Se você pensava que tudo estava limitado ao que encontramos além do horizonte cósmico, prepare-se para mudar de ideia.
“É difícil construir modelos de inflação que não conduzam a um multiverso. Isso não é impossível, então tenho certeza de que mais pesquisas são necessárias. Mas a maioria dos modelos de inflação leva a um multiverso, e as evidências da inflação nos levarão a uma aceitação séria [de universos múltiplos]”, disse Alan Guth, o físico e cosmólogo americano que foi o pioneiro da ideia de inflação, ou expansão cósmica, uma vez.
Imagine que o universo que observamos - de ponta a ponta - é apenas uma gota no oceano cósmico. Que além do que vemos, há mais espaço, mais galáxias, acima de tudo, incontáveis bilhões de anos-luz a mais longe do que podemos alcançar. E tão vasto quanto o universo pode ser, assim como incontáveis pode ser o número de universos semelhantes - alguns maiores e mais antigos, alguns menores e mais jovens - espalhados por todo o espaço-tempo. E com a mesma rapidez com que esses universos se expandem, o espaço-tempo que os contém se expande ainda mais rápido, separando-os ainda mais e garantindo que dois universos nunca se encontrem. Parece ficção científica? Esta é a ideia científica de multiverso, ou universos múltiplos. Mas se a visão científica que adotamos hoje estiver correta,essa ideia não será apenas adequada, mas também uma consequência inevitável de nossas leis fundamentais, diz o físico Ethan Siegel.
A ideia de múltiplos universos está enraizada na física necessária para descrever o universo que vemos e habitamos hoje. Por todo o céu, vemos estrelas e galáxias agrupadas em uma grande teia cósmica. Mas quanto mais longe olhamos para o espaço, mais voltamos no tempo. Quanto mais distantes as galáxias estão, mais jovens elas são e, portanto, menos desenvolvidas. Suas estrelas têm menos elementos pesados, parecem menores porque há menos fusões, mais espirais e menos elipses (porque as últimas levam tempo) e assim por diante. Se nos movermos para os limites do visível, encontraremos as primeiras estrelas no universo, e além delas - uma região de escuridão na qual há apenas uma luz: o brilho posterior do Big Bang.
O próprio Big Bang - que aconteceu 13,8 bilhões de anos atrás - não foi o início do espaço e do tempo, mas sim o início de nosso universo observável. Antes disso, houve uma era conhecida como inflação cósmica, quando o próprio espaço se expandia exponencialmente, preenchido com a energia inerente à estrutura do espaço-tempo. A inflação cósmica é em si um exemplo de uma teoria que veio e substituiu a que veio antes dela:
“Foi consistente com todos os sucessos da teoria do Big Bang e cobriu toda a cosmologia moderna.
- Ela explicou uma série de problemas que o Big Bang não conseguiu explicar, incluindo por que o universo estava em toda parte à mesma temperatura, por que é espacialmente plano e por que não havia relíquias de alta energia como monopolos magnéticos.
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“E ela fez muitas novas previsões que poderiam ser testadas por observação, muitas das quais foram confirmadas.
Houve, no entanto, uma consequência, que a teoria da inflação previu. Não sabemos se podemos confirmar ou não: múltiplos universos.
A inflação leva a uma expansão exponencial do espaço, que pode muito rapidamente resultar no fato de que qualquer espaço curvo pré-existente aparecerá plano.
A inflação faz com que o espaço se expanda exponencialmente. Ou seja, você pega qualquer coisa que existia antes do Big Bang e se torna muito, muito, muito mais do que era. Até agora, isso nos convém: explica como obtivemos um universo homogêneo e enorme. Quando a inflação termina, o universo se enche de matéria e radiação, cuja aparência vemos como um Big Bang em brasa. E é aqui que as estranhezas começam. Para que a inflação termine, não importa qual campo quântico seja responsável por ela, ela precisa ir de um estado instável de alta energia para um estado estável e de baixa energia. Essa transição e "escorregão" para o vale é o que põe fim à inflação e causa o Big Bang.
Mas não importa qual campo é responsável pela inflação, como em todas as outras áreas obedecendo às leis da física, deve ser inerentemente um campo quântico. Como todos os campos quânticos, é descrito por uma função de onda, com a probabilidade de propagação da onda ao longo do tempo. Se a magnitude do campo rolar lentamente para o vale, a propagação quântica da função de onda será mais rápida do que o roll-off, o que significa que é possível - até provável - a inflação levará gradualmente ao Big Bang.
Se a inflação fosse um campo quântico, a magnitude do campo divergiria ao longo do tempo, com diferentes regiões do espaço assumindo diferentes realizações do valor do campo. Em muitas regiões, o valor do campo cairá até o fundo do vale, acabando com a inflação, mas em muitas outras, a inflação continuará pelo tempo que você quiser no futuro.
Como o espaço se expande a uma taxa exponencial durante a inflação, isso significa que exponencialmente mais regiões do espaço são criadas ao longo do tempo. Em algumas áreas, a inflação vai acabar: onde o campo desliza para um vale. Mas em outros, a inflação vai continuar, criando cada vez mais espaço em torno de cada área onde termina a inflação. A taxa de inflação é muito mais rápida do que até a taxa de expansão máxima do Universo repleto de matéria e energia, portanto, no menor tempo possível, as áreas de inflação cobrem tudo. De acordo com os mecanismos que nos fornecem inflação suficiente para criar o universo que vemos, nossa região do espaço onde a inflação acabou é cercada por muito mais regiões - onde a inflação continua ou não terminou imediatamente.
A inflação segue indefinidamente, apesar das áreas onde acabou
É aqui que ocorre o fenômeno conhecido como inflação eterna. Onde termina a inflação, nasce o Big Bang e o universo - como o que vemos - é semelhante ao nosso. Mas onde a inflação não acaba, nasce mais espaço inflacionário, o que dá origem a outras regiões em que haverá big bangs, separados da nossa, e outras regiões em que começa a inflação.
Quão grande é o nosso universo, esta é apenas uma pequena fração de tudo o que realmente é
Essa imagem de vastos universos, muito maior do que a parte escassa que podemos observar, criada constantemente pelo espaço crescente, é o multiverso. É importante entender que o multiverso não é uma teoria científica em si. Não faz previsões e fenômenos observáveis que podemos alcançar. Não, o próprio multiverso é uma previsão teórica que segue as leis da física que deduzimos até agora. Talvez esta seja até uma consequência inevitável dessas leis: se você pegar um universo inflacionário governado pela física quântica, você terá isso.
Talvez nossa compreensão desse estado antes do Big Bang esteja errada, e que nossa compreensão da inflação esteja completamente errada. Nesse caso, a existência de múltiplos universos não será a consequência final. Mas a previsão da inflação eterna, contendo incontáveis universos de bolso, é uma consequência direta de nossas melhores teorias, se correta.
O que é o multiverso, então? Pode ir além da física e se tornar a primeira "metafísica" com motivação física que já encontramos. Pela primeira vez, entendemos os limites do que nosso universo pode nos ensinar. Até então, podemos prever, mas não podemos confirmar nem negar o fato de que nosso universo é apenas uma pequena parte de um reino maior: o multiverso.
Ilya Khel
