudar o formalismo da mecânica quântica - geralmente isso conflita com a teoria da relatividade especial de Einstein - ou alguém apresentar a mecânica quântica não como uma teoria sobre ciência, mas como sobre o conhecimento: ideias humanas, mas não ciência.
Em sua forma atual, o monismo quântico deve ser visto como um conceito-chave na física moderna: ele explica por que a "beleza", percebida como estrutura, correlação e simetria entre esferas externamente independentes da natureza, não é um ideal estético distorcido, mas uma consequência da separação da natureza de um único estado quântico. Além disso, o monismo quântico também remove a necessidade de um universo múltiplo, pois prevê correlações realizadas não apenas em um único universo nascido, mas em qualquer ramo único do multiverso.
Finalmente, o monismo quântico poderia resolver a crise da física fundamental experimental, que depende de colisões cada vez maiores para estudar constituintes cada vez menores da natureza. Porque os menores componentes não serão a camada fundamental da realidade. Estudar o básico da mecânica quântica, novas áreas da teoria quântica de campos ou as maiores estruturas da cosmologia pode ser igualmente recompensador.
Tudo isso significa que não devemos parar de pesquisar. No final, esse desejo não pode ser tirado de nós. Em algum lugar bem no fundo, existe uma realidade única, compreensível e fundamental.
Ilya Khel
