Tentando entender qual é a natureza do universo, como ele se originou e o que o espera no futuro, os cientistas às vezes constroem hipóteses e modelos inusitados, como, por exemplo, a teoria do Big Bounce.
O universo começou com uma explosão, ou com um salto, ou com outra coisa? A questão de nossas origens é um dos problemas mais espinhosos da física, com poucas respostas e muita especulação. A teoria mais popular e geralmente aceita hoje é a inflação cósmica, segundo a qual, nas primeiras frações de segundo após o Big Bang, todo o espaço-tempo passou por um período de expansão incrivelmente rápida. No entanto, existem outras ideias concorrentes. Por exemplo, de acordo com o modelo cíclico do Universo, nosso espaço-tempo foi precedido por outro, que sobreviveu ao período da Grande Compressão e voltou a explodir - podemos observá-lo hoje. Além disso, existe a teoria do Big Bounce que segue o padrão cíclico.
O modelo inflacionário tem muitos fãs, pois a rápida expansão que postula explica muitas das propriedades do universo, como por que ele parece relativamente plano (em vez de curvo quando se fala em escalas grandes) e uniforme em todas as direções (em todas as direções do espaço, em todas as direções da matéria são aproximadamente as mesmas). Ambas as condições se desenvolvem quando as áreas do espaço distantes umas das outras estavam inicialmente localizadas muito próximas. No entanto, as versões mais recentes da teoria parecem sugerir - ou mesmo exigir - que a inflação criou não apenas o nosso universo, mas uma paisagem infinita de universos, na qual todos os tipos possíveis de universos com todos os conjuntos de leis físicas e propriedades foram formados. Alguns cientistas gostam dessa suposição,uma vez que pode explicar a existência de nosso Universo com condições aparentemente aleatórias, mas idealmente ajustadas para a existência de vida. Se em tal paisagem existem todos os tipos de espaço imagináveis e inimagináveis, então não é surpreendente que o nosso esteja entre eles. Ao mesmo tempo, outros físicos consideram a ideia de um multiverso repulsiva, em parte porque se uma teoria prediz a ocorrência de todos os eventos possíveis, ela não irá predizer exclusivamente o nosso universo.se uma teoria prediz a ocorrência de todos os eventos possíveis, ela não predirá exclusivamente o nosso universo.se uma teoria prediz a ocorrência de todos os eventos possíveis, ela não predirá exclusivamente nosso universo.
As teorias do Big Rebound também prevêem espaços planos e preenchidos de maneira uniforme, devido aos efeitos de suavização que podem ocorrer quando ele se contrai. No entanto, a pedra de tropeço da ideia de rebote tem sido considerada há muito tempo a transição da contração para a expansão, o que requer a odiada ideia de "singularidade" - o tempo em que o universo era um ponto de densidade infinita - que muitos consideram uma suposição matematicamente sem sentido, indicando que o trem da teoria saiu trilhos. Mais recentemente, os físicos começaram a afirmar que encontraram equações de salto que não contêm singularidades. Em 2016, Neil Turok e Steffen Giehlen publicaram seus cálculos na Physical Review Letters. Então Turok comentou sobre este trabalho da seguinte maneira:
“Descobrimos que poderíamos descrever com precisão a evolução quântica do universo, e descobrimos que o universo transita suavemente através da singularidade para o outro lado. Esperávamos por isso, mas não obtivemos esses resultados antes”.
Big Bounce Animation / Quanta Magazine.
Portanto, muitos consideram 2016 o nascimento do Big Rebound, embora o próprio conceito remonte aos trabalhos de cientistas como, em particular, Willem de Sitter e Georgy Gamow. O avanço no desenvolvimento da teoria veio com duas técnicas usadas por Turok e Ghilen. O primeiro era usar a ainda incompleta teoria da cosmologia quântica - uma mistura de mecânica quântica e relatividade geral - em vez de descrever o universo com a Teoria Geral clássica. A segunda técnica presumia que, quando o espaço era muito jovem, a matéria se comportava como luz - no sentido de que as leis da física que a descreviam eram independentes da escala. Por exemplo, a luz age da mesma maneira, independentemente de seu comprimento de onda. No entanto, a física da matéria geralmente difere dependendo das escalas em questão. De acordo com modelos modernos,Por cerca dos primeiros 50 mil anos, o Universo foi preenchido com radiação, e não havia muita matéria comum observada em todos os lugares do espaço hoje. Modelos recentes do Big Rebound Universe indicam que ele não tinha escala em seus estágios iniciais.
Turok e Ghilen descobriram que um universo encolhendo sob tais condições nunca entraria em um estado de singularidade real. Na verdade, ele “faz um túnel” através desse ponto, “saltando” do estado anterior para o estado posterior. Embora possa parecer um truque à primeira vista, é um fenômeno comprovado na mecânica quântica (tunelamento quântico). Como as partículas não existem em estados absolutos, mas sim nuvens de probabilidade, existe uma possibilidade pequena, mas real, de que elas "cavem túneis" através de obstáculos físicos para chegar a lugares inacessíveis. É como atravessar paredes, apenas em um nível microscópico. Turk observa que imprecisões no espaço, tempo e matéria indicam que é impossível dizer exatamente onde o universo está em um determinado momento,o que lhe permite passar pela singularidade.
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No entanto, em 2016, Paul Steinhardt e Anna Ijas trabalharam em outra maneira de demonstrar matematicamente a possibilidade de rebote. Eles introduziram um tipo especial de campo no modelo do Universo, no qual a contração pode entrar em expansão antes que o espaço se torne pequeno o suficiente para entrar em um estado de singularidade. Em sua pesquisa, eles usaram a teoria clássica da relatividade geral. Em outras palavras, com este trabalho, eles mostraram que um rebote é possível não só do ponto de vista da mecânica quântica, mas também do ponto de vista da teoria da relatividade.
Como outras hipóteses sobre a origem e evolução do Universo, a teoria do Big Bounce tenta revelar porque o Universo é exatamente como o observamos. Os modelos construídos pelos físicos representam apenas universos idealizados, absolutamente lisos, nos quais não existem pequenas flutuações de densidade que levam à formação de estrelas, galáxias e espaço real. Portanto, os cientistas ainda precisam desenvolver modelos de Big Bounce para sistemas mais complexos.
Se o Universo já "saltou" uma vez, surge uma questão lógica: isso acontecerá novamente? Seja como for, nem todas as teorias de rebote pressupõem que o ciclo de contrações e expansões será infinito, como afirma o modelo cíclico do universo. Por exemplo, mesmo que nosso Universo tenha passado por tal recuperação, ainda não há uma dica de que ele irá para a próxima compressão. Além disso, as observações mostram que a energia escura está aumentando cada vez mais o espaço, levando galáxias que não estão gravitacionalmente ligadas umas às outras, cada vez mais longe umas das outras. A ciência não tem uma resposta inequívoca para a questão do que nos espera no futuro. No entanto, está diretamente relacionado a como tudo começou.
Vladimir Guillen
