Nosso universo é realmente muito simples, são apenas nossas teorias cosmológicas que estão sendo desnecessariamente complexas, argumenta um dos físicos teóricos mais importantes do mundo.
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| Este instantâneo a partir de uma simulação em computador da formação de estruturas de grandes dimensões no universo mostra os movimentos coerentes de galáxias fluindo para a concentração de massa mais elevada no centro. (A mancha de 100 milhões de anos-luz é mostrada.) |
Esta conclusão pode parecer contra-intuitiva; além do mais, para entender plenamente as verdadeiras complexidades da Natureza, é preciso pensar grande, estudar coisas em escalas mais finas e mais finas, adicionar novas variáveis de equações, e pensar em uma “novo” e “exótica” física. Eventualmente, vamos descobrir o que é a matéria escura; eventualmente nós vamos ganhar uma compreensão de onde as ondas gravitacionais estão se escondendo – e os nossos modelos teóricos serão mais avançados e muito mais … complexos.
Mas não é bem assim, segundo Neil Turok, Diretor do Instituto Perimeter de Física Teórica, em Ontário, Canadá. Na lógica de Turok, alguma coisa, o Universo, em suas escalas maiores e menores, está nos dizendo que na verdade é incrivelmente simples. Mas, para compreender totalmente o que isso significa, vamos precisar de uma revolução na física.
Em entrevista ao Discovery News, Turok salientou que as maiores descobertas das últimas décadas confirmaram a estrutura do universo em escalas cosmológicas e quânticas.
“Nas maiores escalas, temos mapeado todo o céu – a radiação cósmica de fundo – e medimos a evolução do universo, a maneira que ele está mudando, a maneira que ele está se expandindo… e essas descobertas revelam que o universo é surpreendentemente simples,” ele disse. “Em outras palavras, você pode descrever a estrutura do universo, sua geometria e a densidade da matéria… você pode essencialmente descrever tudo isso com apenas um número.”
O resultado mais fascinante deste raciocínio é que descrever a geometria do universo com um número, é na verdade mais simples do que a descrição numérica do átomo mais simples. que conhecemos – o átomo de hidrogênio. A geometria do átomo de hidrogênio é descrita por 3 números, que surgem das características quânticas de um elétron em órbita ao redor de um próton.
“Basicamente isso nos diz que o universo é suave, mas tem um pequeno nível de flutuação, que descreve este número. E é isso. O universo é a coisa mais simples que conhecemos.”
No extremo oposto da escala, algo semelhante aconteceu quando os físicos analisaram o campo de Higgs, usando a máquina mais complexa já construída pela humanidade, o Grande Colisor de Hádrons. Quando, em 2012, os físicos fizeram a descoberta histórica da partícula que medeia o campo Higgs, o bóson de Higgs, que acabou por ser o tipo mais simples de Higgs descrito pelo modelo padrão da física.
“A Natureza escapou com a solução mínima, o mecanismo mínimo que você poderia imaginar para dar as partículas a sua massa, sua carga elétrica e assim por diante e assim por diante,” disse o Turok.
Física do século XX nos ensinou que quando você ganhar mais precisão e você investigar mais a fundo no reino quântico, descobrimos um zoo de novas partículas. Assim como os resultados experimentais geram uma recompensa de informação quântica, modelos teóricos preverão mais partículas e forças bizarras. Mas agora nós estamos alcançando uma encruzilhada onde muitos de nossos conceitos teóricos mais avançados sobre o que está “além” da nossa compreensão atual da física estão transformando alguns resultados experimentais que suportam suas predições.
“Nós estamos nessa situação bizarra, onde o universo fala conosco; está nos dizendo que é extremamente simples. Ao mesmo tempo, as teorias que têm sido muito populares (dos últimos 100 anos de física) tornaram-se cada vez mais complicadas e arbitrárias, disse ele.
Turok apontou para a teoria das cordas que foi anunciada como a “teoria final unificada,” envolvendo todos os mistérios do universo em um pacote puro. Também, a busca de evidências de inflação – a rápida expansão do universo logo após o Big Bang a quase 14 bilhões anos atrás – sob a forma de primordiais ondas gravitacionais gravadas na radiação cósmica de fundo (CMB), ou o “eco” do Big Bang. Mas, a medida que procuramos evidências experimentais, só nos resta atirar no escuro proverbial; a evidência experimental simplesmente não concorda com nossas teorias irritantemente complexas.
Nossas origens cósmicas
O trabalho teórico do Turok centra-se em torno da origem do universo, um assunto que tem atraído muita atenção nos últimos meses.
No ano passado, a colaboração de BICEP2, que utiliza um telescópio localizado no Pólo Sul para estudar a CMB, anunciou a descoberta de sinais de primordiais de ondas gravitacionais no eco do Big Bang. Este é basicamente o “Santo Graal” da cosmologia – a descoberta de ondas gravitacionais que foram geradas pelo Big Bang confirmariam certas teorias inflacionárias do universo. Mas infelizmente, para a equipe de BICEP2, eles anunciaram a “descoberta” prematuramente e o telescópio espacial Planck Europeu (que também mapeia a CMB) revelou que o sinal de BICEP2 foi causado pela poeira na nossa galáxia e não antigas ondas gravitacionais.
E se essas ondas gravitacionais primordiais nunca forem encontradas?
Muitos teóricos que depositaram suas esperanças no Big Bang, seguido por um rápido período de inflação podem se decepcionar, mas de acordo com Turok, “vai ser uma pista muito poderosa” que o Big Bang (no sentido clássico) não pode ser o começo absoluto do universo.
“O maior desafio para mim tem sido descrever matematicamente, o Big Bang em si,” adicionou Turok.
Talvez um modelo cíclico de evolução universal – onde nosso universo desmorona e ricocheteia novamente – pode encaixar melhor as observações. Estes modelos não necessariamente geram ondas gravitacionais primordiais, e se essas ondas não são detectadas, talvez nossas teorias inflacionárias precisam ser jogadas fora ou modificadas.
Quanto as ondas gravitacionais que estão previstas para serem geradas pelo movimento rápido de objetos massivos em nosso universo moderno, Turok está confiante de que estamos chegando um reino de sensibilidade que o nossos detectores de ondas gravitacionais vão detectá-las muito em breve, confirmando as previsões de um outro Espaço Tempo de Eistenin. “Esperamos ver as ondas gravitacionais de colisões de buraco negro dentro dos próximos 5 anos”, disse ele.
A próxima revolução?
De maiores escalas para as escalas menores, o universo parece ser “escala livre” – em outras palavras, não importa se você estiver olhando para uma escala espacial ou de energia, pois o essencial é a escala “especial”. E este achado sugere, na verdade, que o universo tem uma natureza muito mais simples do que as teorias atuais sugerem.
“Sim, é uma crise, mas é uma crise do melhor tipo,” disse o Turok.
Então, para explicar a origem do universo e chegar a um acordo com alguns dos mistérios mais desconcertantes do nosso universo como matéria escura e energia escura, precisamos olhar para o nosso cosmos diferente. Mas isso vai exigir uma revolução na física, sua compreensão e ,possivelmente sua história, como fez Einstein dizendo que o espaço e o tempo são a mesma coisa quando ele formulou sua teoria da relatividade geral há 100 anos.
“Precisamos de uma visão muito diferente da física básica. “Este é o tempo para ideias radicais, novos, concluiu, ressaltando que este é um grande momento na história humana para os jovens entrem no campo da física teórica, formando a próxima geração que provavelmente vai transformar o forma como olhamos para o universo.
Traduzido e adaptado de LiveScience